基于Android的手机远程控制系统设计与实现

杨珺婷 徐建华 冯佳 程建金

摘要：人工智能时代已经来临，智能手机全面普及。针对教师在课堂上对学生玩手机难以有效管理的问题，该文采用Socket线程池、多线程、跨平台和多端同收同发等关键技术，设计并开发了基于Android的手机远程控制系统。测试结果表明，本系统可以远程对学生手机进行锁屏，同时协助教师对学生自动完成考勤，提高了课堂管理效率，有效避免了学生在课堂上玩手机。

关键词：Android;手机管理;Socket;线程池;锁屏;考勤

中图分类号：TP391   文献标识码： A

文章编号：1009-3044（2021）32-0061-02

1 引言

人工智能时代，智能手机已经普及。通过智能手机，人们可以实现移动支付、玩游戏、观看视频、听音乐等等。在课堂上，学生因玩手机影响听课的情况也越来越普遍。针对这一情况，老师们通过要求关闭或上交手机等手段管理学生，但这些管理手段效果不明显。为了解决目前普遍出现的这一问题，本文开放一款能够结合课堂管理，合理约束手机，并且需要拥有良好的结构体系、具备扩展性、维护成本较低的手机远程管理系统。

2 关键技术

本手机远程控制系统是采用基于Socket实现即时通信交互，并综合使用多线程、Socket线程池、跨平台、多端同收同发技术。在此本手机远程控制系统涉及的关键技术进行阐述。

2.1 Socket通信技术

Socket是在TCP/IP网络协议的应用层和传输层之间的一个抽象层，它把复杂的操作抽象为几个简单接口，供应用层调用，实现进程在网络中的通信。Socket起源于UNIX，在Unix一切皆文件的思想下，进程间通信就被冠名为文件描述符，Socket是一种“打开——读/写——关闭”模式的实现，服务器和客户端各自维护一个“文件”，在建立连接打开后，可以向文件写入内容供对方读取或者读取对方内容，通讯结束时关闭文件。

2.2 Socket线程池

使用concurrent包下的ExecutorService类设定线程池，并对每一个连接创建一个专用的Socket实体。

2.3 跨平台

本手机远程控制系统是基于Java开发，而Java本身就具有良好的跨平台性，使用jar包封装服务端，可将服务器部署在多平台上，包括但不限于：UNIX、Windows和Android。

2.4 多端同收同发

因为上课的学生有多个，因此本手机远程控制系统需要对多终端进行同收同发，为此引入令牌实现对每一个连接的身份识别，并通过多线程进行边听边发，避免出现死锁。

2.5 锁定屏幕技术

本手机远程控制系统是装有Android系统的智能手机进行锁屏，具体是调用WindowManager类来实现。

3 手机远程控制系统总体设计

本手机远程控制系统分为两部分：一个是基于Android的客户端，即学生端;另一个是基于Android的服务端，即教师端。系统网络环境及拓扑结构如图1所示。

4 手机远程控制系统功能设计

4.1 服务端

服务端（教师端）是基于Android开发的，教师可以通过智能手机对学生客户端进行管理与控制。服务端具有登录、发起签到、锁定和登出等主要功能。

接收客户端指令：接收客户端指令，包括：重启服务器、唤醒服务器、检查错误、紧急关闭服务器。

向指定连接发送指令：在服务器端对指定连接发送指令，包括：切断连接、禁止此ip继续连接、恢复此ip连接。

向全部连接发送指令：在服务端对所有连接发送指令，包括：立刻切断未释放连接、切断所有连接、检查连接稳定性。

对服务器自身维护：在服务端对自身进行维护，包括：清理缓存、检查文件完整性、重启服务、关闭服务。

登录：使用教职工账号可转到教师端界面，解锁教师专用功能，隐藏不需要的学生端功能。

发送锁定手机指令：可以设定锁定时长并立刻锁定所有已簽到学生端，或定时锁定已签到学生端，排除所有教师端。

接收学生锁定反馈：学生端锁定期间，教师端可在用户名单中观察锁定状态，可观察到意外退出的学生端连接。

群发消息：教师可编辑信息群发至学生端，可发送教师想发送的内容，例如题目、答案、通知等。

4.2 客户端

客户端（学生端）也是基于Android开发的，其主要是通过网络协议与教师端进行通讯。Android所有的请求通过网络协议传送到教师端，教师端拿到数据后将其解析处理，处理后将结果返回到学生端。客户端主要有登录、签到、接收锁定、接收消息和登出等功能。

登录：通过学生姓名、学号对应登录，数据由服务器提供。

签到：通过向服务器发送签到请求，服务器对情况校验成功后返回签到成功，并对所有客户端反馈。

查看学生签到情况：在每一次接收变更或定期心跳接收服务器反馈时，刷新用户界面，对当前用户名单进行可视化同步，对当前用户情况直观反馈。

接收锁定：接收教师机发出的锁定指令。

接收教师消息：接收教师消息。

登出：反馈给所有客户端。在指定时间内可再次登录，并保留状态。

5 手机远程控制系统核心功能实现

5.1 锁屏实现

手机远程锁定是本系统的核心功能，锁定范围是除了底部菜单栏与顶部导航栏以外的区域。WindowManager是锁定屏幕实现的关键类，是Android中一个重要的服务。WindowManager 具有全局性和唯一性。它将用户的操作，转换成为指令，发送给呈现在系统界面上。Activity会将顶级的控件注册到 Window Manager 中，当用户真实触碰屏幕时，Window Manager就会通知到，而当控件有一些请求产生，也会经由ViewParent送回到Window Manager中。从而完成整个通信流程。系统锁屏界面如图2所示。

5.2 倒计时实现

在服务创建后，执行重写的onStartCommand（） 方法，对锁屏进行倒计时。调用了AlarmManager类。AlarmManager是Android的全局定时器。就是在指定时间做一个事情（封装在PendingIntent）。通过PendingIntent的getActivity（）、getService（）或getBroadcast（）来执行。通过armManager可以做到唤醒手机。系统倒计时界面如图3所示。

6 结束语

手机远程控制系统分为两个部分进行设计，分别为服务端和客户端。服务端提供给教师使用，为学生端提供了服务接口，用于对学生手机实现远程控制。客户端主要是与服务端进行通信。本系统初步解决了教师管理学生在课堂上玩手机的问题，同时实现了考勤的功能。今后将进一步完善功能，增强用户体验。

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【通联编辑：梁书】

收稿日期：2021-06-12

基金项目：江苏省高等学校大学生创新创业训练计划2020年立项重点项目（202011122014）——基于Android的学生手机远程控制系统设计与实现

作者简介：杨珺婷（1999—），女，甘肃兰州人，软件工程专业学生;徐建华（1979—），男，江苏南通人，副教授，研究方向为计算机仿真技术、人工智能技术;冯佳（2000—），男，浙江杭州人，软件工程专业学生;程建金（1999—），男，甘肃武威人，软件工程专业学生。