基于Android的手機遠程控制系統設計與實現

楊珺婷 徐建華 馮佳 程建金

摘要：人工智能時代已經來臨，智能手機全面普及。針對教師在課堂上對學生玩手機難以有效管理的問題，該文采用Socket線程池、多線程、跨平臺和多端同收同發等關鍵技術，設計并開發了基于Android的手機遠程控制系統。測試結果表明，本系統可以遠程對學生手機進行鎖屏，同時協助教師對學生自動完成考勤，提高了課堂管理效率，有效避免了學生在課堂上玩手機。

關鍵詞：Android;手機管理;Socket;線程池;鎖屏;考勤

中圖分類號：TP391 ? 文獻標識碼： A

文章編號：1009-3044（2021）32-0061-02

1 引言

人工智能時代，智能手機已經普及。通過智能手機，人們可以實現移動支付、玩游戲、觀看視頻、聽音樂等等。在課堂上，學生因玩手機影響聽課的情況也越來越普遍。針對這一情況，老師們通過要求關閉或上交手機等手段管理學生，但這些管理手段效果不明顯。為了解決目前普遍出現的這一問題，本文開放一款能夠結合課堂管理，合理約束手機，并且需要擁有良好的結構體系、具備擴展性、維護成本較低的手機遠程管理系統。

2 關鍵技術

本手機遠程控制系統是采用基于Socket實現即時通信交互，并綜合使用多線程、Socket線程池、跨平臺、多端同收同發技術。在此本手機遠程控制系統涉及的關鍵技術進行闡述。

2.1 Socket通信技術

Socket是在TCP/IP網絡協議的應用層和傳輸層之間的一個抽象層，它把復雜的操作抽象為幾個簡單接口，供應用層調用，實現進程在網絡中的通信。Socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件的思想下，進程間通信就被冠名為文件描述符，Socket是一種“打開——讀/寫——關閉”模式的實現，服務器和客戶端各自維護一個“文件”，在建立連接打開后，可以向文件寫入內容供對方讀取或者讀取對方內容，通訊結束時關閉文件。

2.2 Socket線程池

使用concurrent包下的ExecutorService類設定線程池，并對每一個連接創建一個專用的Socket實體。

2.3 跨平臺

本手機遠程控制系統是基于Java開發，而Java本身就具有良好的跨平臺性，使用jar包封裝服務端，可將服務器部署在多平臺上，包括但不限于：UNIX、Windows和Android。

2.4 多端同收同發

因為上課的學生有多個，因此本手機遠程控制系統需要對多終端進行同收同發，為此引入令牌實現對每一個連接的身份識別，并通過多線程進行邊聽邊發，避免出現死鎖。

2.5 鎖定屏幕技術

本手機遠程控制系統是裝有Android系統的智能手機進行鎖屏，具體是調用WindowManager類來實現。

3 手機遠程控制系統總體設計

本手機遠程控制系統分為兩部分：一個是基于Android的客戶端，即學生端;另一個是基于Android的服務端，即教師端。系統網絡環境及拓撲結構如圖1所示。

4 手機遠程控制系統功能設計

4.1 服務端

服務端（教師端）是基于Android開發的，教師可以通過智能手機對學生客戶端進行管理與控制。服務端具有登錄、發起簽到、鎖定和登出等主要功能。

接收客戶端指令：接收客戶端指令，包括：重啟服務器、喚醒服務器、檢查錯誤、緊急關閉服務器。

向指定連接發送指令：在服務器端對指定連接發送指令，包括：切斷連接、禁止此ip繼續連接、恢復此ip連接。

向全部連接發送指令：在服務端對所有連接發送指令，包括：立刻切斷未釋放連接、切斷所有連接、檢查連接穩定性。

對服務器自身維護：在服務端對自身進行維護，包括：清理緩存、檢查文件完整性、重啟服務、關閉服務。

登錄：使用教職工賬號可轉到教師端界面，解鎖教師專用功能，隱藏不需要的學生端功能。

發送鎖定手機指令：可以設定鎖定時長并立刻鎖定所有已簽到學生端，或定時鎖定已簽到學生端，排除所有教師端。

接收學生鎖定反饋：學生端鎖定期間，教師端可在用戶名單中觀察鎖定狀態，可觀察到意外退出的學生端連接。

群發消息：教師可編輯信息群發至學生端，可發送教師想發送的內容，例如題目、答案、通知等。

4.2 客戶端

客戶端（學生端）也是基于Android開發的，其主要是通過網絡協議與教師端進行通訊。Android所有的請求通過網絡協議傳送到教師端，教師端拿到數據后將其解析處理，處理后將結果返回到學生端。客戶端主要有登錄、簽到、接收鎖定、接收消息和登出等功能。

登錄：通過學生姓名、學號對應登錄，數據由服務器提供。

簽到：通過向服務器發送簽到請求，服務器對情況校驗成功后返回簽到成功，并對所有客戶端反饋。

查看學生簽到情況：在每一次接收變更或定期心跳接收服務器反饋時，刷新用戶界面，對當前用戶名單進行可視化同步，對當前用戶情況直觀反饋。

接收鎖定：接收教師機發出的鎖定指令。

接收教師消息：接收教師消息。

登出：反饋給所有客戶端。在指定時間內可再次登錄，并保留狀態。

5 手機遠程控制系統核心功能實現

5.1 鎖屏實現

手機遠程鎖定是本系統的核心功能，鎖定范圍是除了底部菜單欄與頂部導航欄以外的區域。WindowManager是鎖定屏幕實現的關鍵類，是Android中一個重要的服務。WindowManager 具有全局性和唯一性。它將用戶的操作，轉換成為指令，發送給呈現在系統界面上。Activity會將頂級的控件注冊到 Window Manager 中，當用戶真實觸碰屏幕時，Window Manager就會通知到，而當控件有一些請求產生，也會經由ViewParent送回到Window Manager中。從而完成整個通信流程。系統鎖屏界面如圖2所示。

5.2 倒計時實現

在服務創建后，執行重寫的onStartCommand（） 方法，對鎖屏進行倒計時。調用了AlarmManager類。AlarmManager是Android的全局定時器。就是在指定時間做一個事情（封裝在PendingIntent）。通過PendingIntent的getActivity（）、getService（）或getBroadcast（）來執行。通過armManager可以做到喚醒手機。系統倒計時界面如圖3所示。

6 結束語

手機遠程控制系統分為兩個部分進行設計，分別為服務端和客戶端。服務端提供給教師使用，為學生端提供了服務接口，用于對學生手機實現遠程控制。客戶端主要是與服務端進行通信。本系統初步解決了教師管理學生在課堂上玩手機的問題，同時實現了考勤的功能。今后將進一步完善功能，增強用戶體驗。

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【通聯編輯：梁書】

收稿日期：2021-06-12

基金項目：江蘇省高等學校大學生創新創業訓練計劃2020年立項重點項目（202011122014）——基于Android的學生手機遠程控制系統設計與實現

作者簡介：楊珺婷（1999—），女，甘肅蘭州人，軟件工程專業學生;徐建華（1979—），男，江蘇南通人，副教授，研究方向為計算機仿真技術、人工智能技術;馮佳（2000—），男，浙江杭州人，軟件工程專業學生;程建金（1999—），男，甘肅武威人，軟件工程專業學生。