基于Socket實(shí)現(xiàn)Android（java）與C#的同步通信

何誠等

摘 要：基于Socket的通信機(jī)制，闡述了Java和C#語言通過Socket編程來互相通信的步驟，并給出了一種C/S模式的Socket通信系統(tǒng)框架，該框架解決了通過USB連接的安卓應(yīng)用和Windows桌面應(yīng)用之間通信的問題，達(dá)到了不同平臺(tái)下文件和不同語言的對(duì)象的互傳。

關(guān)鍵詞：Socket編程；Java；C#；Json；數(shù)據(jù)同步

1 引言

隨著Android智能手機(jī)市場(chǎng)的擴(kuò)大，基于Android系統(tǒng)的應(yīng)用程序也越來越多。Android程序多以Java語言為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，而在Windows平臺(tái)上，c#已經(jīng)成為開發(fā)桌面程序的主流平臺(tái)。在一些應(yīng)用場(chǎng)景中，需要Android設(shè)備與裝有Windows系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)通過USB連接，用C#編寫客戶端，java編寫服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)的通信。

而標(biāo)準(zhǔn)的Socket方法可以實(shí)現(xiàn)任何平臺(tái)和任何進(jìn)程之間的Socket通信，在PC和Android手機(jī)通過USB連接的情況下，可用Android系統(tǒng)的ADB工具進(jìn)行端口的轉(zhuǎn)發(fā)，從而使兩端設(shè)備的Socket連通。

2 實(shí)現(xiàn)通信的關(guān)鍵技術(shù)

基于以下技術(shù)，實(shí)現(xiàn)滿足需求的Socket通信系統(tǒng)框架：

2.1 Socket通信技術(shù)

Socket是一種套接字規(guī)范，利用客戶/服務(wù)器模式，解決了進(jìn)程之間建立通信連接的問題。安裝了TCP協(xié)議軟件和實(shí)現(xiàn)了套接字規(guī)范的設(shè)備之間即可通過Socket進(jìn)行通信。套接字之間連接的過程需要經(jīng)過這三個(gè)步驟：服務(wù)端開啟監(jiān)聽，客戶端發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)端通過監(jiān)聽收到請(qǐng)求后再確認(rèn)連接。兩端連接上后即可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟僮鳌?/p>

Socket有兩種操作方式，一種使用TCP協(xié)議，在本系統(tǒng)中要求數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，因此采取使用TCP協(xié)議的來傳輸數(shù)據(jù)的方法。

2.2 C#中的套接字編程

Microsoft.Net.Framework的名字空間System.Net和System.Net.Socket包含豐富用以網(wǎng)絡(luò)編程的類，其中Socket類為實(shí)現(xiàn)套接字網(wǎng)絡(luò)編程提供了大量方法。

通過Encoding.UTF8.GetBytes（String），C#可以將將字符串轉(zhuǎn)換為UTF-8字節(jié)數(shù)組，通過Encoding.UTF8.GetString（bytes[]，0，Length）將UTF-8字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為字符串。

在創(chuàng)建Socket對(duì)象后，可通過Send方法發(fā)送字節(jié)數(shù)組形式的數(shù)據(jù)，或使用Receive方法接收字節(jié)數(shù)組數(shù)據(jù)，再用以上方法轉(zhuǎn)換為相應(yīng)字符串進(jìn)行處理。

2.3 Java中的套接字編程

Java在包java.net中提供了兩個(gè)類，Socket和ServerSocket。服務(wù)端和客戶端之間先建立Socket之間的連接，之后進(jìn)行通信。在服務(wù)端新建ServerSocket對(duì)象，循環(huán)執(zhí)行accept方法來監(jiān)聽設(shè)備指定的端口，當(dāng)客戶端有Socket來連接它時(shí)，它會(huì)接受該Socket的連接請(qǐng)求，同時(shí)在服務(wù)端建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的Socket對(duì)象并和它進(jìn)行通信。這樣兩邊各一個(gè)互相連接的Socket對(duì)象，通過兩個(gè)socket傳遞數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了通信。

Java同樣提供了字節(jié)數(shù)組和字符串之間的進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方法，將字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為字符串的過程如下：

String string = new String（charArray， 0， length）；

字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組的過程如下：

byte[] byte = strContent.getBytes（"UTF-8"）；

2.4 用Json將對(duì)象序列化

除了傳輸文件數(shù)據(jù)外，在面向?qū)ο缶幊讨?，發(fā)送的數(shù)據(jù)要用實(shí)體類封裝，將封裝的對(duì)象存入List（）泛型集合中，可以通過序列化List對(duì)象來靈活的封裝和傳遞大量數(shù)據(jù)。

因?yàn)榭缯Z言的需要，用Java或C#一方自己的序列化方式是行不通的，而Json提供了一個(gè)通用的序列化格式。

C#可以用開源的項(xiàng)目JSON.NET，在項(xiàng)目中添加引用：using Newtonsoft.Json；和using Newtonsoft.Json.Converters即可使用以下方法：

序列化：

JsonConvert.SerializeObject（string）；

反序列化：

JsonConvert.DeserializeObject（obj）；

Java可以用開源項(xiàng)目google-gson，在項(xiàng)目中導(dǎo)入這個(gè)項(xiàng)目的第三方j(luò)ar包，然后添加引用：import com.google.gson.Gson；就可使用以下方法：

序列化：

Gson gson=new Gson（）；

String s=gson.toJson（obj）；

反序列化：

Gson gson=new Gson（）；

Object obj=gson.fromJson（s，Object.class）；

2.5 C#啟動(dòng)cmd調(diào)用Android系統(tǒng)的調(diào)試工具ADB

通過C#名字空間System.Diagnostics提供的Process類調(diào)用Windows系統(tǒng)

的cmd.exe，在USB連接的情況下，執(zhí)行“adb forward tcp：12581 tcp：10087”命令轉(zhuǎn)發(fā)端口信息，并通過“adb shell am broadcast -a”命令發(fā)送一個(gè)廣播給Android應(yīng)用程序，以啟動(dòng)Android程序相應(yīng)的service，在service中編寫socket實(shí)現(xiàn)通信。

3 數(shù)據(jù)同步方法實(shí)現(xiàn)流程

根據(jù)以上列舉的關(guān)鍵技術(shù)來設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)現(xiàn)Android應(yīng)用程序和桌面程序通信的模型，分為C#客戶端和Java服務(wù)端兩部分：

3.1 客戶端程序編寫流程如下

⑴C#通過ADB發(fā)送Android系統(tǒng)的BroadCast廣播，來啟動(dòng)Android的Service后臺(tái)程序。

⑵新建一個(gè)Socket對(duì)象，Android默認(rèn)手機(jī)端的IP為“127.0.0.1”，因此以“127.0.0.1”和指定的端口號(hào)為參數(shù)，執(zhí)行該對(duì)象的Connect方法。

⑶發(fā)送對(duì)象時(shí)將要傳遞的對(duì)象用Json序列化函數(shù)JsonConvert.SerializeObject（）序列化為字符串，再將字符串轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組，最后通過Socket對(duì)象的Send方法發(fā)送數(shù)據(jù)。

⑷接收數(shù)據(jù)時(shí)執(zhí)行Socket對(duì)象的Receive方法，將得到的字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為字符串，再用JsonConvert.DeserializeObject（）方法反序列化字符串得到對(duì)象。

⑸程序關(guān)閉時(shí)執(zhí)行Socket對(duì)象的close（）方法關(guān)閉socket連接，并發(fā)送關(guān)閉service的廣播。

3.2 服務(wù)端程序編寫流程如下

⑴編寫一個(gè)Android端繼承了Service類的后臺(tái)運(yùn)行的程序，作為服務(wù)器端，再編寫一個(gè)繼承BroadcastReceiver類的程序來接收廣播，當(dāng)接收到客戶端發(fā)來的廣播時(shí)來打開或關(guān)閉Service。

⑵Service啟動(dòng)的時(shí)候以固定端口號(hào)作為參數(shù)新建一個(gè)SocketServer的對(duì)象，當(dāng)有客戶端的socket連接時(shí)，通過SocketServer的accept方法新建Socket類的對(duì)象。

⑶新建BufferedOutputStream對(duì)象來發(fā)送Socket要發(fā)送的數(shù)據(jù)，新建BufferedInputStream對(duì)象來接收Socket對(duì)象接收的的數(shù)據(jù)。

⑷新建Gson對(duì)象，執(zhí)行該對(duì)象的序列化和反序列化方法，將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)組，將接收的字節(jié)數(shù)組轉(zhuǎn)換為對(duì)象。

⑸Service關(guān)閉時(shí)關(guān)閉通訊流和Socket。

4 結(jié)語

給出了解決C#平臺(tái)和基于java的Android平臺(tái)的同步通信的一個(gè)方案，總結(jié)了實(shí)現(xiàn)該方案所用到的技術(shù)基礎(chǔ)，即Java和c#系統(tǒng)具有基于Socket的靈活通信機(jī)制，并在格式方面可以通過Json進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

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