基于Python Flask的手机与PC服务器通信

2018-04-09长江工程职业技术学院武汉430212

长江工程职业技术学院学报 2018年1期

(长江工程职业技术学院，武汉　430212)

移动通信技术的讯猛发展，催生了移动互联网应用成井喷式的增长。根据Zenith Media的研究，到2017年，移动互联网流量将占互联网流量的比例将达到75%，占有互联网的绝大部分业务。皮尤报告显示，2017年中国大陆地区智能手机拥有量为8.6亿部。由于移动互联网终端设备小巧轻便，通信便捷的特点，使基于以智能手机为代表的移动应用几乎无处不在，各种APP可谓是呼之欲出，特别是各种基于手机的远程控制、远程数据交换的应用业务要求极速递增，实现这些移动应用业务的关键是解决智能手机与PC服务器之间的通信问题。对于Andriod平台，惯用方法是通过Java Scoket来实现,程序设计相对较为繁杂,本文利用 App Inventor的客户端浏览器组件与 Python Falsk架构的Web服务器实现了手机与PC间的双向数据通信,方法简单,易于实现。

1　通信平台简介

Android智能手机端采用App Inventor工具设计客户应用App,PC端使用Python语言第三方提供的Flask模块,通过Pip安装后设计服务器程序(其它网站可通过设计Web API方式通信),利用Flask的路由和视图函数实现数据的双向传输。

1.1　App Inventor

App Inventor是由Google公司开发的一款在线开放的Andriod编程工具软件，内嵌了若干传感器组件，可以直接调用设备的功能，比如位置传感器、加速度传感器、方向传感器、手机的拨打电话及收发短信功能[1]。通过图形化积木式拖放组件的编程方式来完成Apps开发。 App Inventor在2012年移交给麻省理工学院的MIT的行动学习中心，并由MIT发布使用，目前发布了第2版本。App Inventor提供了以图形化表示的常量、变量、自定义过程(函数)、组件和事件处理等编程元素，采用面向对象编程方法，其App结构如图1所示。

图1　AppInventorApp结构

1.2　Python Flask Web

Python语言近些年越来越火，其特点是开发迅速，语法简单，可移植、网络资源丰富等。Flask是一个使用 Python 编写的轻量级 Web 应用框架。其 WSGI 工具箱采用 Werkzeug ，模板引擎则使用 Jinja2，Flask自带开发用服务器和debugger、集成单元测试 (unit testing)和RESTful 调度请求[2]。Python利用Flask开发RESTful API，主要由路由和视图函数组成资源，路由提供URL定位资源，实现网址到资源的映射，视图函数则是实现通过Get或Post方法传递通信参数(命令)对应的API处理单元，客户端通过路由调用API实现数据的存取，数据通常为JSON形式作为响应，REST API设计与工作模式如图2所示。

图2　RESTAPI设计与工作模式

2　通信系统设计

手机要通过移动接入网连接到互联网，也可通过WiFi实现手机与局域网内PC通信。通信协议为Http,分别由客户端的Web组件和服务端的Flask对协议进行了封装,开发者只需按通信约定格式进行程序设计，其通信过程如图3。

图3　客户端与服务器通信过程

2.1　手机端通信设计

手机端APP使用App Inventor的Web客户端组件，该组件的使用HTTP协议，提供了Get、Put及Post方法，实现与网络服务之间的信息交换。Web组件的Url属性指向服务器的网址，调用Web组件的Get、Put或Post方法发送请求，当请求成功有数据返回时，触发收到数据事件(Event)，在事件处理程序中对收到的数据进行处理[3]，程序流程如图4。

图4　手机端流程图

2.2　PC端通信设计

Flask是第三方提供的用Python开发Web应用的具有MVC架构的一个框架，它内置了简单的WSGI服务器，通过封装的Request和Response两个对象进行请求/响应操作，从而实现双向通信，服务器设计严格按照图5流程进行。图6为客户请求的响应过程。在Flask的应用中，路由是指用户请求的URL与视图函数之间的映射。Flask框架根据HTTP请求的URL在路由表中匹配预定义的URL规则，找到对应的视图函数，并将视图函数的执行结果返回WSGI服务器。

图5　服务器程序设计流程图

图6　Flask响应客户的请求过程

3　通信系统实现

为说明通信的实现方法，下面以手机APP的文本框作为命令参数，命令按钮发送请求，接收数据在文本框中显示为例进行APP和服务器程序设计。

手机APP程序如图7所示，程序分别由“发送请求按钮”和“Web客户端1”两个事件处理程序组成，在发送请求按钮事件中通过字符串合并操作，将服务器的网址与命令参数合并为Uul,以调用对应的视图函数，再发向服务器发送GET请求，当有数据返回时，触发“Web客户端1”获得文本事件，在该事件中，读取响应内容，存入“返回数据”文档框中显示。

PC服务器端的实现代码如下：

form flask import Flask #导入Flask

app = Flask(__name__) #实类化Flask

@app.route('/') #路由

def welcome():#视图函数

return "Welcome to use mobile communication"

@app.route('/api1')

def api1():

return "This is data of api1"

@app.route('/api2')

def api2():

return "This is data of api2"

app.run(host="192.168.1.1", debug=True) .#启动服务器

图7　手机端App程序

运行APP，在命令参数文本框中输入“api1”，单击“发送请求”按钮，在返回数据文本框中收到“This is data of api1”信息，同样，输入“api2”时，在返回数据文本框中收到“This is data of api2”，手机APP运行如图8。当单击“发送请求”按钮时,向服务器发送的请求为http://192.168.100.1/api1？，服务器收到后查路由表,找到对应的视图函数api1()并执行,由return返回数据,在手机端触发收到文本事件，在事件过程中进行相应的数据处理。