●賀利娜，李嫄源，田增山

（重慶郵電大學(xué) a.移動通信技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.科學(xué)技術(shù)處，重慶 400065）

隨著3G（3rd－generation，第三代移動通信技術(shù)）等移動通信技術(shù)的迅猛發(fā)展以及無線設(shè)備的普及，市場對于移動應(yīng)用服務(wù)的需求越來越廣泛，手機(jī)圖書館也已經(jīng)成為手機(jī)移動應(yīng)用服務(wù)中增長勢頭迅猛且潛力巨大的一項(xiàng)增值服務(wù)。［1］但是目前的圖書館主要存在兩大問題：一是多數(shù)的數(shù)字圖書館都要求用戶借助PC機(jī)才能上網(wǎng)查閱、檢索、閱讀和下載圖書，雖然有少數(shù)的圖書館實(shí)現(xiàn)了通過無線設(shè)備（如手機(jī)等）查詢，但是多數(shù)采用的是短信和WAP（WirelessAppl－ication Protocol，無線應(yīng)用協(xié)議） 方式，速度慢而且效率低。二是不同制造商生產(chǎn)的手機(jī)的硬件性能和操作系統(tǒng)不同，同一個圖書館系統(tǒng)在不同的手機(jī)上不能實(shí)現(xiàn)兼容。為了較好地解決以上兩大弊端，開發(fā)一個不受手機(jī)本身性能限制的通用圖書館系統(tǒng)勢在必行，這也是各個圖書館及相關(guān)機(jī)構(gòu)研究的一個新方向。

J2ME（Java 2 Micro Edition，Java2微縮版） 和J2EE（Java2Platform Enterprise Edition，Java2平臺企業(yè)版）是Java 2的兩個版本，它們能夠借助于JAVA良好的跨平臺性，將手機(jī)應(yīng)用軟件順利地移植到不同的系統(tǒng)平臺中，同時J2ME支持離線查看。J2ME和J2EE技術(shù)的諸多優(yōu)點(diǎn)為構(gòu)建手機(jī)圖書館提供了一個新的切入點(diǎn)，對發(fā)展中國的圖書館事業(yè)具有特殊意義。本文旨在探討如何使用J2ME和J2EE技術(shù)來研究和設(shè)計(jì)一個新型的手機(jī)圖書館系統(tǒng)。

1 技術(shù)背景介紹

1.1 無線設(shè)備訪問網(wǎng)絡(luò)方式

目前無線設(shè)備訪問網(wǎng)絡(luò)主要有三種方式：WAP、I－Mode和J2ME方式。［2］無線設(shè)備通過WAP方式上網(wǎng)時要求手機(jī)通過WAP網(wǎng)關(guān)訪問互聯(lián)網(wǎng)，用戶只能訪問WML格式的頁面而不是主流的HTML頁面，也不能顯示復(fù)雜格式的圖形，因此這種方式不夠智能化，而且不能訪問本地存儲，反應(yīng)速度慢；［3］WAP服務(wù)每次獲取必須重新登錄，而且只要在線，就需付費(fèi)。I－Mode方式是基于數(shù)據(jù)信息包的傳輸技術(shù)，但是I－Mode必須使用網(wǎng)關(guān)將無線網(wǎng)絡(luò)連接到服務(wù)器上，服務(wù)器上的站點(diǎn)必須是I－Mode格式。因此WAP和I－Mode均已不能滿足人們對信息多樣化、高速度、高效率閱讀的要求。

1.2 J2ME技術(shù)

J2ME方式是一種高度優(yōu)化的Java運(yùn)行環(huán)境，具有與系統(tǒng)無關(guān)、與平臺無關(guān)的優(yōu)良特性。J2ME提供了強(qiáng)大的Socket和Http網(wǎng)絡(luò)編程接口，通過記錄管理系統(tǒng)支持本地存儲，可以實(shí)現(xiàn)離線查看。J2ME采用分層軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，底層為宿主機(jī)的操作系統(tǒng)，內(nèi)部包括三層：JVM（Java VirtualMachine，Java虛擬機(jī)）層、配置文件層和J2ME應(yīng)用層。J2ME通過CLDC（Connected Limited Device Con figuration，聯(lián)網(wǎng)的受限設(shè)備配置） 和MIDP（Mobile Information Device Profile，移動信息設(shè)備配置文件）來定義運(yùn)行于手機(jī)之上的JVM的特性。為了加強(qiáng)J2ME在不同手機(jī)上的移植，CLDC/MIDP所定義的規(guī)范非常的低，基本上能夠滿足不同系統(tǒng)平臺的要求，這也是本文采用J2ME技術(shù)來開發(fā)手機(jī)客戶端應(yīng)用程序的重要原因。［4，5］通用的J2ME架構(gòu)和手機(jī)中的J2ME架構(gòu)如圖所示。［6］

通用J2ME架構(gòu)與手機(jī)J2ME架構(gòu)對比圖

1.3 J2EE技術(shù)

J2EE是Java 2平臺企業(yè)版的簡稱，擁有一套完全不同于傳統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)架構(gòu)，包含許多組件和核心API函數(shù)。J2EE技術(shù)支持異構(gòu)環(huán)境，能夠開發(fā)部署在異構(gòu)環(huán)境中的可移植程序。基于J2EE的應(yīng)用程序不依賴任何特定的操作系統(tǒng)、中間件、硬件，因此設(shè)計(jì)合理的基于J2EE的程序只需開發(fā)一次就可部署到各種平臺。

開發(fā)J2EE應(yīng)用程序，采用J2EE典型的四層結(jié)構(gòu)：運(yùn)行在客戶端機(jī)器上的客戶層組件；運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上的Web層組件；運(yùn)行在J2EE服務(wù)器上的業(yè)務(wù)邏輯層組件；運(yùn)行在EIS服務(wù)器上的企業(yè)信息系統(tǒng)層軟件。［7］J2EE的四層體系結(jié)構(gòu)提供中間層集成框架用來滿足無需太多費(fèi)用而又需要高可用性、高可靠性以及可擴(kuò)展性的應(yīng)用的需求。通過提供統(tǒng)一的開發(fā)平臺，J2EE大大降低了開發(fā)多層應(yīng)用的費(fèi)用和復(fù)雜性，同時對現(xiàn)有應(yīng)用程序的集成提供強(qiáng)有力的支持，完全支持Enterprise JavaBeans，有良好的向?qū)碇С执虬筒渴饝?yīng)用，增強(qiáng)了安全機(jī)制，提高了性能。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于J2ME和J2EE技術(shù)的手機(jī)圖書館采用的是客戶端的手機(jī)應(yīng)用程序和后臺服務(wù)器端相結(jié)合的方式。手機(jī)客戶端通過無線網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)訪問互聯(lián)網(wǎng)，下載手機(jī)客戶端應(yīng)用軟件。手機(jī)用戶利用個人賬號登錄之后，可以通過客戶端的MIDLet程序Tomcat服務(wù)器用來解釋執(zhí)行JSP網(wǎng)頁中的動態(tài)部分，Apache服務(wù)器用來支持靜態(tài)網(wǎng)頁，同時向服務(wù)器端發(fā)送服務(wù)請求。Web服務(wù)器端的功能主要由Tomcat和Apache服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)。Web服務(wù)器使用Servlet程序接收客戶端的連接和請求，并通過JDBC－ODBC橋接技術(shù)與后臺數(shù)據(jù)庫連接，按SQL語句讀取數(shù)據(jù)，對客戶的請求提供服務(wù)。對后臺數(shù)據(jù)庫的操作主要有兩種：一是Web服務(wù)器端將處理后的數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的更新；二是Web服務(wù)器端將查詢結(jié)果返回給用戶。

整個手機(jī)圖書館系統(tǒng)的構(gòu)建分為三層：表示層（手機(jī)客戶端）、功能層（Web服務(wù)器端）和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層。表示層采用J2ME技術(shù)來編寫MIDLet組件，利用Swing技術(shù)開發(fā)可視化的圖形用戶操作界面，用于顯示和接收用戶輸入的數(shù)據(jù)，完成用戶與Web應(yīng)用服務(wù)器之間的對話通信；功能層的核心是用J2EE編寫的Servlet程序，它相當(dāng)于中間件，擁有一系列的API函數(shù)，主要負(fù)責(zé)處理用戶輸入的信息、客戶端和服務(wù)器或者服務(wù)器和服務(wù)器之間的通信。Web服務(wù)器端的Servlet程序可開啟多個線程供多個用戶同時訪問；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器層主要完成對數(shù)據(jù)的讀取和保存操作，保證DBMS能夠高效率地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步更新和檢索。

2.2 系統(tǒng)功能

（1）讀者導(dǎo)航。介紹圖書館的借閱制度、證件辦理等信息。（2）用戶身份認(rèn)證。用戶需要輸入用戶名和密碼進(jìn)行身份認(rèn)證，系統(tǒng)只能授予合法用戶相關(guān)的操作權(quán)限。（3）用戶基本信息查詢。用戶可以查看讀者卡號、失效日期、累計(jì)借書等基本信息。（4） 書籍借閱信息查詢，用戶通過手機(jī)上網(wǎng)查詢自己的圖書借閱情況，包括書名、借閱日期和應(yīng)還日期等。（5）館藏書目查詢。根據(jù)題目、作者、出版社等信息查詢圖書，顯示相關(guān)圖書的書目信息和在館信息。（6）在線瀏覽。通過手機(jī)在線瀏覽期刊、論文等圖書館電子資源。（7）下載電子圖書。用戶可以根據(jù)自己的需要下載相關(guān)的電子圖書。（8）圖書館續(xù)借預(yù)約。用戶通過手機(jī)上網(wǎng)可以輸入自己需要預(yù)約或者續(xù)借的圖書編號，系統(tǒng)響應(yīng)該操作后返回結(jié)果。（9）動態(tài)催還。系統(tǒng)自行設(shè)置還書提醒時間，并發(fā)送提醒郵件到用戶設(shè)定的電子郵箱。（10）讀者卡掛失/尋回。用戶可以輸入讀者卡卡號及證件號對讀者卡進(jìn)行掛失和尋回。（11） 圖書館公告信息。查看系統(tǒng)公告和相關(guān)的圖書館公告，方便及時了解圖書館的最近動態(tài)。（12） 系統(tǒng)設(shè)置。設(shè)置網(wǎng)絡(luò)連接方式和顯示字體等參數(shù)。

3 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 客戶端設(shè)計(jì)

手機(jī)客戶端充當(dāng)一個小型的移動數(shù)據(jù)庫。手機(jī)客戶端采用J2ME技術(shù)，可以使用J2ME技術(shù)來編寫MIDLet程序。用戶可以登錄圖書館的主頁面發(fā)送請求，手機(jī)將把數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器端，服務(wù)器端進(jìn)行相應(yīng)的處理后把查詢結(jié)果返回給客戶端，客戶端MIDLet程序會把查詢結(jié)果顯示在用戶手機(jī)屏幕上。

基于J2ME設(shè)計(jì)手機(jī)圖書館的客戶端的優(yōu)勢在于用戶可以有兩種讀取電子資源的方式：一是網(wǎng)絡(luò)斷開時用戶可以離線閱讀已經(jīng)下載過的電子圖書。其關(guān)鍵在于如何從本地文件中讀取數(shù)據(jù)。這里的本地文件主要指下載過的電子圖書資源，它存儲在MIDP提供的記錄管理系統(tǒng)RMS中。RMS所在的包是javax.microedi tion.rms（），RecordStore類是 javax.microedition.rms包中僅有的類。采用RecordStore類的最大優(yōu)勢在于即使系統(tǒng)啟動了另外一個MIDLet，甚至手機(jī)更換電池，這些記錄也會持久保持，因此，在實(shí)現(xiàn)離線閱讀時，程序?qū)⒕€程類HttpConnectThread和RMS中的Record-Store類結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)在HttpConnectThread類內(nèi)部對RMS數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取。［8，9］二是用戶能夠在線閱讀或者下載新的電子圖書。其關(guān)鍵是如何通過建立手機(jī)閱讀程序與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)連接來遠(yuǎn)程共享電子資源。為了實(shí)現(xiàn)在不同類型的手機(jī)上進(jìn)行移植，本系統(tǒng)采用Http作為網(wǎng)絡(luò)連接的首選協(xié)議來實(shí)現(xiàn)手機(jī)與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通信，這樣能夠重用服務(wù)器端的代碼，這也是本系統(tǒng)的優(yōu)勢之一。

3.2 W eb服務(wù)器端設(shè)計(jì)

Web服務(wù)器主要實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)頁頁面的支持，并對從手機(jī)客戶端接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)用戶的請求類型查詢數(shù)據(jù)庫，并將查詢結(jié)果發(fā)送給手機(jī)用戶。

Web服務(wù)器在程序設(shè)計(jì)時可以采用J2EE技術(shù)的一整套服務(wù)（Services）、應(yīng)用程序接口（APIs） 以及協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。J2EE技術(shù)用來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)程序的開發(fā)，在設(shè)計(jì)時可以采用Apache+Tomcat+Jdk方式作為Web服務(wù)器來用。Apache服務(wù)器為HTML頁面服務(wù)；Tomcat服務(wù)器是一個Servlet程序，能解釋Java程序，可以運(yùn)行JSP頁面和Java Servlet程序。JSP頁面由HTML代碼和嵌入其中的Java代碼所組成。服務(wù)器在頁面被客戶端請求之后對這些代碼進(jìn)行處理，然后將生成的HTML頁面返回給客戶端。

3.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫。由于微軟的數(shù)據(jù)庫不是用Java編寫的，但是我們需要用Java語言連接微軟的數(shù)據(jù)庫，這就需要使用JDBC－ODBC橋連接技術(shù)來實(shí)現(xiàn)Java代碼對數(shù)據(jù)庫的操作。由于建立JDBC－ODBC橋連接時可能會發(fā)生異常，因此，程序設(shè)計(jì)時要捕獲這個異常。建立橋連接的標(biāo)準(zhǔn)如下：

try{

Class.forName （“sun.jdbc.odbc.JdbcOdbcDriver”）;

}catch（ClassNotFoundException e） {}

這里，Class是包java.lang中的一個類，該類通過調(diào)用靜態(tài)方法forName加載sun.jdbc.odbc包中JdbcOdbc Driver類來建立JDBC－ODBC橋接器。

在Web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫的連接過程中主要包括幾個步驟：加載驅(qū)動程序；建立與后臺數(shù)據(jù)庫的連接；SQL語句查詢；提交查詢結(jié)果；讀取結(jié)果等。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 手機(jī)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間的信息交互

手機(jī)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器之間信息交互的過程是這樣的：客戶端的MIDlet程序與Web服務(wù)器之間進(jìn)行連接并發(fā)出訪問請求，通過無線網(wǎng)絡(luò)對各種狀態(tài)的變化進(jìn)行通知；Web服務(wù)器使用Servlet程序來監(jiān)聽和處理客戶端的連接和請求，并將其初始化。同時Servlet程序根據(jù)Post請求類型發(fā)送請求信息給數(shù)據(jù)庫服務(wù)器；Web服務(wù)器與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器建立連接，執(zhí)行SQL查詢語句，查找符合條件的結(jié)果；Web服務(wù)器收到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器傳來的數(shù)據(jù)，Servlet程序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)化為手機(jī)終端可以識別的WML格式并將查詢結(jié)果返回給MIDLet程序，這樣，用戶就可以在手機(jī)屏幕上讀取所需要的數(shù)據(jù)信息。

4.2 用戶的鑒權(quán)認(rèn)證

用戶的鑒權(quán)認(rèn)證包括兩個方面：一是用戶在手機(jī)客戶端輸入用戶名和密碼來對自己的身份進(jìn)行認(rèn)證；二是通過建立表與表之間的關(guān)聯(lián)，賦予用戶合法的權(quán)限。有用戶、角色、用戶角色、權(quán)限、角色權(quán)限5個表信息。在這5個表中，一個用戶可以隸屬于多個角色，一個角色可以擁有一定數(shù)量的權(quán)限，通過角色賦予用戶權(quán)限。用戶和角色均由管理員創(chuàng)建，系統(tǒng)可以通過用戶角色表與角色權(quán)限表之間的關(guān)聯(lián)來查看用戶權(quán)限。用戶瀏覽下載圖書時，首先要對其身份進(jìn)行驗(yàn)證，即在每個頁面進(jìn)行用戶校驗(yàn)，可以通過在頁面中設(shè)置參數(shù)來校驗(yàn)當(dāng)前用戶是否為合法用戶。若為不合法用戶，頁面就強(qiáng)制回到登錄頁面，重新要求輸入用戶名和密碼。若為合法用戶，則授予該用戶權(quán)限信息。如果超越權(quán)限，就給出提示信息，如果相關(guān)操作在用戶權(quán)限內(nèi)，就執(zhí)行操作。

4.3 手機(jī)軟件在屏幕上的顯示

設(shè)計(jì)閱覽器窗體時，各個控件的大小和位置是固定的，當(dāng)應(yīng)用軟件移植到與程序中所設(shè)置的屏幕分辨率及尺寸大小不同的手機(jī)終端時，軟件就會在手機(jī)上發(fā)生變型，因此程序設(shè)計(jì)時需使軟件能夠自適應(yīng)手機(jī)屏幕的分辨率和尺寸大小，進(jìn)而相應(yīng)地調(diào)整控件的大小。

自適應(yīng)調(diào)整控件大小主要考慮的是屏幕分辨率和尺寸大小。其主要思想是由GetSystemMetrics（SM_CYSCREEN） 和 GetSystemMetrics（SM_CXSCREEN） 來獲得屏幕的分辨率及尺寸大小，然后把獲得的屏幕分辨率和尺寸大小作為變量參與到控件尺寸的計(jì)算中，得到自適應(yīng)后的正確尺寸，把正確尺寸畫出來。如果屏幕分辨率發(fā)生了改變，則固定窗口大小不變，不改變空間left和top的位置，從橫向和縱向?qū)丶妥煮w的大小按比例進(jìn)行調(diào)節(jié)；如果屏幕尺寸大小發(fā)生了改變，則可以用窗口的新的寬度和高度與改變前的值相對比，得到一個縮放比例，把這個比例與控件的left、top、width和height屬性的乘積作為新的空間位置和大小，重新布局這些控件，進(jìn)而完成軟件的自適應(yīng)調(diào)整。

4.4 連接網(wǎng)絡(luò)時的超時問題

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時可在程序中設(shè)置一個計(jì)時器和超時的處理程序來實(shí)現(xiàn)對連接時間的控制。當(dāng)手機(jī)發(fā)送請求信息接入網(wǎng)絡(luò)時，計(jì)時器開始計(jì)時。若連接成功，系統(tǒng)就將計(jì)時器關(guān)閉。若不能在規(guī)定的時間內(nèi)完成連接，系統(tǒng)用超時處理程序來處理超時問題，終止連接并給用戶發(fā)出提示信息，讓用戶選擇重新連接或者放棄連接。

4.5 設(shè)置書簽問題

選擇“添加書簽”時，程序會截取當(dāng)前的句子作為書簽名放入緩存，并記錄當(dāng)前打開的文件路徑。當(dāng)讀者下次打開的時候，系統(tǒng)首先會判斷打開的文件是否有閱讀進(jìn)度的記錄。如果有閱讀進(jìn)度的記錄，直接跳轉(zhuǎn)到記錄的位置；如果沒有記錄，直接返回到系統(tǒng)主目錄。

5 結(jié)束語

本文結(jié)合J2EE和J2ME技術(shù)，提出了一種具有較好移植性和較高靈活性的手機(jī)圖書館設(shè)計(jì)方案。這一新型方案較好地運(yùn)用了Java語言“編寫一次，隨處運(yùn)行”的優(yōu)良特性，將圖書館從傳統(tǒng)模式擴(kuò)展到無線應(yīng)用領(lǐng)域，滿足了用戶隨時、隨地共享圖書館海量電子資源的要求，拓展了手機(jī)用戶獲取圖書館各種服務(wù)的渠道，大幅度提高了圖書館資源的整體利用率。

［1］朱全銀，章蕙.基于J2ME和J2EE的移動網(wǎng)絡(luò)游戲系統(tǒng) ［J］．計(jì)算機(jī)工程， 2008， 34 （16）： 135－137.

［2］唐潤華，等.基于J2ME－J2EE移動集成查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) ［J］．科學(xué)技術(shù)與工程，2008，8（1）： 87－90.

［3］ 胡靜.基于 J2ME的無線 Internet應(yīng)用方案 ［J］.江蘇通信技術(shù)， 2002， 18 （4）： 17－19， 41.

［4］呂林濤，等. 一種基于J2ME的工程圖紙檔案管理平臺 ［J］．計(jì)算機(jī)工程， 2007， 33 （24）： 283－285.

［5］ 百度百科.J2ME［EB/OL］.（2010－01－21） ［2010－03－19］.http://baike.baidu.com/view/7125.htm.

［6］張璞，文登敏.基于J2ME和J2EE的移動電子商務(wù)系統(tǒng)研究 ［J］．成都信息工程學(xué)院學(xué)報，2006，21 （4）： 504－507.

［7］ 百度百科.J2EE［EB/OL］. （2010－03－05） ［2010－04－11］.http://baike.baidu.com/view/1507.htm.

［8］ 百度百科.RMS［EB/OL］. （2010－03－18） ［2010－03－23］.http://baikke.baidu.com/view/413451.htm.

［9］趙剛，等.基于J2ME的無線設(shè)備編程源代碼解析 ［M］．北京： 電子工業(yè)出版社， 2002： 101－103.