基于JAVA和Android的網絡語音通信軟件設計與實現

周毓

（梧州職業學院 廣西壯族自治區梧州市 543002）

基于JAVA和Android的網絡語音通信軟件屬于是即時通訊工具，能夠讓人們隨時進行信息溝通和交流，所產生的通信費用不高，如騰訊QQ、微信、MSN 等等。網絡用戶在通訊軟件和工具幫助下，可執行娛樂、交互等內容，具體溝通形式包括文字、視頻、音頻等等。另外，部分企業在該類通訊軟件幫助下，能夠完成各項生產及工作任務。現階段，即時通訊應用范圍不斷拓寬，技術限制性因素越來越少，屬于是現代化溝通手段中的重要形式之一。

1 系統需求分析

1.1 系統功能需求

1.1.1 客戶端功能

常見的客戶端功能主要包括以下幾方面[1]：

（1）用戶注冊登陸模塊。客戶端注冊功能的建設，主要是滿足新用戶的注冊和創建功能，當用戶完成注冊后，便具備登陸系統的權限，多個用戶可同時完成注冊操作，后續，可通過注冊ID 登陸到系統之中。雖然一個用戶可注冊多個ID，但在規定時間內，不能進行反復注冊，最多的注冊賬號數量為三個。常見的用戶名類型為字母加數字，注冊時還會設定密碼，以此來確保賬號的安全性，該功能的用例圖如圖1所示[2]。

圖1：客戶端注冊登陸用例圖

（2）用戶信息管理模塊。用戶信息管理功能主要是對個人基本信息進行有效管理，如用戶名、密碼、個人資料等等，保證對個人信息進行及時修改和查詢。

（3）好友管理模塊。好友管理主要是幫助用戶對好友進行管理，常見形式有好友查詢、添加好友、刪除好友等等。

（4）語音聊天功能，該功能可以實現使用者之間的實時交流，并為其提供單人、多人聊天功能。相比之下，語音聊天部分的設計內容十分復雜，常見內容有聲音采樣、音頻壓縮以及傳輸聲音等等，主要依靠原型函數進行。

1.1.2 服務器端功能

（1）在文字消息主服務器設定上，可實現對服務的啟動操作，對于初始化系統建設，常見模塊內容有數據維護模塊、遠程管理模塊等等。例如，在遠程管理模塊應用時，可實現對遠程管理服務接口的監聽操作，并在連接線程幫助下，保證服務的完整性，在此過程中，常見服務內容為Telnet 服務等等。

（2）信息查詢服務器。信息查詢服務器與主服務器相似，主要內容有服務模塊、數據庫維護以及遠程管理。

（3）通訊路由服務器，主要設計模塊有服務器管理以及服務器分配。其中，服務器管理模塊在應用時，能夠讓通訊路由服務器得到充分管理，并保證該服務器與其他服務器之間保持良好的連接關系。反觀服務器分配模塊，主要是在文件傳輸過程中，幫助其選擇負載最小的通訊路徑，提升通訊速度[3]。

1.2 系統的性能需求

常見的系統性能需求主要包含以下幾方面：

（1）實用性需求。

（2）安全性需求。

（3）服務的穩定性需求。

（4）響應速度更快。

（5）系統的可擴展性和可移植性。

1.3 系統其他方面的需求

1.3.1 協議需求

在雙方或者是多方用戶完成功能任務時，需要具備一定的協議標準。換句話說，多方用戶想要完成即時通訊，相關協議設定必不可少，尤其是在交換信息方面，應根據協議設定操作，讓相應字段能夠處于保持狀態，消息格式設定也要根據協議要求進行。對于協議的設定，相關人員需要對多方面因素進行考慮，保證條款的合理設計，決不能出現誤導情況，對于每一步操作也要做到清晰劃分。更為重要的是，協議內部還要保證即時消息的成功投遞，倘若出現投遞不成功現象，系統應向發送方進行提示，此時，發送方可根據協議內容，重新制定發送操作計劃。

1.3.2 音頻傳輸需求

網絡傳輸音頻的實現，需要具備以下幾個前提條件：

（1）雙方之間的網絡連接。音頻數據傳輸的實現，最為重要的前提當屬數據鏈路建設。從常規通信協議設定角度來說，可靠性較高的協議當屬TCP，可在應用程序中穩定運行，不會出現數據丟失問題。另外，在通信協議選擇上，與應用程序類型存在直接關系，對于網絡連接建設，音頻信號接收和發送穩定性維護顯得尤為重要，這也是雙方網絡連接穩定的前提所在。

（2）音頻信號的采集和回放。具體采樣速率設定上，常見的聲音信號頻率有8kHz 和328kHz，并搭配合適的網絡帶寬[4]。

2 基于JAVA和Android的網絡語音通信軟件設計內容

2.1 系統架構設計

該系統主要組成部分包括兩方面，即C/S 客戶端/服務器架構的服務器以及通信終端裝置，也就是人們常說的客戶端。對于用戶登陸信息的驗證，主要依靠Server 進行，該程序還能完成狀態通知轉發信息以及信息查詢等功能。與此同時，在靜態數據庫建設上，應保證其保存和整理功能不受任何影響。在服務器設定上，主要涉及到的服務器程序內容如下：

（1）文本信息主服務器；

（2）信息查詢服務器；

（3）通訊路由服務器。

系統硬件架構圖如圖2所示。

圖2：系統硬件結構示意圖

上述服務器在運行時，可實現各個應用程序的獨立運作，從結構角度來說，同樣能夠處于統一的邏輯服務器狀態，獨立性較強，可在電腦上實現運行，也可處于同一臺計算機內部。三臺服務器在運行時，可依靠TCP完成消息請求/響應通信接口之間的通信鏈路。在整個服務器框架之中，人們可根據具體負載情況，設定合理的服務器種類和個數。對于服務器邏輯關系設計，具體情況如圖3所示[5]。

圖3：服務器邏輯關系

文字消息服務器在運轉過程中，主要是完成對服務內容的啟動操作，保證系統內部其他模塊處于初始化狀態，建立必要的進程，還能實現對其他兩個服務器初始化參數傳遞。在信息查詢服務器應用上，可實現對用戶需求信息的查詢和處理操作，對服務器傳遞的參數內容進行接收，確保相應進程能夠順利啟動。通訊路由服務器應用上，可完成服務器管理操作，讓服務器負載更加均衡，數據分配上也會顯得更為合理。

2.2 系統總體設計

當調研和問卷調查工作完成后，相關人員可完成對系統功能和性能內容的深入分析，之后通過對數據資料研究，打造系統功能模塊。例如，在客戶端功能設計上，主要包括的模塊內容有用戶注冊登陸模塊、用戶信息管理模塊、好友管理模塊以及語音聊天模塊等等。

2.3 客戶端功能設計

基于JAVA和Android的網絡語音通信軟件設計，客戶端功能設計內容必不可少。在該模塊幫助下，能夠為用戶提供相應功能，保證用戶能夠進行相互通訊。在客戶連接關系建設上，主要依靠Socket 以及服務器進行。對于輸入/輸出流設計，往往會應用到PrintWriter，也正是在輸入/輸出流幫助下，雙方可完成信息傳遞操作。當客戶端連接請求發出后，服務器中的accept 函數會將新的Socket 對象返回，完成客戶端向服務器的消息發送任務。例如，在登陸與好友請求發出后，服務器會針對不同消息處理請求開展相關任務，如用戶信息管理、好友管理以及文件收發等等。

2.4 文字消息主服務器模塊設計

2.4.1 服務模塊

服務模塊涉及到的設計內容主要包含以下幾方面：

（1）傳送連接，主要是打造網絡連接的接收模塊，制定TCP 端口監聽流程，收集客戶端連接請求，為用戶提供合適的連接服務進程。

（2）用戶狀態變化管理。當用戶登陸語音通訊軟件后，可根據實際情況對自身狀態進行更改，如忙碌、離開等等，服務器也要對該類狀態進行有序管理，一旦出現變化情況，可將具體內容存儲在數據庫內部，并向其他用戶專遞其狀態變化信息，為用戶之間的通訊提供便利。

（3）文字消息轉發。在一些特殊階段，客戶端無法直接完成信息轉發任務，之所以會出現該類問題，主要是由于對方存在網絡不佳、下線等情況，但無論消息轉發的觸發因素如何，服務器均能對其進行處理，保證將消息內容暫時存儲于數據庫之中，在合適的時間段內進行轉發。

（4）通訊路由器分配。通訊軟件運轉階段，文件傳輸屬于是重要功能內容之一，如果所有傳送任務均有一個服務器進行，整個主服務器所展示出的處理效率將十分有限，為了避免該情況出現，相關人員應做好服務器負載平衡設定任務，做到對在線用戶信息的充分維護，對于其他傳輸功能的實現，可設定獨立的服務器，如通訊路由服務器等等[6]。

2.4.2 數據維護模塊

常見的數據維護模塊功能主要包括以下幾方面：

（1）用戶在線更新。用戶進入到系統后，自身在線狀態能夠在數據庫中得到記錄，該項操作還能為用戶之間的交流提供便利。

（2）數據庫連接管理。用戶登陸系統后，會自動建立客戶端與服務器端數據庫連接關系，并確保各項連接狀態的合理性。當用戶關閉與服務器之間的連接關系，或連接操作長期沒有執行，系統也會在第一時間內進行處理。

（3）服務器配置。服務器配置內容以相關參數設定為主，如時間、日志、備份等信息設置。

2.4.3 遠程管理模塊

通過對遠程管理服務端口監聽，可實現對管理員連接操作的有效處理和接受，建立具體的服務內容。

（1）在Telnet 服務過程中，主要是向用戶提供新的Telnet 方式，保證與主服務器建立良好連接關系，為其他操作的開展創造良好條件。

（2）運行狀態查詢，主要是完成主服務器運行狀態和參數查詢任務。

（3）配置熱生效。倘若對主服務器各項配置參數進行修改，相關人員應確保主服務器運行不受影響，并保證配置更改后及時生效，避免出現主服務器重啟等問題。

3 網絡語音通信軟件的實現方法

3.1 系統的開發環境

在該服務器操作系統設計過程中，常見操作系統有Unix、Windows Server 等等。另外，在數據庫服務器建設上，主要應用的數據庫系統為SQL SERVER2000 關系型數據庫，可實現對基本信息和數據的保存和管理，為后續數據資料存取操作創造有利條件。在前端設計上，常見操作系統為Windows，能夠建立良好的通訊軟件桌面顯示環境，在窗口界面形式幫助下，業務請求能夠順利發起，保證數據的有效錄入和查詢。

3.2 客戶端模塊的實現

3.2.1 用戶注冊登陸

用戶登陸系統后，會提出具體的注冊需求，此時，服務器會對用戶在界面中輸入的基本信息進行接收，并為用戶分配編號，與數據庫建立連接關系，之后將各項記錄轉移到數據庫之中。注冊成功后，系統會向客戶發送具體編號，使其成為注冊在數據庫中的IP 用戶，根據實際情況更新自身狀態，并將其因為在線用戶。后續，用戶可根據個人需求，選擇具體的連接對象進行交流。需要注意的是，只有注冊過的用戶才能登陸到系統之中，并通過編號和密碼輸入，點擊確定鍵后，登陸信息會進入到服務器端，檢測用戶信息的正確性[7]。

3.2.2 用戶信息管理

用戶信息管理功能的制定，主要是讓用戶通過系統，保證個人基本信息得到有效管理，常見內容有用戶名稱、密碼、狀態等等。例如，在用戶信息查詢方面，用戶可實現對個人信息的實時查詢，具體查詢結果的反饋形式以窗口形式為主，用戶可根據具體查詢結果，對相關內容進行修改。

3.2.3 好友管理

好友管理內容主要包括以下幾方面：

（1）查找好友，具體好友查找方式主要包括用戶名查找、用戶編號查找等等，而且還能完成好友的模糊查詢操作，支持多個屬性的綜合查詢，查找結果以用戶名稱列表形式顯示出來，用戶可對其詳細信息進行查看。

（2）添加好友。首先，用戶可對需要添加的好友進行查找，選擇具體用戶執行添加操作，當好友添加成功后，方可進行通訊和文件傳輸等操作。

（3）刪除好友。用戶可對列表中的好友進行刪除，這也是解除好友關系的主要策略之一。用戶刪除好友過程中，會向系統發送相應請求，之后刪除數據庫內部記錄，操作成功后會將具體消息內容反饋給用戶，用于對之前刪除操作的確認。除此之外，信息查詢服務器在工作過程中，主要完成服務器與數據庫之間的交互操作，最為常見的內容有數據庫查詢、修改等等。總的來說，該類服務器建設與主服務器十分接近，常見設計內容有服務模塊設計、數據庫維護以及遠程管理。

4 結論

基于JAVA和Android的網絡語音通信軟件設計與實現，主要是將登陸上線、文字聊天等內容為基礎，在局域網幫助下完成即時語言通訊任務，為后續文件傳輸工作的開展創造有利條件。總的來說，該通信軟件能夠做到即時語音通訊，提升數據交換速度，讓通信系統擺脫對傳統遠程服務器的以來，節省一部分網絡資源。