Факультет "Информатика и системы управления"
Методические указания к лабораторной работе
по курсу "Распределенные системы обработки информации"
Разработка приложений для мобильного устройства.
Москва, 2009
Оглавление
Цель работы
Задания к самостоятельной работе
Задания к лабораторной работе
Создание отчета
Контрольные вопросы
1. Структура MIDP приложения
2. Основы создания мидлетов
Приложение 1.Примеры создания MIDP приложений
Литература
Цель работы
Получить знания об основах создания MIDP приложений для мобильных устройств на языке Java. Познакомиться с библиотеками javax.microedition. Применить полученные знания для создания MIDP приложений.
Задания к самостоятельной работе
Ознакомиться с теоретическим материалом, представленным в приложениях к данным методическим указаниям и примерами программ. Ознакомиться с текстом задания к лабораторной работе.
Задания к лабораторной работе
Задание 1. Создать игру, реализованную как MIDP приложение.
Создать меню игры, содержащее пункты:
запуск игры
уровень сложности и другие настройки.
В игре должны подсчитываться набранные очки и лучший результат сохраняется в течение игры.
Игра выбирается самим студентом.
Задание 2.
Создать сервер обмена текстовыми сообщениями.
Создать сервер, которые будет получать данные от клиента в виде строк и выводить на экран мидлета.
Сервер должен быть многопоточным, т.е. обслуживать одновременно с несколько клиентов.
Для завершения работы клиент должен послать строку «exit».
Создать клиента для сервера обмена сообщениями.
Клиентское приложение должно иметь поле для ввода данных для отправки.
По выбору студента приложение может выполнять функции и сервера, и клиента одновременно, либо могут быть реализованы, как два отдельных приложения.
Создание отчета
Отчет должен содержать:
Постановку задачи, решаемой отлаженной программой.
Руководство пользователя отлаженной программы, содержащее описание интерфейсов всех функций программы.
Листинг программы с необходимыми комментариями.
Контрольные вопросы.
Что такое MIDP?
Структура MIDP?
Для чего нужен класс MIDlet и его методы?
Каким образом осуществляется взаимодействие MIDP приложения с пользователем?
Для чего нужен класс Canvas и его методы?
1. Структура MIDP приложения
MIDP приложение имеет строгую структуру, которая описана ниже. Приложение, которое может быть запущено на телефоне, называется мидлетом (midlet). Мидлеты обязательно запаковываются в JAR архив, причем в одном JAR – архиве могут находится сразу несколько мидлетов. Архив с мидлетам(и) называется MidletSuite (набор мидлетов)
Набор мидлетов состоит из JAR – архива, содержащего мидлет(ы), вспомогательные классы и ресурсы (например файлы с картинками и т.п.); JAR – манифеста (JAR Manifest), который представляет собой файл, находящийся в JAR – архиве (файл manifest.mf в папке META-INF в корне архива); дескриптора приложения (Application Descriptor) – это файл с тем же именем, что и JAR – архив и расширением JAD.
Манифест и дескриптор содержат атрибуты приложения в формате имя_атрибута:значение_атрибута.
Некоторые из атрибутов должны присутствовать обязательно и при этом совпадать в дескрипторе и манифесте. Если это условие не будет выполнено, то приложение не запустится и даже не установится на приборе, для которого оно предназначено.
Заполнение обязательных атрибутов берет на себя программное средство, предназначенное для разработки MIDP приложений (KToolbar из J2MEWTK и Forte for Java CE). Кроме того, это средство предоставляет возможность добавления и редактирования атрибутов.
Мидлет может получить значение любого атрибута с помощью метода мидлета:
getAppProperty(String key)
Ниже приведены некоторые атрибуты, которые могут быть полезны разработчику.
MIDlet-<n>:<name>,<icon>,<class> -описание n-ого мидлета в наборе. Здесь name – имя мидлета, icon – «иконка» (файл в формате PNG), class – файл класса, расширяющего (extends) класс MIDlet (фактически тот класс, который будет «исполняться»). При открытии на приборе набора мидлетов, на экране высвечивается список мидлетов в нем, в котором представлены имена мидлетов с соответствующими иконками.
Пример: MIDlet-1: worm,/liqWorm/worm.png,liqWorm.worm
MIDlet-Version:<version> -версия набора мидлетов в формате xx.yy.zz.
Пример: MIDlet-Version: 0.1.0
MIDlet-Info-URL:<URL> -URL, по которому можно найти информацию о наборе мидлетов.
Пример: MIDlet-Info-URL: xdimas@yahoo.com
MIDlet-Description:<description> -описание набора мидлетов.
Пример: MIDlet-Description: My first MIDlet!
MIDlet-Vendor:<vendor> -информация о разработчике мидлета.
Пример: MIDlet-Vendor: xDimas
Необходимо отметить, что способы установки набора мидлетов на прибор, для которого тот предназначен, не оговаривается в рамках стандарта J2ME.
Для создания и тестирования мидлетов необходимо сказать последнюю версию J2ME_wireless_toolkit с сайта разработчика: http://java.sun.com/j2me/index.jsp
2. Основы создания мидлетов
Необходимо отметить, что MIDP является не просто урезанным вариантом J2SE (Java2 Standard Edition). Здесь появляются свои особенности, продиктованные особенностями устройств, для которых мидлеты предназначены.
Класс, который будет являться мидлетом, должен расширять (extends) класс MIDlet (аналогично классу Applet при разработке аплетов). Этот класс должен иметь конструктор без параметров. Класс MIDlet имеет методы, предназначенные для управления жизненным циклом мидлета. Так для того, чтобы сообщить виртуальной машине (ВМ) о том, что мидлет завершается (фактически завершает выполнение мидлета) используется метод: notifyDestroyed(), а чтобы сообщить мидлету о том, что он будет завершен, ВМ вызывает метод: destroyApp(bolean uconditional).
Мидлет, в отличие от аплета, может находится в состоянии паузы (paused - например, когда дисплей занят каким-нибудь сообщением и т.п.). Чтобы сообщить мидлету о том, что он переходит в состояние паузы, ВМ вызывает метод мидлета: pauseApp(), а чтобы войти в состояние паузы, мидлет использует метод: notifyPaused().
Когда мидлет входит в активное состояние (выход из паузы и начало работы мидлета), вызывается его метод: startApp().
Важно помнить, что этот метод может вызываться несколько раз за время выполнения мидлета.
Класс, расширяющий MIDlet может объявлять (implements) различные интерфейсы, например интерфейс Runnable .
Для взаимодействия с пользователем в MIDP присутствуют классы Display и Displayable (точнее его наследники).
Объект класса Display создается ВМ и за все время работы мидлета для него присутствует только один объект этого класса. Получить его можно при помощи статического метода:
static Display Dispaly.getDisplay(MIDlet m)
Объект класса Display оперирует с объектами класса Displayable. Объекты класса Displayable предназначены непосредственно для взаимодействия с пользователем (т.е. для вывода на экран, обработки нажатий клавиш и т.п.). Для работы с этими объектами в классе Displayесть два метода:
void setCurrent(Displayable d)
Displayable getCurrent()
Сам класс Displayable объявлен как абстрактный, так что работать можно только с его потомками. Их два – это классы Canvas и Screen.
Потомки класса Screen определяют набор визуальных компонент для высокоуровнего взаимодействия с пользователем (формы, поля ввода, списки и т.п.). Надо отметить, что этот набор весьма примитивен и предоставляет минимум (однако достаточный) возможностей для взаимодействия с пользователем. Использовать этот набор в приложениях, требующих интерактивности (например в играх), не представляется возможным, но некоторые компоненты все же удобно использовать во вспомогательных целях (например поле ввода для ввода имени игрока в таблицу рекордов, меню и т.п.). Подробно рассматривать этот набор здесь не будем.
Класс Canvas предназначен для низкоуровнего взаимодействия с пользователем. В нем определен набор методов для обеспечения перерисовки содержимого экрана, получения информации о нажатии кнопок и т.п. Остановимся подробнее на некоторых особенностях использования класса Canvas.
Необходимо помнить о том, что на разных приборах, на которых может быть запущен мидлет, могут быть различные размеры дисплея. Для их получения используются методы:
int getHeight()
int getWidth()
Перерисовка содержимого экрана осуществляется ВМ самостоятельно и когда она будет выполнена, точно сказать нельзя. Можно лишь сообщить ВМ о том, что необходимо обновить содержимое экрана вызовом метода:
void repaint()
или
void repaint(int x, int y, int width, int height)
Можно принудить ВМ к немедленному выполнению перерисовки вызовом метода: void serviceRepaints()
Когда ВМ осуществляет перерисовку содержимого экрана, вызывается метод: void paint(Graphics g)
Объект g связан с изображением, которое будет выведено на экран. Использование объектов класса Graphics происходит так же, как и при работе с аплетами.
Необходимо заметить, что метод paint объявлен как абстрактный и поэтому для работы с объектом класса Canvas разработчик должен создать класс, расширяющий Canvas и определяющий метод paint.
Получить объект класса Graphics, который отвечает за перерисовку экрана, как это можно сделать для аплета методом: Graphics Applet.getGraphics(), для потомков класса MIDlet прямым способом невозможно. Можно попытаться сохранить объект, поступающий в качестве параметра в метод paint, но делать это не рекомендуется.
MIDP предоставляет элегантный метод для синхронизации перерисовки экрана с ходом выполнения основной программы. В классе Display присутствует метод:
callSerially(Runnable r)
Вызов этого метода заставляет ВМ вызывать метод run() объекта r сразу после окончания перерисовки экрана. Вызов осуществляется только один раз.
Объекты класса Canvas могут реагировать на нажатие кнопок при помощи методов:
keyPressed(int key)
keyReleased(int key)
keyRepeated(int key)
Использовать коды кнопок напрямую не рекомендуется. Для получения действия, связанного с тем или иным кодом кнопки, используется метод:
int getGameAction(int key)
Он возвращает код действия (коды определены как константы в классе Canvas на пример FIRE). Есть и обратный ему метод:
int getKeyCode(int gameAction)
Для каждого объекта класса Displayable может быть задан набор команд, определенных пользователем. Каждая команда является объектом класса Command и создается при помощи конструктора:
Command(String command, int type, int priority)
Для добавления и удаления команд в классе Displayable предусмотрены методы:
void addCommand(Command c)
void removeCommand(Command c)
Команды, в зависимости от их типа, могут закрепляться за кнопками под экраном телефона или заноситься в экранное меню (это делается автоматически). При этом над соответствующей кнопкой отображается имя команды.
Для того, чтобы мидлет мог обрабатывать команды, он должен объявлять (implements) интерфейс CommandListener. У этого интерфейса есть единственный метод: void commandAction(Command c, Displayable d), который вызывается после того, как пользователь выберет команду c.
Для того, чтобы объявить в объекте класса Displayable обработчик команд listener, используется метод этого класса:
void addListener(CommandListener listener)
Приложение 1. Примеры создания MIDP приложений
Давайте создадим простейшее MIDP приложение-заготовку для нашей игры, на основе игры «червяк».
package example.wormgame;
import java.lang.Thread;
// подключаем требуемые нам компоненты
import javax.microedition.midlet.MIDlet;
import javax.microedition.midlet.MIDletStateChangeException;
import javax.microedition.lcdui.Form;
import javax.microedition.lcdui.Item;
import javax.microedition.lcdui.Gauge;
import javax.microedition.lcdui.Display;
import javax.microedition.lcdui.Displayable;
import javax.microedition.lcdui.Command;
import javax.microedition.lcdui.CommandListener;
/**
* Основной класс нашего мидлета
*/
public class WormMain extends MIDlet implements CommandListener {
/** Класс описывающий "червяка" */
private WormPit theGame;
/** Кнопка выхода из игры. */
private Command exitCmd = new Command("Exit", Command.EXIT, 3);
/** Элемент меню, поменять уровень сложности. */
private Command levelCmd = new Command("Change Level", Command.SCREEN, 2);
/** Элемент меню, начать новую игру. */
private Command startCmd = new Command("Start", Command.SCREEN, 1);
/** Элемент меню, перезапустить игру. */
private Command restartCmd = new Command("Restart", Command.SCREEN, 1);
/** Элемент меню, вернутся в игру без извенений. */
private Command cancelCmd = new Command("Cancel", Command.ITEM, 1);
/** Элемент меню, для подтвержждения выбранных установок. */
private Command OKCmd = new Command("OK", Command.OK, 1);
/**
* Конструктор по умолчанию, в котором создаются графические вомпоненты и
* устанавливается command listener.
*/
public WormMain() {
theGame = new WormPit();
theGame.addCommand(exitCmd);
theGame.addCommand(levelCmd);
theGame.addCommand(startCmd);
theGame.addCommand(audioOnCmd);
theGame.setCommandListener(this);
}
/**
* Деструктор для очистки памяти занятой приложением.
*/
protected void destroyApp(boolean unconditional) {
theGame.destroyGame();
Display.getDisplay(this).setCurrent((Displayable)null);
}
/**
* Приостановка работы приложения
*/
protected void pauseApp() {
}
/**
* Запуск приложения
*/
protected void startApp() {
Display.getDisplay(this).setCurrent(theGame);
try {
// Запуск игры в отдельном потоке
Thread myThread = new Thread(theGame); // создаём новый поток
myThread.start(); // запуск потока
} catch (Error e) {
destroyApp(false);
notifyDestroyed();
}
}
/**
* Выполнения функций приложения в ответ на действия пользователя.
*/
public void commandAction(Command c, Displayable d) {
if (c == restartCmd) {
theGame.restart();
} else if (c == levelCmd) {
Item[] levelItem = {
new Gauge("Level", true, 9, theGame.getLevel())};
Form f = new Form("Change Level", levelItem);
f.addCommand(OKCmd);
f.addCommand(cancelCmd);
f.setCommandListener(this);
Display.getDisplay(this).setCurrent(f);
} else if (c == exitCmd) {
destroyApp(false);
notifyDestroyed();
} else if (c == startCmd) {
theGame.removeCommand(startCmd);
theGame.addCommand(restartCmd);
theGame.restart();
} else if (c == OKCmd) {
Form f = (Form)d;
Gauge g = (Gauge)f.get(0);
theGame.setLevel(g.getValue());
Display.getDisplay(this).setCurrent(theGame);
} else if (c == cancelCmd) {
Display.getDisplay(this).setCurrent(theGame);
}
}
Теперь необходимо создать меню и прочие графические компоненты на экране мобильного устройства.
public class WormPit extends Canvas implements Runnable {
/** Очки в игре. */
private int score = 0;
/** Уровень сложности. */
private int level = 5;
/** Ширина экрана в пикселях. */
static int CellWidth;
/** Длина экрана в пикселях. */
static int CellHeight;
/** Высота шрифта для вывода на экран счёта. */
private static final int SCORE_CHAR_HEIGHT;
/** Ширина шрифта для вывода на экран счёта. */
private static final int SCORE_CHAR_WIDTH;
/** Время по умолчанию между перерисовкой червя (400 milliseconds) */
private static final int DEFAULT_WAIT = 400;
/** Цвет шрифта. (0xff0000) */
static final int TEXT_COLOUR = 0x00ff0000;
/** Размер клетки червя. */
public static final int CELL_SIZE = 5;
// Установка размера шрифта
static {
Font defaultFont = Font.getDefaultFont(); // взять шрифт по умолчанию
SCORE_CHAR_WIDTH = defaultFont.charWidth('S');
SCORE_CHAR_HEIGHT = defaultFont.getHeight();
SCORE_HEIGHT = SCORE_CHAR_HEIGHT * 2;
}
/**
* Конструктор. Задания ширины и высоты червя.
*/
public WormPit() {
width = round(getWidth());
height = round(getHeight()-SCORE_HEIGHT);
WormPit.CellWidth = (width-(START_POS*2)) / WormPit.CELL_SIZE;
WormPit.CellHeight = (height-(START_POS*2)) / WormPit.CELL_SIZE;
myWorm = new Worm(this);
/**
* Обработчик событий от нажатия клавишь на мобильном устройстве.
* Стрелки(джойстик) на мобильном устройстве (UP, DOWN, LEFT, RIGHT)
*/
public void keyPressed(int keyCode) {
switch (getGameAction(keyCode)) {
case Canvas.UP:
myWorm.setDirection(Worm.UP);
break;
case Canvas.DOWN:
myWorm.setDirection(Worm.DOWN);
break;
case Canvas.LEFT:
myWorm.setDirection(Worm.LEFT);
break;
case Canvas.RIGHT:
myWorm.setDirection(Worm.RIGHT);
break;
case 0:
// можно использовать клавиши с номерами 2,4,6,8
switch (keyCode) {
case Canvas.KEY_NUM2:
myWorm.setDirection(Worm.UP);
break;
case Canvas.KEY_NUM8:
myWorm.setDirection(Worm.DOWN);
break;
case Canvas.KEY_NUM4:
myWorm.setDirection(Worm.LEFT);
break;
case Canvas.KEY_NUM6:
myWorm.setDirection(Worm.RIGHT);
break;
}
break;
}
}
/**
* Перерисовка экрана и всех объектов.
*/
private void paintPitContents(Graphics g) {
try {
myWorm.update(g); // update worm position
/* логика проверки съел ли червь объект или нет и подсчсёт очков
для вывода на экран */
g.setColor(WormPit.ERASE_COLOUR);
g.fillRect((width - (SCORE_CHAR_WIDTH * 3))-START_POS,
height-START_POS,
(SCORE_CHAR_WIDTH * 3),
SCORE_CHAR_HEIGHT);
g.setColor(WormPit.DRAW_COLOUR);
// Отобразить новый счёт
g.drawString("" + score,
width - (SCORE_CHAR_WIDTH * 3) - START_POS,
height - START_POS, g.TOP|g.LEFT);
} catch (WormException se) {
gameOver = true;
}
}
/**
* Вывод на экран всех компонентов
*/
public void paint(Graphics g) {
if (forceRedraw) {
// Перерисовать весь экран
forceRedraw = false;
// Очистить задний план
g.setColor(WormPit.ERASE_COLOUR);
g.fillRect(0, 0, getWidth(),
getHeight());
// Нарисовать границы поля
g.setColor(WormPit.DRAW_COLOUR);
g.drawRect(1, 1, (width - START_POS), (height - START_POS));
// Отобразить текущий счёт
g.drawString("L: " + level, START_POS, height, g.TOP|g.LEFT);
g.drawString("" + score,
(width - (SCORE_CHAR_WIDTH * 3)),
height, g.TOP|g.LEFT);
// Отобразить наивысший счёт на этом уровне
g.drawString("H: ",
(width - (SCORE_CHAR_WIDTH * 4)),
(height + SCORE_CHAR_HEIGHT),
g.TOP|g.RIGHT);
g.drawString("" + WormScore.getHighScore(level),
(width - (SCORE_CHAR_WIDTH * 3)),
(height + SCORE_CHAR_HEIGHT),
g.TOP|g.LEFT);
// Нарисовать червя и еду
g.translate(START_POS, START_POS);
g.setClip(0, 0, CellWidth*CELL_SIZE, CellHeight*CELL_SIZE);
myWorm.paint(g);
myFood.paint(g);
} else {
// Нарисовать червя и еду
g.translate(START_POS, START_POS);
}
/**
* Вызывает перерисовку экрана и компонентов при съёме паузы
*/
protected void hideNotify() {
super.hideNotify();
forceRedraw = true;
if (!gameOver) {
gamePaused = true;
}
}
/**
* Основной цикл выполнения MIDP приложения
*/
public void run() {
while (!gameDestroyed) {
try {
synchronized (myWorm) {
/* логика вычислений очков двидения червя и действий пользователя*/
repaint();
}
}
} catch (java.lang.InterruptedException ie) {
}
}
}
/**
* Вызывает событие уничтожения приложения
*/
public void destroyGame() {
synchronized (myWorm) {
gameDestroyed = true;
//myWorm.notifyAll();
myWorm.notifyAll();
}
}
}
Приложение 2. Примеры создания MIDP приложений
Для выполнения задания номер 2 потребуется создать TCP соединение с помощью сокетов и форму вводу передаваемых значений.
Для начала создадим MIDP приложение.
/**
* Основной класс MIDP приложения
*/
public class SocketMIDlet extends MIDlet implements CommandListener {
private final static String SERVER = "Server";
private final static String CLIENT = "Client";
private static String[] names = {SERVER, CLIENT};
private static Display display; // дисплей
private Form f; // форма
private ChoiceGroup cg;
private boolean isPaused;
private Server server;
private Client client;
// левая функциональная кнопка на мобильном устройстве
private Command exitCommand = new Command("Exit", Command.EXIT, 1);
// правая функциональная кнопка на мобильном устройстве
private Command startCommand = new Command("Start", Command.ITEM, 1);
/**
* Конструктор. создаёт графические компоненты на экране.
* И устанавливает обработчики событий.
*/
public SocketMIDlet() {
display = Display.getDisplay(this);
f = new Form("Socket Demo");
cg = new ChoiceGroup("Please select peer",
Choice.EXCLUSIVE, names, null);
f.append(cg);
f.addCommand(exitCommand);
f.addCommand(startCommand);
f.setCommandListener(this);
display.setCurrent(f);
}
public boolean isPaused() {
return isPaused;
}
/**
* Запуск приложения
*/
public void startApp() {
isPaused = false;
}
/**
* Приостановка приложения
*/
public void pauseApp() {
isPaused = true;
}
/**
* Остановка приложения
*/
public void destroyApp(boolean unconditional) {
if (server != null) {
server.stop();
}
if (client != null) {
client.stop();
}
}
/**
* Обработчик событий.
*/
public void commandAction(Command c, Displayable s) {
if (c == exitCommand) {
destroyApp(true);
notifyDestroyed();
} else if (c == startCommand) {
String name = cg.getString(cg.getSelectedIndex());
if (name.equals(SERVER)) {
server = new Server(this);
server.start();
} else {
client = new Client(this);
client.start();
}
}
}
}
Для создания соединения с сервером с помощью сокетов потребуется следующая конструкция:
// Установить сокет соединение на 5000 порту с localhost
SocketConnection sc = (SocketConnection) Connector.open("socket://localhost:5000");
// Входной поток для записи онформации в сокет
InputStream is = sc.openInputStream();
// Выходной поток для чтения информации из сокета
OutputStream os = sc.openOutputStream();
Для открытия соединения для ожидания соединения потребуется следующая конструкция:
// Установить сокет на 5000 порту
ServerSocketConnection scn = (ServerSocketConnection) Connector.open("socket://:5000");
// Ожидать соединения от других машин
SocketConnection sc = (SocketConnection) scn.acceptAndOpen();
Литература.
Кен Арнольд, Джеймс Гослинг, Дэвид Холмс. Язык программирования Java™.
Официальный сайт Java - http://java.sun.com/ (есть раздел на русском языке с учебником).
Java™ 2 SDK, Micro Edition Documentation – http://java.sun.com/products/midp/index.jsp