基于J2ME的移動(dòng)電子海圖顯示系統(tǒng)開發(fā)

□文/丁振國

（江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇·南京）

一、引言

根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2011年8月31日，中國手機(jī)用戶總數(shù)已達(dá)9.2726億戶，其中包括9，380萬3G手機(jī)用戶。手機(jī)已經(jīng)不再僅僅是一種通信工具，而是集通信、娛樂、辦公等于一體的移動(dòng)電子設(shè)備。為了滿足用戶的各種不同需求，手機(jī)各項(xiàng)功能在不斷地拓展，如閱讀學(xué)習(xí)功能、照相、錄像及錄音功能等。同時(shí)，各種手機(jī)應(yīng)用軟件也層出不窮，例如移動(dòng)辦公系統(tǒng)、股票查詢系統(tǒng)、手機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)等應(yīng)用軟件。這些新功能開發(fā)極大地滿足了不同手機(jī)用戶的不同需求，進(jìn)一步提高了手機(jī)的利用率，也大大激發(fā)了開展手機(jī)各種新功能研發(fā)工作。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是基于方便航海領(lǐng)域從業(yè)人員能及時(shí)掌握船舶動(dòng)態(tài)這一目的而設(shè)計(jì)的。手機(jī)用戶只需要安裝客戶端應(yīng)用程序，就可以隨時(shí)使用電子海圖系統(tǒng)，達(dá)到隨時(shí)掌握船舶航行動(dòng)態(tài)的需求。

目前，手機(jī)上的應(yīng)用軟件從最早的只有基本語音服務(wù)，到之后增加了簡(jiǎn)單的附加應(yīng)用，直到出現(xiàn)了WAP方式使移動(dòng)終端能訪問Internet功能的三個(gè)發(fā)展階段。發(fā)展到當(dāng)前這個(gè)階段，利用J2ME（Java 2 Micro Edition）實(shí)現(xiàn)移動(dòng)應(yīng)用是一種良好的途徑。

二、J2M E技術(shù)簡(jiǎn)介

J2ME是為機(jī)頂盒、移動(dòng)電話和PDA之類嵌入式消費(fèi)電子設(shè)備提供的Java語言平臺(tái)，是一種高度優(yōu)化的Java運(yùn)行環(huán)境。J2ME在設(shè)計(jì)時(shí)，將所有的嵌入式裝置大體上區(qū)分為兩種:一種是運(yùn)算功能有限、電力供應(yīng)也有限的嵌入式裝置（如手機(jī)）；另一種則是運(yùn)算能力相對(duì)較佳，并且在電力供應(yīng)上相對(duì)比較充足的嵌入式裝置（如電視機(jī)頂盒）。然后把上述運(yùn)算功能有限、電力有限的嵌入式裝置定義在Connected Limited Device Configuration（CLDC）規(guī)格之中；而另一種裝置則規(guī)范為 Connected Device Configuration（CDC）規(guī)格。也就是說，J2ME先把所有的嵌入式裝置利用Configuration的概念區(qū)隔成兩種抽象的形態(tài)。而這些規(guī)格之中定義了這些裝置至少要符合的運(yùn)算能力、供電能力、記憶體大小等規(guī)范，同時(shí)也定義了一組在這些裝置上執(zhí)行的Java程序所能使用的類別函式庫、這些規(guī)范之中所定義的類別函式庫為Java標(biāo)準(zhǔn)核心類別函式庫的子集合以及與該形態(tài)裝置特性相符的擴(kuò)充類別函式庫。如就CLDC的規(guī)范來說，可以支援的核心類別函式庫為 java.lang.*、java io.*、java.util.*，而支援的擴(kuò)充類別函式庫為java micro edition io.*。區(qū)分出兩種主要的Configuration之后，J2ME接著再定義出Profile的概念。Profile是架構(gòu)在Configuration之上的規(guī)格，是為了要更明確地區(qū)分出各種嵌入式裝置上Java程序該如何開發(fā)以及它們應(yīng)該具有哪些功能。J2ME的體系結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。（圖1）

三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)從功能上主要分為登陸模塊和船舶信息查詢模塊。其中，登陸模塊負(fù)責(zé)用戶信息的核對(duì)、驗(yàn)證，通過驗(yàn)證后允許該用戶繼續(xù)操作，否則提示用戶重新輸入；船舶信息查詢模塊又分為基于地點(diǎn)查詢和基于船名/船舶呼號(hào)查詢?；诘攸c(diǎn)的查詢，允許用戶輸入某一個(gè)地點(diǎn)，例如某個(gè)港口名，服務(wù)器端將提供在該港區(qū)附近水域范圍內(nèi)的所有船舶信息；基于船名/船舶呼號(hào)的查詢，允許用戶輸入船名或者船舶呼號(hào)，服務(wù)器端將提供該船舶目前實(shí)際位置的詳細(xì)信息。

基于以上功能，本系統(tǒng)采用整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，客戶端使用J2ME訪問網(wǎng)絡(luò)，使用HTTP協(xié)議作為客戶端和服務(wù)器端交互的方式；服務(wù)器端，Servlet負(fù)責(zé)接收并響應(yīng)客戶端的請(qǐng)求。即手機(jī)用戶將通過Internet訪問數(shù)據(jù)庫，經(jīng)過身份驗(yàn)證后將需求告訴服務(wù)器，服務(wù)器把用戶請(qǐng)求的資源以流的形式進(jìn)行包裝，并傳送給手機(jī)用戶。J2ME在手機(jī)上接收流，并將數(shù)據(jù)重組為圖像，顯示在手機(jī)屏幕上。由于移動(dòng)設(shè)備的處理能力有限，較復(fù)雜的或者比較耗費(fèi)資源的操作都在服務(wù)器端完成，客戶端只負(fù)責(zé)屏幕的顯示和網(wǎng)絡(luò)的鏈接。（圖 2）

四、關(guān)鍵技術(shù)的解決

基于以上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析，客戶端采用Sun Wireless Toolkit 2.5開發(fā)，服務(wù)器端采用Tomcat6.x作為Servlet的運(yùn)行容器，數(shù)據(jù)庫采用MySQL5.0。

（一）客戶端設(shè)計(jì)?？蛻舳诵枰鉀Q的主要問題是客戶端程序與應(yīng)用服務(wù)器之間的通信，根據(jù)需要請(qǐng)求的電子海圖瓦片的編碼，向服務(wù)器發(fā)起訪問鏈接請(qǐng)求，接收服務(wù)器端返回的瓦片數(shù)據(jù)流，生成瓦片后返回。由于移動(dòng)設(shè)備可以支持HTTP、UDP和Socket等協(xié)議，為了保證與服務(wù)器端通信的可靠性，在本系統(tǒng)中采用了HTTP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)客戶端和應(yīng)用服務(wù)器之間互聯(lián)互通。以下是客戶端與應(yīng)用服務(wù)器之間的部分交互代碼:

（二）服務(wù)器端設(shè)計(jì)。服務(wù)器端的設(shè)計(jì)主要是解決處理來自客戶端的訪問請(qǐng)求，檢索海圖瓦片，并向客戶端反饋響應(yīng)。主要的組成部分有數(shù)據(jù)庫連接池的配置和處理訪問請(qǐng)求的servlet。數(shù)據(jù)庫連接池在應(yīng)用服務(wù)器的配置文件中做好了部署，并且對(duì)登錄用戶進(jìn)行驗(yàn)證。應(yīng)用服務(wù)器采用了Tomcat6.x，在其server.xml文件中配置數(shù)據(jù)庫連接池的代碼片段如下:

服務(wù)器端應(yīng)用程序采用了struts2.0框架，在應(yīng)用程序中也對(duì)數(shù)據(jù)庫連接進(jìn)行了配置，以下是配置數(shù)據(jù)庫的代碼片段:

這樣，在應(yīng)用程序中就可以直接引用chart數(shù)據(jù)源，獲取與數(shù)據(jù)庫的連接。

檢索海圖瓦片并向客戶端做出反饋響應(yīng)的任務(wù)主要由servelt完成，它首先接受客戶端的請(qǐng)求，獲得客戶端請(qǐng)求海圖瓦片的quadkey（四叉數(shù)碼），由quadkey在海圖瓦片庫中檢索到對(duì)應(yīng)瓦片，再將其反饋給客戶端，以下是實(shí)現(xiàn)的代碼片段:

五、系統(tǒng)安全對(duì)策

在無線網(wǎng)絡(luò)傳輸中，移動(dòng)用戶和基站是通過無線信道進(jìn)行通信的，而無線信道具有公開性的特點(diǎn)，任何擁有相同頻段接收設(shè)備的用戶都可以對(duì)無線設(shè)備進(jìn)行監(jiān)聽。因此，與有線信道相比，無線信道更容易被其他用戶竊聽而不容易被發(fā)現(xiàn)。由于本系統(tǒng)是向用戶提供船舶動(dòng)態(tài)信息查詢，對(duì)于安全性有一定的要求，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采取了對(duì)用戶登錄密碼加密的措施。

MD5（Message-digest Algorithm 5）是由MIT的計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和RSA Data Security Inc發(fā)明，經(jīng)MD2、MD3和MD4發(fā)展而來，是一種Hash算法。Hash算法具有單方向性的特點(diǎn)，破解需要大型計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)計(jì)算輔助才能完成，利用數(shù)學(xué)方法反向運(yùn)算是不可能破解的，因此MD5具有一定安全性。本系統(tǒng)采用MD5技術(shù)加密算法對(duì)用戶登錄密碼進(jìn)行加密，然后存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫里，用戶驗(yàn)證登錄時(shí)需要輸入登錄密碼，系統(tǒng)自動(dòng)將密碼與MD5加密后的數(shù)據(jù)庫密碼進(jìn)行比對(duì)，二者一致時(shí)用戶才能繼續(xù)登錄本系統(tǒng)，否則無法登錄。

六、結(jié)束語

本系統(tǒng)基于J2ME技術(shù)和現(xiàn)有的Web技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了電子海圖在移動(dòng)通信設(shè)備上的顯示，并實(shí)現(xiàn)了船舶動(dòng)態(tài)信息查詢的功能。在一定程度上能夠滿足船舶管理者對(duì)船舶信息的掌握需求，也能夠達(dá)到隨時(shí)為管理者查詢所需要船舶信息的目的。隨著移動(dòng)通信技術(shù)的不斷發(fā)展、3G時(shí)代的到來和手機(jī)硬件性能的不斷提升，基于J2ME技術(shù)的無線應(yīng)用將會(huì)迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。

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