基于Android的校園選座App的設計與實現(xiàn)

袁世龍　李旭芳　嚴天立

摘 要 近年來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與移動端技術(shù)的高速發(fā)展，Android因為其在移動端上擁有格外的優(yōu)勢，更有利于構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”的問題解決方案。利用Android平臺開發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)+選座”的選座解決方案，可以優(yōu)化或解決高校對于自習、考研學習、課程答疑，向?qū)W生分配座位，管理座位等問題。該系統(tǒng)采用Android（Java）客戶端 + Java套接字服務器 + I/O文件數(shù)據(jù)存儲 + Java 套接字管理客戶端，構(gòu)成系統(tǒng)。旨在快速實現(xiàn)平臺搭建，并滿足相關(guān)管理需求。

關(guān)鍵詞 Android Java Socket 高校選座 選座App

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A

1背景

當前，在各大高校，為達到各種目的而分配的座位已成為一種重要的教育資源。雖然座位作為基本單位，但是承載的功能多種多樣，可能是考研學生的自習座位，可能是一般學生的自習座位，也有可能是老師進行答疑的答疑座位等。因為多種多樣的功能目的，同時教室的分配又具有較高的靈活性，在空間與時間上都會發(fā)生變化，所以相關(guān)座位的管理就成為了一大問題。然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，高校對于自習教室的管理，可以借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行優(yōu)化與解決。同時在教室選座這一問題上，用戶靈活性高且管理對象變更速度快，因此Android移動端平臺搭建可以說是最適合用于解決此類問題。

2需求分析

2.1功能需求

基于系統(tǒng)要實現(xiàn)的最終目標，我們整理得到以下幾種基本功能需求：（1）能夠區(qū)分、標識用戶所在學校，并且能夠?qū)τ脩魝€體進行通知與識別;（2）能夠從系統(tǒng)中獲取座位實時信息，并通過Android端的app進行展示;（3）能夠?qū)淌易慌c相關(guān)資源提供足夠的信息來幫助用戶參考、選座;（4）能夠?qū)⒔淌一蜃坏耐ㄖ⒆兏畔⒓磿r發(fā)送給用戶，避免造成管理上的問題。（5）用戶能通過一定的排序，來對可選教室進行過濾篩選，并且可以通過搜索、收藏與查看選座記錄的方式對特定教室加以區(qū)別和搜索，方便再次選座和指定目標的選座。（6）能夠按照學校的相關(guān)規(guī)定對系統(tǒng)用戶的行為進行一定的約束或監(jiān)督，以便管理。

2.2用戶群體

我們把用戶群體進行一定的分類：

（1）一般用戶：

①學生：進行選座與被管理的用戶對象。

②答疑老師：通過發(fā)送消息來通知學生用戶前往對應教室進行答疑的用戶對象。

（2）管理用戶：

①教室管理人員：可以前往教室、對教室內(nèi)的資源進行維護并對違規(guī)行為進行管理的用戶對象。②系統(tǒng)管理人員：對系統(tǒng)的Android端、服務器端和管理客戶端進行軟件維護與數(shù)據(jù)維護的用戶對象。

2.3性能需求分析

（1）突發(fā)性高并發(fā)：用戶對于系統(tǒng)的訪問多為周期性的高并發(fā)訪問，而在多數(shù)期間屬于靜息期。高并發(fā)周期取決于校園的晚自習安排、下課后學生自習安排、節(jié)假日自習安排、老師答疑安排等等。并發(fā)峰值基于學校的人數(shù)決定，經(jīng)調(diào)研系統(tǒng)最少需要支持500-700人的峰值并發(fā)使用。

（2）個體用戶持續(xù)的TCP請求：用戶App在線時為了能夠及時刷新用戶界面內(nèi)容，定時會向服務器請求獲取班級信息。因此，當人在線人數(shù)增加時，TCP并發(fā)量會成倍增加。這需要服務器對于高并發(fā)訪問有著更高的性能。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)設計

安卓客戶端與Java服務端互相通過基于TCP/IP協(xié)議的Socket通訊，獲取Android客戶端所需的相關(guān)信息、用戶信息與管理信息、用戶端上傳的密碼修改、手機綁定與選組等操作信息。Socket通訊的內(nèi)容采用JSON格式進行交付。客戶端與服務端之間通過“對象->JSON文本->對象”的模式進行信息傳遞。

Android客戶端搭載了SQLite數(shù)據(jù)庫對相關(guān)數(shù)據(jù)進行存儲。Java服務端采用Java語言原生的文本I/O流對數(shù)據(jù)進行讀取、存儲。客戶端負責將得到的信息展現(xiàn)在用戶面前，給用戶提供選座的參考信息與通知等功能。Java服務端提供數(shù)據(jù)的匯總、處理與反饋等功能。Java管理客戶端則負責管理用戶中系統(tǒng)管理人員與教室管理人員對教室相關(guān)信息的變更、違規(guī)懲罰以及信息通知等內(nèi)容發(fā)送給服務器，用于更新教室信息。

4系統(tǒng)實現(xiàn)

4.1客戶端界面設計

Android客戶端基于Androidx，API 21（Android5.0），OpenJDK8開發(fā)，開發(fā)環(huán)境Android Studio3.5.3。客戶端內(nèi)的數(shù)據(jù)為SQLite（Room庫支持）。客戶端大致結(jié)構(gòu)與控件使用：

4.2 SQLite數(shù)據(jù)庫設計

客戶端內(nèi)采用的Room數(shù)據(jù)庫抽象來對數(shù)據(jù)庫進行管理維護，并將數(shù)據(jù)交互的過程放置在其他線程來避免對主線程造成卡頓，從而影響用戶體驗。

4.2.1 Dao接口設計

定義interface注以注釋@Dao將該接口定義為Dao，以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作封裝，使得Java對象能夠抽象為特定表中的元組得以存儲。對Dao接口內(nèi)的抽象函數(shù)進行注釋以聲明數(shù)據(jù)庫操作。@Insert注釋方法為插入對象到表中。@Update注釋方法為以主鍵檢索表，更新對象到表中。@Delete注釋方法為以主鍵檢索表，將傳入方法的對象在表中找到并刪除。@Query（）注釋可以寫入?yún)?shù)，參數(shù)為SQL語句，對表進行特定的操作，并且注釋了該注釋的函數(shù)帶有返回值作為結(jié)果。客戶端中主要采用“@Query”獲取全表對象。

4.2.2 Entity 存儲類設計

能夠被Dao操作的Java對象是注以@Entiy的類，該類決定了數(shù)據(jù)庫中表的設計。類中變量決定表中的屬性名。注以@PrimaryKey（autoGenerate = true）的變量為主鍵，參數(shù)決定其為自動生成主鍵值，注以@ColumnInfo（name = "Column_name"）的變量為設置該變量在數(shù)據(jù)庫表中的屬性名，而該屬性的存儲方式將與該變量的Java類型相同。

4.2.3 DataBase類設計

將類注釋以@Database聲明為DataBase類，其封裝了數(shù)據(jù)庫連接，作為一個對象方便訪問。設計時對該類采用了單例模式，以避免反復創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫連接對象而產(chǎn)生的系統(tǒng)損耗或內(nèi)存泄露。

4.3服務端設計

服務端使用Java原生的I/O文本流與TCP Socket技術(shù)搭建。通過TCP連接輪詢實現(xiàn)等待TCP連接并響應。

5系統(tǒng)測試

5.1功能測試

（1）用戶自動創(chuàng)建測試。用戶首次登錄App直接創(chuàng)建默認賬號來進行登錄驗證。

（2）頁面跳轉(zhuǎn)測試。App端界面跳轉(zhuǎn)應該流暢、正確。各個界面是否有提供返回到上一界面的按鍵。檢測是否存在界面丟失而引發(fā)的空指針異常。

（3）檢查各個按鈕控件是否正常運行，功能完整，能夠準確向用戶表達其功能用途。

（4）檢測頁面數(shù)據(jù)是否正常，數(shù)據(jù)加載線程與UI線程通信是否正常。

（5）App端與服務器通信測試。

5.2性能測試用例設計

基于阿里云服務器，云服務監(jiān)控。以加快單客戶端TCP連接請求頻率模擬并發(fā)訪問。著重對服務器與客戶端之間的網(wǎng)絡情況：如服務器平均入網(wǎng)帶寬、服務器平均出網(wǎng)帶寬、TCP連接并發(fā)峰值，的測試。同時測試服務器的CPU平均使用率。

經(jīng)過測試，服務器在峰值并發(fā)達到700次訪問時運行平穩(wěn)。在最高并發(fā)數(shù)下Java虛擬機堆內(nèi)存穩(wěn)定在10Mb左右。

5.3測試結(jié)論

系統(tǒng)測試各項指標良好，對于突發(fā)性高并發(fā)訪問有較好的抗壓能力。服務器內(nèi)存運行情況持續(xù)、平穩(wěn)。CPU使用率較低，網(wǎng)絡帶寬要求低，服務器部署運行良好，客戶端接收情況良好。

6結(jié)論

隨著互聯(lián)網(wǎng)浪潮的來襲，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合移動端平臺給許多現(xiàn)實中的問題帶來了新的解決思路。通過實驗，可以看到本論文設計的校園選座APP能夠充分利用功能性座位這種教學資源，改善傳統(tǒng)的座位管理方式。并且該系統(tǒng)也擁有較好的可擴展性，可以擴充入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)等，讓選座的紀律管理與安排效果更好。但該系統(tǒng)也有一定的缺點，比如Java服務端可以進行優(yōu)化，部署專業(yè)的Web服務器而不是Socket服務器，并且可以使用數(shù)據(jù)庫存儲相關(guān)信息，而不是IO文件流存儲。不過當前系統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)系性較低，并發(fā)量并不是非常大，所以采用IO文件流存儲會更加適合。

Android移動端平臺發(fā)展至今，由于其開源而擁有良好的生態(tài)，用戶群體龐大，市場前景可觀。通過Android平臺解決各大高校對于座位教學資源的管理的各種問題，是一個較為可觀的方案。這將使得用戶能夠高效的尋找合適的位置，管理者也能夠精準的實施管理。

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