楊勇 鄺宇鋒 魏騫

提出了一種應(yīng)用開發(fā)統(tǒng)一架構(gòu)。架構(gòu)包括移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用的統(tǒng)一開發(fā)框架和開發(fā)環(huán)境兩部分，目的在于最大程度地降低技術(shù)門檻，提高復(fù)用程度和抹平操作系統(tǒng)差異。該架構(gòu)不僅能支持移動應(yīng)用的開發(fā)，還將支持未來陸續(xù)推向市場應(yīng)用的開發(fā)，使得技術(shù)資產(chǎn)能夠得到復(fù)用并持續(xù)增值。開發(fā)移動應(yīng)用時，企業(yè)需要根據(jù)用戶的需求特點、開發(fā)人員技術(shù)儲備能力、產(chǎn)品上線時間窗口、開發(fā)成本等多個因素綜合考慮，最終選擇最優(yōu)的開發(fā)模式和方案。

移動應(yīng)用；開發(fā)模式；統(tǒng)一解決方案

This paper describes a unified architecture for application development. This architecture includes a unified development framework of mobile internet terminal and development environment. The architecture minimizes the technical threshold， improves the degree of reuse， and unifies the differences in operating systems. The architecture supports current and future development of mobile applications put into the market one after another. The supporting of mobile application development can make the technology assets be multiplexed and sustained value-added. Enterprises need to consider user demand， the capacity of technology developers， the time of a product lunching， and development costs when developing a mobile application. Only then can they choose the best development model and programs.

mobile application； development mode； unified solution

蘋果的iOS、谷歌Android和微軟的Window Phone是3種主流的移動終端操作系統(tǒng)[1-2]。在此之上，各廠商都創(chuàng)建了相應(yīng)的移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用生態(tài)環(huán)境：操作系統(tǒng)廠商提供操作系統(tǒng)層的開放接口和開發(fā)平臺，第三方專業(yè)應(yīng)用開發(fā)商或個人開發(fā)者基于開放接口和開發(fā)平臺進行應(yīng)用的開發(fā)，而消費者個人在享受豐富的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的同時，也貢獻出個人的商業(yè)價值。截至2013年6月，蘋果AppStore中的應(yīng)用數(shù)量超過90萬個，谷歌android應(yīng)用市場Google Play中的應(yīng)用數(shù)量接近100萬個，微軟的應(yīng)用商店的應(yīng)用數(shù)量也已經(jīng)超過10萬個。移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用的開發(fā)因操作系統(tǒng)及開發(fā)語言的不同而存在多種開發(fā)模式，不同的開發(fā)模式都存在相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，同時，也對開發(fā)人員的開發(fā)技能提出了各種不同的要求。為了提高應(yīng)用的用戶覆蓋率，每一款移動應(yīng)用都會盡可能地支持iOS和Android操作系統(tǒng)，甚至Windows Phone操作系統(tǒng)。然而我們知道，各類操作系統(tǒng)平臺在開發(fā)語言、開發(fā)工具等方面存在著巨大的差異，技術(shù)門檻高，移植工作量大，開發(fā)成本也比較高。特別地，由于操作系統(tǒng)間存在的較大差異，使得專業(yè)的應(yīng)用開發(fā)商不得不將不同操作系統(tǒng)類型的移動應(yīng)用交由多個專業(yè)團隊開發(fā)，不同團隊研發(fā)的不同操作系統(tǒng)的版本很容易出現(xiàn)用戶體驗不一致等問題。如何高效快速開發(fā)移動終端應(yīng)用，同時確保較高的開發(fā)質(zhì)量和較低的開發(fā)成本，并保證不同類型操作系統(tǒng)版本的用戶體驗一致性，是移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用開發(fā)最重要的實現(xiàn)目標(biāo)。

1 移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用的

開發(fā)模式

1.1 移動應(yīng)用開發(fā)模式分析

從總體上講，現(xiàn)有的移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用開發(fā)方式主要有原生模式、Web模式和混合模式3種類型。這3種不同的開發(fā)模式，各自具有自身的優(yōu)缺點，因而也各自有著不同的應(yīng)用場景[3]。

（1）原生應(yīng)用開發(fā)模式

原生應(yīng)用開發(fā)模式也稱Native開發(fā)模式，開發(fā)者需要根據(jù)不同的操作系統(tǒng)構(gòu)建開發(fā)環(huán)境、學(xué)習(xí)不同的開發(fā)語言及適應(yīng)不同的開發(fā)工具。原生應(yīng)用開發(fā)模式如圖1所示。

Native應(yīng)用開發(fā)模式其最大的優(yōu)勢是，基于操作系統(tǒng)提供的原生應(yīng)用程序接口（API），開發(fā)人員可以開發(fā)出穩(wěn)定、高性能、高質(zhì)量的移動應(yīng)用；缺點是，需要具備多種不同開發(fā)語言和開發(fā)工具的開發(fā)能力，開發(fā)、更新、維護的周期長，所以對于專業(yè)性要求比較高的移動應(yīng)用，大都由具有較高技術(shù)水平的團隊作為保障，團隊內(nèi)部不同操作系統(tǒng)版本的應(yīng)用開發(fā)人員之間的工作需要密切合作，確保版本質(zhì)量及不同版本被消費者使用時具有一致性的用戶體驗，團隊間的溝通協(xié)調(diào)成本也較高。

Native應(yīng)用開發(fā)模式適用場景是針對那些高性能、快速響應(yīng)類的面向廣大用戶的終端應(yīng)用。例如：有些3D游戲類應(yīng)用（APP）需要提供實時響應(yīng)的豐富用戶界面，對這類APP而言，Native開發(fā)模式可以充分展示其性能和穩(wěn)定性優(yōu)勢，只要投入足夠的研發(fā)力量，都可以開發(fā)出高質(zhì)量的APP。

（2）Web應(yīng)用開發(fā)模式

超文本鏈接標(biāo)記語言（HTML5）技術(shù)的興起給Web APP注入了新的生機。由于瀏覽器作為移動終端的基本組件以及瀏覽器對Web技術(shù)的良好支持能力，熟悉Web開發(fā)技術(shù)的人才資源豐富，使得Web APP具有開發(fā)難度小、成本低、周期短、使用方便、維護簡單等特點，非常適合企業(yè)移動信息化的需求。特別是上一輪的企業(yè)信息化在PC端大多選擇了瀏覽器/服務(wù)器（B/S）架構(gòu)，這樣就能和Web APP通過手機瀏覽器訪問的方式無縫過渡，重用企業(yè)現(xiàn)有資產(chǎn)。對于性能指標(biāo)和觸摸事件響應(yīng)不苛刻的移動應(yīng)用，Web APP完全可以采用Web技術(shù)實現(xiàn)，但是對于功能復(fù)雜，實時性能要求高的應(yīng)用，Web APP還無法達到Native APP的用戶體驗。

（3）跨平臺Hybrid應(yīng)用開發(fā)模式

Hybrid APP是一種結(jié)合Native開發(fā)和Web開發(fā)模式的混合模式[4]，通?；诳缙脚_移動應(yīng)用框架進行開發(fā)，比較知名的第三方跨平臺移動應(yīng)用框架有PhoneGap、AppCan和Titanium。這些引擎框架一般使用HTML5和JavaScript作為編程語言，調(diào)用框架封裝的底層功能如照相機、傳感器、通訊錄、二維碼等。HTML5和JavaScript只是作為一種解析語言，真正調(diào)用的都是類似Native APP的經(jīng)過封裝的底層操作系統(tǒng)（OS）或設(shè)備的能力，這是Hybrid APP和Web APP的最大區(qū)別。

企業(yè)移動應(yīng)用采用Hybrid APP技術(shù)開發(fā)，一方面開發(fā)簡單，另外一方面可以形成一種開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。企業(yè)封裝大量的原生插件（Native Plugin），如支付功能插件，供JavaScript調(diào)用，并且可以在今后的項目中盡可能地復(fù)用，從而大幅降低開發(fā)時間和成本。Hybrid APP的標(biāo)準(zhǔn)化給企業(yè)移動應(yīng)用開發(fā)、維護、更新都帶來了極高的便捷性，如工商銀行、百度搜索、街旁、東方航空等企業(yè)移動應(yīng)用都采用該方式開發(fā)[5]。

1.2 3種應(yīng)用開發(fā)模式比較

在運行態(tài)下，3種不同應(yīng)用運行所需要的運行環(huán)境各不相同，其中和Web相關(guān)的應(yīng)用模式，其運行環(huán)境需要瀏覽器或瀏覽器模塊（如Webview）的支持。Native、Web和Hybrid運行圖如圖2所示。

下面，我們從不同的維度，對3種不同類型的移動應(yīng)用開發(fā)模式進行分析和比較，并對其適用場景作簡要說明。3種不同開發(fā)模式的比較如表1所示。

每一種開發(fā)模式都有自己的優(yōu)缺點，企業(yè)或開發(fā)者需要根據(jù)用戶的需求、自身的技術(shù)儲備能力、產(chǎn)品上線時間壓力、成本等多個因素綜合考慮，選擇適用的開發(fā)模式，最優(yōu)的開發(fā)模式不是一成不變，而是在于選擇、搭配靈活的架構(gòu)解決方案。

2 應(yīng)用開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)

前面介紹了移動應(yīng)用開發(fā)的3種模式，下面我們將對移動應(yīng)用開發(fā)經(jīng)常用到的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進行介紹和分析。

（1）網(wǎng)絡(luò)訪問加速技術(shù)

移動網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛，目前運營商提供各種從2G、3G、Wi-Fi甚至4G的試點網(wǎng)絡(luò)，如何確保用戶在各種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用移動應(yīng)用獲得良好的體驗，是移動應(yīng)用開發(fā)中的關(guān)鍵問題之一?？傮w指導(dǎo)原則為：應(yīng)用動態(tài)感知用戶的網(wǎng)絡(luò)狀況，調(diào)整應(yīng)用處理邏輯和應(yīng)用內(nèi)容展現(xiàn)機制。例如：在沒有網(wǎng)絡(luò)的情況下，應(yīng)用需要從緩存中獲取數(shù)據(jù)展現(xiàn)給用戶；在2G/3G網(wǎng)絡(luò)的情況下，數(shù)據(jù)均通過壓縮傳輸，圖片通過設(shè)置確定是否加載，大圖默認(rèn)不加載；在Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的情況下，默認(rèn)加載完整數(shù)據(jù)和圖片，并對數(shù)據(jù)進行預(yù)讀和緩存。

用戶在使用移動應(yīng)用過程中，會出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切換、網(wǎng)絡(luò)中斷、網(wǎng)速異常下降的情況。應(yīng)用需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)異常進行嚴(yán)格處理，如網(wǎng)絡(luò)請求采用異步線程處理，不影響用戶的主流程操作和響應(yīng)；在代碼編寫中對網(wǎng)絡(luò)請求代碼做多重異常保護措施，增強代碼的健壯性，防止應(yīng)用因為網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定導(dǎo)致閃退等問題。

（2）能耗控制技術(shù)

受限于電池的供電能力，移動應(yīng)用的耗電控制是開發(fā)過程中要重點考慮的因素之一。

應(yīng)用耗電控制的技術(shù)涉及到應(yīng)用開發(fā)方法和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)訪問等多個方面。在應(yīng)用開發(fā)中，需要掌握各種省電的手段。例如使用JPEG格式圖片、減少不必要的JS庫加載、減少內(nèi)存占用降低應(yīng)用耗電量，另外在Android應(yīng)用開發(fā)過程中盡量多采用GridView組件，該組件在一個應(yīng)用頁面切換到另外一個頁面時候GridView可以智能地以整頁生成的方式刷新界面，這不僅能加快刷新速度，同時也降低了CPU和內(nèi)存的使用率，這樣可以大大節(jié)約應(yīng)用耗電量。網(wǎng)絡(luò)頻繁訪問和大數(shù)據(jù)交互也是應(yīng)用耗電的一大重要原因，應(yīng)用設(shè)計過程中，需要考慮應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)訪問的頻度并減少不必要的數(shù)據(jù)交互。

（3）安全技術(shù)

在移動互聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境之下，安全問題無處不在。移動應(yīng)用的安全包括數(shù)據(jù)安全和運行安全，其中數(shù)據(jù)安全保護目的是防止靜態(tài)和傳輸中的數(shù)據(jù)泄露，涉及到數(shù)據(jù)的安全存儲、清除及數(shù)據(jù)通信的加密兩個方面。在開發(fā)過程中，應(yīng)用需要明確規(guī)定機密數(shù)據(jù)范圍以及可存放于移動設(shè)備的數(shù)據(jù)的范圍，機密數(shù)據(jù)必須存儲于固定加密空間中。此外，應(yīng)用還可能需要支持遠(yuǎn)程刪除丟失或遭竊設(shè)備中的數(shù)據(jù)。對重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)的訪問需要通過加密通道，訪問地址支持黑白名單控制等方式進行數(shù)據(jù)的訪問控制。

在應(yīng)用開發(fā)過程中還需要注意，應(yīng)用內(nèi)針對用戶輸入密碼的文本框，應(yīng)提供軟鍵盤輸入方式，禁止第三方輸入法輸入，避免通過攔截用戶輸入獲取用戶密碼，有效增加應(yīng)用的安全機制。應(yīng)用運行安全是要實現(xiàn)應(yīng)用運行態(tài)下的應(yīng)用隔離，讓第三方的鉤子程序無法獲知應(yīng)用入口不能夠加載關(guān)聯(lián)外部應(yīng)用。

（4）開發(fā)框架選擇技術(shù)

開發(fā)框架主要定義了整體結(jié)構(gòu)、類和對象的分割，及其之間的相互協(xié)作、流程控制，便于應(yīng)用開發(fā)者能集中精力于應(yīng)用本身的實現(xiàn)細(xì)節(jié)。同時，框架更加強調(diào)設(shè)計復(fù)用，好的框架可以讓開發(fā)者事半功倍。

常用的Java Script開發(fā)框架種類非常繁多。jQuery Mobile是jQuery公司發(fā)布的針對手機和平板設(shè)備，經(jīng)過觸控優(yōu)化的Web框架，在不同移動設(shè)備平臺上可提供統(tǒng)一的用戶界面。jQuery Mobile框架基于漸進增強技術(shù)，并利用HTML5和CSS3特性。Sencha Touch是一款HTML5移動應(yīng)用框架，通過它創(chuàng)建的Web應(yīng)用，在外觀上感覺與iOS和Android本地應(yīng)用十分相像。它利用HTML5發(fā)布音頻/視頻并進行本地存儲，利用CSS3提供圓角、背景漸變、陰影等廣泛使用的樣式。

Android Annotations是一個開源的Native應(yīng)用開發(fā)框架，該框架提供的Android依賴注入（Dependency Injection）方法，可以使得開發(fā)Android應(yīng)用和J2EE項目一樣方便，加速Android 應(yīng)用的開發(fā)。根據(jù)應(yīng)用需要的關(guān)鍵需求，權(quán)衡選擇應(yīng)用的開發(fā)框架，是基本原則。

（5）能力接口封裝技術(shù)

在跨平臺技術(shù)開發(fā)應(yīng)用過程中，為了實現(xiàn)能力統(tǒng)一調(diào)用及接口復(fù)用，通常需要將系統(tǒng)底層的能力封裝成統(tǒng)一的接口，如JS形式的接口，從而使HTML5/JS編寫的代碼能通過瀏覽器核心模塊Webview組件實現(xiàn)底層能力的調(diào)用[6]，如攝像頭、定位、通訊錄等能力。由于存在多種不同的終端操作系統(tǒng)，如Android、iOS、Windows Phone等，如何實現(xiàn)同一個接口功能在不同操作系統(tǒng)上的封裝，是Hybrid類應(yīng)用開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。能力接口的封裝具有重要的價值和應(yīng)用前景，可以廣泛應(yīng)用于移動終端，例如網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）機頂盒等終端類產(chǎn)品。

（6）遠(yuǎn)程服務(wù)的調(diào)用技術(shù)

遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用是移動應(yīng)用與后臺服務(wù)之間數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)方式，移動應(yīng)用通常使用基于超文本傳輸協(xié)議（HTTP）的Web Service協(xié)議來實現(xiàn)終端和服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換[7]。Web Service通?；诤唵螌ο笤L問協(xié)議（SOAP）的標(biāo)準(zhǔn)方式和基于表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移（REST）兩種方式。前者由于數(shù)據(jù)傳輸量較大，應(yīng)用場景受限；后者能基于可擴展標(biāo)記語言（XML）和JSON等的多種方式。特別地，JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，以容易閱讀、解析速度更快、占用字節(jié)更少等優(yōu)點在移動應(yīng)用領(lǐng)域比原有的XML數(shù)據(jù)格式更受歡迎。由于采用字符串式的內(nèi)容編解碼，JSON串的處理性能更高，更有利于提供移動應(yīng)用的性能及用戶體驗。目前業(yè)界有多種JSON的開源實現(xiàn)，選擇高性能的JSON編解碼器也是提升移動應(yīng)用遠(yuǎn)程服務(wù)調(diào)用性能的關(guān)鍵技術(shù)。

（7）Web展現(xiàn)技術(shù)

該技術(shù)主要用于Web、Hybrid模式中的用戶交互界面的開發(fā)，利用HTML5、Java Script、CSS3實現(xiàn)界面展現(xiàn)、業(yè)務(wù)邏輯、人機交互和特效展現(xiàn)。使Web開發(fā)工程師可采用熟悉的HTML5、CSS3完成終端的應(yīng)用展現(xiàn)，如使用localStorage存儲用戶持久化數(shù)據(jù)、sessionStorage存儲用戶臨時數(shù)據(jù)如登錄信息等。業(yè)務(wù)邏輯處理通過Java Script代碼實現(xiàn)，增加touchstart、touchmove、touchend等多點觸摸事件提高用戶交互，通過Web展現(xiàn)技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用可以和Native的應(yīng)用媲美。同時該技術(shù)開發(fā)的應(yīng)用具有良好的跨平臺優(yōu)勢、應(yīng)用升級簡單、用戶不需要到應(yīng)用商店更新應(yīng)用等特點，是成為越來越多應(yīng)用開發(fā)者追捧Web技術(shù)開發(fā)的主要原因。

3 一種移動互聯(lián)網(wǎng)終端

應(yīng)用開發(fā)架構(gòu)

基于對移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)模式及其關(guān)鍵技術(shù)的分析，本文提出了一種移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用開發(fā)的統(tǒng)一架構(gòu)，如圖3所示。

移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用的統(tǒng)一架構(gòu)包括移動互聯(lián)網(wǎng)終端應(yīng)用的統(tǒng)一開發(fā)框架和開發(fā)環(huán)境兩部分。其中，對統(tǒng)一開發(fā)框架而言，采用分層的架構(gòu)，減少了模塊間的耦合；應(yīng)用組件、系統(tǒng)中間件具有良好的擴充性，能夠更好應(yīng)變未知的需求；框架具有高復(fù)用性，從而有效地節(jié)省開發(fā)工作量，提高開發(fā)效率。開發(fā)環(huán)境是應(yīng)用開發(fā)人員物理上感知到的最前端，讓開發(fā)者可以通過簡單易用的開發(fā)工具，基于開發(fā)框架和模板開發(fā)，快速構(gòu)建移動應(yīng)用，同時開發(fā)工具中需要集成終端模擬器和仿真測試環(huán)境，便于離線開發(fā)和測試，進一步提升效率。

統(tǒng)一開發(fā)框架主要分為系統(tǒng)中間件和應(yīng)用組件。

系統(tǒng)中間件主要完成對底層系統(tǒng)能力的封裝，使應(yīng)用層可以通過系統(tǒng)中間件的橋梁和系統(tǒng)通信，提供能力接入、能力暴露、安全控制和能力封裝功能，從而避免應(yīng)用組件直接和OS層交互，可實現(xiàn)與應(yīng)用開發(fā)語言無關(guān)，減少對OS層依賴。此外，跨平臺的統(tǒng)一接口調(diào)用，可以縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。

應(yīng)用組件層主要提供了可復(fù)用的應(yīng)用組件，包括能力組件、可視化組件等。能力組件主要提供應(yīng)用基礎(chǔ)類庫比如企業(yè)應(yīng)用的安全數(shù)據(jù)加密、對應(yīng)用進行日常的日志記錄等；同時還提供系統(tǒng)層面的服務(wù)方法，比如應(yīng)用中需要使用手機的通訊錄向好友發(fā)短信或者打電話。可視化組件主要提供基礎(chǔ)的用戶可感知的組件，展現(xiàn)層提供了Native和Web可視化組件，為了滿足各個應(yīng)用展現(xiàn)的要求，彌補目前游戲和社交等高交互性的不足，開發(fā)者可以根據(jù)自己的需求選擇不同的展現(xiàn)組件。

此外，終端應(yīng)用還需要通過遠(yuǎn)程調(diào)用接口與各種云服務(wù)提供的數(shù)據(jù)存儲、服務(wù)能力進行交互，讓終端應(yīng)用開發(fā)統(tǒng)一平臺和云計算服務(wù)有機的結(jié)合[8-9]，為用戶提供更加豐富和快捷的功能。

4 結(jié)束語

由于當(dāng)前移動應(yīng)用是業(yè)界的熱點。各行各業(yè)都陸續(xù)為越來越多的關(guān)鍵服務(wù)賦予移動特性，許多企業(yè)正力求找到最佳的開發(fā)方法來實現(xiàn)目標(biāo)。但種種實踐表明，每一種開發(fā)模式都具有一定的局限性，沒有哪一種方法能夠滿足所有對移動應(yīng)用的要求。本文提出應(yīng)用開發(fā)統(tǒng)一架構(gòu)的目的在于最大程度地降低技術(shù)門檻，提高復(fù)用程度和抹平操作系統(tǒng)差異。在此基礎(chǔ)上，具體采用哪種模式開發(fā)移動應(yīng)用，需要企業(yè)根據(jù)面向用戶的需求特點、開發(fā)人員技術(shù)儲備能力、產(chǎn)品上線時間窗口、開發(fā)成本等多個因素綜合考慮，最終選擇最優(yōu)的開發(fā)模式和解決方案。本文提出應(yīng)用開發(fā)統(tǒng)一架構(gòu)不僅能支持首款移動應(yīng)用的開發(fā)，還將支持未來陸續(xù)推向市場應(yīng)用的開發(fā)，使得技術(shù)資產(chǎn)能夠得到復(fù)用并持續(xù)增值。

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