基于Socket实现Android（java）与C#的同步通信
2015-04-02何诚等
何诚等
摘 要：基于Socket的通信机制，阐述了Java和C#语言通过Socket编程来互相通信的步骤，并给出了一种C/S模式的Socket通信系统框架，该框架解决了通过USB连接的安卓应用和Windows桌面应用之间通信的问题，达到了不同平台下文件和不同语言的对象的互传。
关键词：Socket编程；Java；C#；Json；数据同步
1 引言
随着Android智能手机市场的扩大，基于Android系统的应用程序也越来越多。Android程序多以Java语言为基础进行开发，而在Windows平台上，c#已经成为开发桌面程序的主流平台。在一些应用场景中，需要Android设备与装有Windows系统的计算机通过USB连接，用C#编写客户端，java编写服务器，实现跨平台的通信。
而标准的Socket方法可以实现任何平台和任何进程之间的Socket通信，在PC和Android手机通过USB连接的情况下，可用Android系统的ADB工具进行端口的转发，从而使两端设备的Socket连通。
2 实现通信的关键技术
基于以下技术，实现满足需求的Socket通信系统框架：
2.1 Socket通信技术
Socket是一种套接字规范，利用客户/服务器模式，解决了进程之间建立通信连接的问题。安装了TCP协议软件和实现了套接字规范的设备之间即可通过Socket进行通信。套接字之间连接的过程需要经过这三个步骤：服务端开启监听，客户端发出请求，服务端通过监听收到请求后再确认连接。两端连接上后即可进行数据传输的操作。
Socket有两种操作方式，一种使用TCP协议，在本系统中要求数据传输的准确性，因此采取使用TCP协议的来传输数据的方法。
2.2 C#中的套接字编程
Microsoft.Net.Framework的名字空间System.Net和System.Net.Socket包含丰富用以网络编程的类，其中Socket类为实现套接字网络编程提供了大量方法。
通过Encoding.UTF8.GetBytes（String），C#可以将将字符串转换为UTF-8字节数组，通过Encoding.UTF8.GetString（bytes[]，0，Length）将UTF-8字节数组转换为字符串。
在创建Socket对象后，可通过Send方法发送字节数组形式的数据，或使用Receive方法接收字节数组数据，再用以上方法转换为相应字符串进行处理。
2.3 Java中的套接字编程
Java在包java.net中提供了两个类，Socket和ServerSocket。服务端和客户端之间先建立Socket之间的连接，之后进行通信。在服务端新建ServerSocket对象，循环执行accept方法来监听设备指定的端口，当客户端有Socket来连接它时，它会接受该Socket的连接请求，同时在服务端建立一个对应的Socket对象并和它进行通信。这样两边各一个互相连接的Socket对象，通过两个socket传递数据实现了通信。
Java同样提供了字节数组和字符串之间的进行转换的方法，将字节数组转换为字符串的过程如下：
String string = new String（charArray， 0， length）；
字符串转换为字节数组的过程如下：
byte[] byte = strContent.getBytes（"UTF-8"）；
2.4 用Json将对象序列化
除了传输文件数据外，在面向对象编程中，发送的数据要用实体类封装，将封装的对象存入List（）泛型集合中，可以通过序列化List对象来灵活的封装和传递大量数据。
因为跨语言的需要，用Java或C#一方自己的序列化方式是行不通的，而Json提供了一个通用的序列化格式。
C#可以用开源的项目JSON.NET，在项目中添加引用：using Newtonsoft.Json；和using Newtonsoft.Json.Converters即可使用以下方法：
序列化：
JsonConvert.SerializeObject（string）；
反序列化：
JsonConvert.DeserializeObject
Java可以用开源项目google-gson，在项目中导入这个项目的第三方jar包，然后添加引用：import com.google.gson.Gson；就可使用以下方法：
序列化：
Gson gson=new Gson（）；
String s=gson.toJson（obj）；
反序列化：
Gson gson=new Gson（）；
Object obj=gson.fromJson（s，Object.class）；
2.5 C#启动cmd调用Android系统的调试工具ADB
通过C#名字空间System.Diagnostics提供的Process类调用Windows系统
的cmd.exe，在USB连接的情况下，执行“adb forward tcp：12581 tcp：10087”命令转发端口信息，并通过“adb shell am broadcast -a”命令发送一个广播给Android应用程序，以启动Android程序相应的service，在service中编写socket实现通信。
3 数据同步方法实现流程
根据以上列举的关键技术来设计一个实现Android应用程序和桌面程序通信的模型，分为C#客户端和Java服务端两部分：
3.1 客户端程序编写流程如下
⑴C#通过ADB发送Android系统的BroadCast广播，来启动Android的Service后台程序。
⑵新建一个Socket对象，Android默认手机端的IP为“127.0.0.1”，因此以“127.0.0.1”和指定的端口号为参数，执行该对象的Connect方法。
⑶发送对象时将要传递的对象用Json序列化函数JsonConvert.SerializeObject（）序列化为字符串，再将字符串转换为字节数组，最后通过Socket对象的Send方法发送数据。
⑷接收数据时执行Socket对象的Receive方法，将得到的字节数组转换为字符串，再用JsonConvert.DeserializeObject
⑸程序关闭时执行Socket对象的close（）方法关闭socket连接，并发送关闭service的广播。
3.2 服务端程序编写流程如下
⑴编写一个Android端继承了Service类的后台运行的程序，作为服务器端，再编写一个继承BroadcastReceiver类的程序来接收广播，当接收到客户端发来的广播时来打开或关闭Service。
⑵Service启动的时候以固定端口号作为参数新建一个SocketServer的对象，当有客户端的socket连接时，通过SocketServer的accept方法新建Socket类的对象。
⑶新建BufferedOutputStream对象来发送Socket要发送的数据，新建BufferedInputStream对象来接收Socket对象接收的的数据。
⑷新建Gson对象，执行该对象的序列化和反序列化方法，将要发送的数据转换为字节数组，将接收的字节数组转换为对象。
⑸Service关闭时关闭通讯流和Socket。
4 结语
给出了解决C#平台和基于java的Android平台的同步通信的一个方案，总结了实现该方案所用到的技术基础，即Java和c#系统具有基于Socket的灵活通信机制，并在格式方面可以通过Json进行转换。
[参考文献]
[1]周培.基于Socket的即时通信系统的研究与实现[D].广州：华南大学，2010.
[2]李杨，耿昌宇，张丽芬.基于Socket通讯模式下的跨平台数据同步[J].北京理工大学学报，2002（2）.
[3]米洪，郑莹.基于SOCKET和JNI的Java与C++通信对比研究[J].软件导刊，2009（1）.
