RESTful服务及跨平台移动应用
2015-04-30胡天云林庆
胡天云 林庆
摘要摘要：目前，智能移动平台呈现出多样化特征，其应用软件之间互不兼容，造成移动应用跨平台开发成本高、周期长等问题。在分析REST架构风格及当前Hybrid移动应用的基础上，提出了适合浏览器交互的REST式服务，以及基于Ajax应用和PhoneGap框架开发客户端的移动应用跨平台解决方案，为快速构建移动信息化平台提供了一种思路。
关键词关键词：Hybrid；REST；Ajax；跨平台移动应用；PhoneGap
DOIDOI：10.11907/rjdk.1431044
中图分类号：TP319
文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2015）004008703
0引言
随着移动互联网技术和互联网产业的快速发展，以及智能设备终端的逐渐普及，互联网应用开发商也越来越重视软件产品向移动设备的转移。然而，智能设备终端操作系统的多样化，以及智能设备的碎片化，造成各平台设备的软件之间互不兼容。移动智能终端使用较多的操作系统有Android、IOS、Windows Phone、BlackBerry等，但它们之间的应用软件并不兼容。并且，Android设备的型号、品牌、版本和屏幕尺寸呈现出严重的碎片化。原生移动应用的开发、测试周期长，开发成本高，而且跨平台开发使得这一问题更为突出。移动平台软件的快速开发需求与移动平台的多样化特征构成了矛盾。
针对移动应用跨平台开发的时间、成本及可扩展性等问题，本文提出采用REST架构风格的Web Service作为服务器，Ajax应用+PhoneGap[1]框架开发移动客户端的跨平台移动应用软件开发方案。服务器使用可伸缩、简单普适的RESTful Web服务，回避了客户端的平台相关性；移动客户端利用适合REST风格及ROA原则的Ajax框架，整合Hybrid模式开发框架PhoneGap，实现移动软件的跨平台快速开发。
1REST式Web服务概述
REST是Roy Fielding博士在2000年提出的一种分布式应用架构，与以往DO（分布式对象）、RPC（远程过程调用）等分布式架构相比，它符合一组通用的ROA设计原则：可寻址性、无状态性、连通性和统一接口。随着Ajax、移动互联网等的兴起，这种分布式的、轻量级的、可扩展的、与平台和编程语言无关的、具普适性的Web服务体系架构，受到越来越多的关注。
REST架构风格是HTTP1.1协议的设计原则[2]。与传统Web Services（SOAP）相比，REST更适合作为移动混合应用服务器，因为它具有以下优点：
（1）轻量级、高效性。无需引入SOAP/WSDL，更适合基于浏览器的交互，能更高效地使用HTTP协议。
（2）灵活易用性。无需通过复杂的SOAP信封通信，只需请求资源的网址和请求数据就可轻松使用REST服务。可以在编程语言中轻易实现，尤其是JavaScript浏览器语言。
（3）平台无关性。编程语言只要支持HTTP协议就可以应用REST服务，降低服务器与客户端的耦合性。这种特性适合客户端主要编程语言JavaScript。
（4）无状态性与可扩展性。每个资源都有自己的URI，服务器的可能状态也是资源，各HTTP请求都是独立的，这种模式可提高服务的可扩展性。
（5）缓存支持。通过标记响应中的数据赋予客户端数据缓存功能，减少带宽使用，提高数据响应速度，更适合移动应用。
这种服务器具有与客户端低耦合、简单普适等特性，适合软硬件环境复杂的移动设备软件跨平台开发，促进了移动客户端跨平台开发的实现。
2PhoneGap与Ajax跨平台应用
作为Web服务客户端，PhoneGap应用主要使用Web技术。JavaScript脚本语言是重要的浏览器编程语言，而Ajax是JavaScript的典型应用。
2.1跨平台框架PhoneGap原理与应用
Hybrid App（混合应用）是目前移动应用的一种应用模式，主要开发框架有PhoneGap、Titanium、Sencha Touch、AppCan等。PhoneGap是Hybrid App的一种开源开发框架。程序编码使用原生程序语言和网页语言，应用中同时有原生视图和Web视图。它拥有Web App的特点：开发成本低、实时更新、可集成和扩展等，而且使用方式也和Native App一致。
中间件提供应用与平台之间的通信服务，这些服务有标准的接口和协议，并根据不同的操作系统和硬件平台有各自的实现方式[3]。PhoneGap是第二代移动中间件，支持Hybrid开发模式和自定义插件扩展，使用移动设备自带浏览器引擎，以HTML5为主要应用开发语言。
图1所示为PhoneGap开发框架原理。PhoneGap应用基于HTML、JS、CSS等Web技术，将一些系统底层接口封装为统一的JavaScript API，供应用程序开发者通过JS调用。使用这些系统级的API，开发者能像原生应用一样调用GPS、网络、摄像头、重力感应等智能设备的核心功能。为了丰富移动应用功能，开发者还可以开发插件或使用已有插件。PhoneGap扩展和封装了不同平台的WebView组件，从而通过手机浏览器就可访问本地接口。使用PhoneGap编写的程序会被打包并安装到手机上，在应用运行时载入到设备内置浏览器中解析执行。
PhoneGap作为一种重要的跨平台开源开发框架，以其良好的兼容性、标准化、多平台和无限扩展功能的丰富插件，解决了跨平台开发成本高、周期长等问题，成为主流移动混合应用开发框架。
2.2Ajax应用
Ajax应用是运行在Web浏览器中，并发送Web服务请求的Web服务客户端，而Web浏览器更适合采用REST。因此，Ajax是REST式Web服务的客户端。Ajax在页面后台按需请求数据，无须刷新整个页面，使得Web应用既保留了B/S结构的优点，又具有C/S结构应用的强大功能和用户感受[4]。
为了取消各浏览器之间的差异，许多JavaScript库都提供了Ajax的封装库，用来发送HTTP请求。JQuery Mobile作为移动UI框架，封装了Ajax函数，核心是XMLHttpRequest。XMLHttpRequest是浏览器为JavaScript实现的HTTP客户端库。
3系统实现
3.1系统功能
C语言学习交流圈App是面向移动用户的移动学习系统，具有高便携性、高可用性及微型化特征。用户能够随时随地使用数字媒体学习资源，与传统网络学习平台和课程教学相比，具有学习时间短、知识传递效率高等优点。系统主要功能模块有在线学习、在线交流、在线测试。
（1） 在线学习。该模块主要功能是提供C语言的学习资源，包括专家课程、教案、专题、知识点及课后作业等。资源类型有文本、图像、音频、视频等，以适合移动学习的简短化、多样化形式。
（2） 在线交流。发布C语言的最新资讯、通知公告等，能组建话题讨论组，学生可以通过提出问题供大家讨论，或发送私信给其他用户等方式进行交流。
（3） 在线测试。系统有阶段性小测试，用户答题并提交，系统自动给出成绩及试题答案。
3.2REST设计
URI是资源的名称和地址，同一URI对应同一种资源。URIs设计应具有描述性意义和良好结构。由于系统需要展示的资源较多，同时为了降低耦合性，可采用URI模板和超媒体驱动（HATEOAS）。
URIs设计采用模板为：主机名/应用名/路径变量/版本号命名规则，路径名采用名称/集合/个体的方式。
没有哪种格式能够满足所有类型的资源和数据，系统采用多种数据表述格式，通过HTTP的content_type，即mediatype或MIME来描述媒体类型。系统参考IANA媒体类型登记处，在选用表述格式时使用标准和知名的媒体类型。系统使用的媒体表述格式有JSON、XML和Atom等可扩展格式，为视频、音频等媒体类型提供一个指向资源的链接。JSON格式专门为JavaScript而设计，使用JSON格式获取某章节课程资源如下：
3.3Ajax+PhoneGap作为REST客户端
PhoneGap框架实现移动客户端应用，用户界面使用Web语言编写，也即HTML5文档；数据请求与响应等逻辑使用JavaScript语言[5]。
Web浏览器遵循的一条基本规则是，不允许来自一个域名的代码向另一个域名发送HTTP请求。PhoneGap使用file：//协议，不存在跨域访问问题，这避免了Ajax跨域访问限制[6]。出于安全考虑，还可以在PhoneGap的配置文件中将访问域加入白名单，例如：Android设置config.xml文件中的
3.3.1接口实现
Ajax库使用JQuery的ajax框架，简单易用的高层实现函数有$.get（options）、$.post（options）等，底层Ajax实现为$.ajax（options）[7]。所有options都可以通过$.ajaxSetup（）函数来进行全局设置。例如请求获取某章节课程的列表，使用$.ajax（options）：
3.3.2PhoneGap编译打包
PhoneGap开发工具有两种编译打包方式：云端编译和本地编译。云端编译使用PhoneGap官网提供的PhoneGap Build服务，上传编写好的程序，下载目标平台的安装包。关于本地编译，PhoneGap 3.0之前的版本支持本地打包手动配置，这种方式需要配置好目标移动平台的原生开发环境，新建项目并按照目标平台的配置步骤编译打包、发布。3.0及之后版本需要配置目标移动平台的编译环境，安装PhoneGap并在线生成目标平台软件的项目，然后在本地编译成应用软件，步骤如下：①npm install phonegapg （需要先安装nodejs和npm）指令安装PhoneGap；②phonegap create
4结语
经过多项测试，该系统在Android平台上运行良好。同时，根据PhoneGap指令生成的IOS项目成功编译并能很好地运行。基于HTML5的Hybrid移动应用可以在未来转化成HTML5移动Web应用，而且不需要重写代码。本系统采用浏览器降级的UI框架——JQuery Mobile，不仅可以利用PhoneGap开发工具打包成移动应用，还可以发布为移动Web网站。用户访问时只需输入网址，即可获得如同本地应用一样的体验效果。本文提出的开发模式为移动Web App及混合移动应用开发提供了参考。
参考文献参考文献：
[1]PhoneGap[EB/OL].http：//phonegap.com/.
[2]SUBBU ALLAMARAJU.RESTful web services cookbook[M].丁雪丰，译.北京：电子工业出版社，2011.
[3]刘玉.基于跨平台的移动应用开发框架研究[D].北京：北京交通大学，2014.
[4]张亮.基于Ajax_REST架构Web服务的研究与应用[D].大庆：东北石油大学，2011.
[5]Z ALEXANDER， M TIM A.Crossplatform development using HTML5，jQuery mobile， and PhoneGap：realizing a smart meter application[C].8th International Conference on Web Information Systems and Technologies，2013：1633.
[6]李张永，陈和平.跨平台移动Web开发框架与数据交互方法[J].计算机工程与设计，2014，35（5）：18271832.
[7]JQuery mobile[EB/OL].http：//jquerymobile.com/.
责任编辑（责任编辑：孙娟）
