nghiên cứu công nghệ j2me và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.54 MB, 83 trang )
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Đặng Đình Hùng
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ J2ME VÀ THỬ NGHIỆM
LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin
HÀ NỘI - 2010
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Đặng Đình Hùng
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ J2ME VÀ THỬ NGHIỆM LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG
TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin
Cán bộ hướng dẫn: ThS Đào Ngọc Phong
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
Đặng Đình Hùng
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ J2ME VÀ THỬ NGHIỆM
LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ thông tin
Cán bộ hướng dẫn: ThS Đào Ngọc Phong
HÀ NỘI - 2010
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Lời cảm ơn
Sau một thời gian tập trung nghiên cứu và thực hiện, em đã hoàn thành xong luận
văn của mình. Đây là kết tinh của một quá trình lao động và học tập nghiêm túc dựa trên
kiến thức mà em đã thu thập được dưới sự truyền dạy của quý thầy cô.
Lời đầu tiên, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS. Đào Ngọc Phong và thầy–
PGS TS Trịnh Nhật Tiến, những người thầy đã nhiệt tình giúp đỡ em cũng như các bạn
được thầy hướng dẫn trong suốt quá trình làm khóa luận.
Em xin được cảm ơn các thầy, các cô đã giảng dạy em trong suốt bốn năm qua.
Những kiến thức mà các thầy, các cô đã dạy sẽ mãi là hành trang giúp em vững bước
trong tương lai.
Em cũng xin được cảm ơn tập thể lớp K51CC, một tập thể lớp đoàn kết với những
người bạn luôn nhiệt tình giúp đỡ mọi người, những người bạn đã giúp đỡ em trong suốt
bốn năm học tập trên giảng đường Đại học.
Cuối cùng, em xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc tới bố mẹ và gia đình em, những
người luôn kịp thời động viên, khích lệ em, giúp đỡ em vượt qua những khó khăn trong
cuộc sống.
Hà Nội, tháng 5 năm 2010
Đặng Đình Hùng
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Tóm tắt nội dung
Khóa luận tập trung nghiên cứu công nghệ J2ME trên thiết bị di động với trọng
tâm là phục vụ cho việc đáp ứng các dịch vụ trực tuyến trong thực tế cuộc sống. B ên cạnh
đó còn có các công nghệ liên quan nhằm trợ giúp các lập trình viên dễ dàng tiếp cận với
việc xây dựng các ứng dụng trên thiết bị di dộng một cách linh hoạt và chuyên nghiệp.
Việc xây dựng ứng dụng thử nghiệm được đáp ứng hai khía cạnh, một là xây dựng
ứng dụng Web Services để xây dựng và quản trị nội dung, hai là thử nghiệm ứng dụng
trên thiết bị di động dành cho người dùng với một chương trình mô phỏng.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Mục lục
Chương 1. Tổng quan về lập trình trên thiết bị di động 1
1.1. Thực tế các ứng dụng trên thiết bị di động ______________________________ 1
1.2. Đặc điểm của lập trình ứng dụng trên thiết bị di động _____________________ 1
1.3. Các công nghệ trong lập trình trên thiết bị di động _______________________ 1
Chương 2. Giới thiệu J2ME 3
2.1. Lịch sử hình thành J2ME ____________________________________________ 3
2.2. Các phiên bản, đặc điểm _____________________________________________ 3
2.2.1. MIDP 1.0 _______________________________________________________ 3
2.2.2 . MIDP 2.0 _______________________________________________________ 4
2.3. Sự khác nhau giữa J2ME và J2SE _____________________________________ 5
2.4. Các đặc điểm khác _________________________________________________ 7
Chương 3. Công nghệ lập trình J2ME trên thiết bị di động 8
3.1. Kiến trúc _________________________________________________________ 8
3.2. Các lớp của J2ME _________________________________________________ 10
3.3. Các tầng của CLDC J2ME __________________________________________ 11
3.4. Tầng máy ảo Java _________________________________________________ 12
3.5. Tầng cấu hình ____________________________________________________ 15
3.6. Tầng hiện trạng ___________________________________________________ 16
3.7. MIDlet _________________________________________________________ 16
3.7.1. Bộ khung MIDlet ________________________________________________ 17
3.7.2. Chu kỳ sống của MIDlet __________________________________________ 18
3.7.3. Tập tin JAR ____________________________________________________ 20
3.7.4. Tập tin kê khai và JAD ___________________________________________ 20
3.7.5. Bộ MIDlet _____________________________________________________ 21
Chương 4. Một số công nghệ trong J2ME 22
4.1. Đồ họa __________________________________________________________ 23
4.1.1. Đồ họa mức cao _________________________________________________ 23
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
4.1.1.1. Text Box _____________________________________________________ 23
4.1.1.2. Form ________________________________________________________ 23
4.1.1.3. List _________________________________________________________ 23
4.1.1.4. Alert ________________________________________________________ 23
4.1.1.5. Form và các Form Item __________________________________________ 24
4.1.1.5.1. String Item __________________________________________________ 24
4.1.1.5.2. Image Item __________________________________________________ 24
4.1.1.5.3. Text Field ___________________________________________________ 24
4.1.1.5.4. Date Field ___________________________________________________ 24
4.1.1.5.5. Choice Group ________________________________________________ 24
4.1.1.5.6. Gause ______________________________________________________ 25
4.1.1.5.7 . Ticker ______________________________________________________ 25
4.1.2. Đồ họa mức thấp ________________________________________________ 25
4. 2. Lập trình mạng ___________________________________________________ 26
4.2.1. Khung mạng CLDC tổng quát ______________________________________ 26
4.2.2. Các lớp giao diện kết nối __________________________________________ 28
4.2.3. Kết nối HTTP ___________________________________________________ 30
4.2.3.1. Ví dụ kết nối HTTP GET ________________________________________ 31
4.2.3.2. Ví dụ kết nối HTTP POST _______________________________________ 32
4.2.4. Triệu gọi CGI script ______________________________________________ 33
4.2.5. HTTP Request Header ____________________________________________ 34
4.3. Wireless Messaging API ____________________________________________ 34
Chương 5. Xây dựng ứng dụng thử nghiệm 38
5.1. Giới thiệu ứng dụng _______________________________________________ 38
5.1.1. Mục tiêu _______________________________________________________ 38
5.1.2. Ứng dụng thử nghiệm ____________________________________________ 38
5.2. Các công nghệ sử dụng trong chương trình _____________________________ 38
5.2.1. Lightweight UI Toolkit (LWUIT) ___________________________________ 38
5.2.2. XML __________________________________________________________ 40
5.2.2.1. Phân tách XML ________________________________________________ 41
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
5.2.2.2. Các bộ phân tích XML cho KVM _________________________________ 42
5.2.2.2.1. kXML ______________________________________________________ 43
5.2.2.2.2. Tiny XML __________________________________________________ 43
5.2.2.2.3. Nano XML __________________________________________________ 43
5.2.2.3. Làm việc với kXML ____________________________________________ 44
5.2.2.4. Gói org.kxml __________________________________________________ 44
5.2.2.5. Gói org.kxml.io ________________________________________________ 45
Chương 6. Tổng quan về chương trình ứng dụng thử nghiệm 46
6.1. Web Services ____________________________________________________ 46
6.1.1. Giới thiệu khung xử lý hệ thống ____________________________________ 46
6.1.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu cho hệ thống ________________________________ 48
6.1.3. Quá trình hoạt động của hệ thống ___________________________________ 49
6.1.3.1. Phần quản trị nội dung __________________________________________ 49
6.1.3.1.1. Khu vực người quản trị đăng nhập vào hệ thống ____________________ 49
6.1.3.1.2. Khu vực chung _______________________________________________ 50
6.1.3.1.3. Khu vực thao tác với các danh mục tin ____________________________ 50
6.1.3.1.4. Khu vực quản lý nội dung ______________________________________ 51
6.1.3.2. Phần dành cho người quản trị _____________________________________ 51
6.1.3.2.1. Phần menu bên trái ___________________________________________ 51
6.1.3.2.2. Phần quản lý nhóm người dùng __________________________________ 52
6.1.3.2.3. Phần quản lý nhóm thực đơn ____________________________________ 52
6.1.3.2.4. Phần quản lý các nhóm Component ______________________________ 53
6.1.3.2.5. Phần quản lý ngôn ngữ hiển thị _________________________________ 53
6.1.3.3. Phần xuất bản nội dung định dạng XML ____________________________ 54
6.1.3.3.1. Xuất bản nội dung các danh mục tin ______________________________ 54
6.1.3.3.2. Xuất bản các bản tin trong cùng danh mục _________________________ 54
6.2. Trên thiết bị di động _______________________________________________ 55
6.2.1. Quy trình hoạt động ______________________________________________ 55
6.3. Các module chính trong ứng dụng ____________________________________ 57
6.3.1. Web Services ___________________________________________________ 57
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
6.3.2. Trên thiết bị di động______________________________________________ 61
6.4. Mã nguồn tham khảo ______________________________________________ 65
6.4.1. kxml2 _________________________________________________________ 65
6.4.2. Convert UTF-8 __________________________________________________ 65
6.4.3. LWUIT ________________________________________________________ 65
Chương 7. Cài đặt ứng dụng thử nghiệm 66
7.1. Web Services ____________________________________________________ 66
7.1.1. Cài đặt phần giả lập máy chủ Web trên máy tính cá nhân ________________ 66
7.1.2. Cấu hình gói ứng dụng Web Services ________________________________ 66
7.2. Trên thiết bị di động _______________________________________________ 67
7.2.1. Cài đặt phần mềm mô phỏng _______________________________________ 67
7.2.2 . Cấu hình ứng dụng thử nghiệm _____________________________________ 67
Kết luận:…………………………………………………………………………………
Tài liệu tham khảo:………………………………………………………………………
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Danh mục hình vẽ và bảng biểu
Hình 1: Lịch sử J2ME 3
Hình 2: Sơ đồ kiểm tra của bộ tiền kiểm tra và bộ kiểm tra 5
Hình 3: Mô hình Sandbox……………………………………………………….…….6
Hình 4: J2ME và J2SE……………………………………………………………… 7
Hình 5: Kiến trúc J2ME……………………………………………………………….8
Hình 6: Phân khúc dòng thiết bị với các ngôn ngữ Java…………………………… 9
Hình 7: Các lớp của J2ME…………………………………………………………….11
Hình 8: Tiến trình xây dựng MIDlet…………………………………………………. .13
Hình 9: MIDlet……………………………………………………………………… 16
Hình 10: Bộ khung yêu cầu tối thiểu cho một ứng dụng MIDlet…………………… 17
Hình 11: Chu kỳ sống của MIDlet…………………………………………………….18
Hình 12: Hai bộ MIDlet……………………………………………………………….21
Hình 13. Phân cấp lớp đồ họa………………………………………………………….25
Hình 14. Khung mạng CLDC tổng quát……………………………………………….26
Hình 15. Các lớp kết nối………………………………………………………………. 27
Hình 16. Các trạng thái kết nối HTTP…………………………………………………29
Hình 17: Các phân tầng lớp trong LWUIT…………………………………………….38
Hình 18 : Ứng dụng thử nghiệm với LWUIT………………………………………….39
Hình 19 : Quá trình xử lý trên web services……………………………………………45
Hình 20 : Biểu đồ thực thể liên kết của hệ thống………………………………………48
Hình 21: Người quản trị đăng nhập vào hệ thống…………………………………… 49
Hình 22: Khu vực mặc định của hệ thống…………………………………………… 49
Hình 23: Khu vực hiển thị danh mục của hệ thống…………………………………….50
Hình 24: Khu vực hiển thị nội dung bản tin……………………………………………50
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Hình 25: Phần tùy chọn bên trái của hệ thống………………………………………….51
Hình 26: Phần quản lý nhóm người dùng………………………………………………51
Hình 27: Phần quản lý nhóm thực đơn…………………………………………………52
Hình 28: Phần quản lý Component……………………………………………………. 52
Hình 29: Khu vực quản lý ngôn ngữ hiển thị trong hệ thống………………………….53
Hình 30: Kết quả thu được với trình duyệt Mozilla Firefox 3.5…………………….…53
Hình 31: Kết quả thu được với trình duyệt Mozilla Firefox 3.5…………………………54
Hình 32: Màn hình khởi động của ứng dụng…………………………………………… 55
Hình 33: Màn hình tùy chọn ứng dụng……………………………………………… …57
Hình 34:Yêu cầu cho phép kết nối tới dịch vụ……………………………………… …57
Hình 35: Các quá trình khi xem tin tức với ứng dụng……………………………………58
Hình 36: Tạo cơ sở dữ liệu trong phpmyadmin……………………………………… …66
Hình 37: Quá trình nhập cơ sở dữ liệu………………………………………………… 66
Hình 38: Bước đầu tạo Project mới………………………………………………………67
Hình 39: Cấu hình ban đầu…………………………………………………….…………68
Hình 40: Cấu hình chi tiết………………………………………………… ……………68
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Thuật ngữ viết tắt
API
Application Program Interface
ASCII
American Standard Code for Information Interchange
AWT
Abstract Window ToolKit
CBS
Cell Broadcast Short Message Service
CDC
Connected Device Configuration
CDMA
Code Division Multiple Access
CGI
Common Gateway Interface
CLDC
Connected Limited Device Configuration
CPU
Central Processing Unit
DOM
Document Object Model
DTD
Document Type Definition
EDGE
Enhanced Data GSM Environment
GPRS
General Packet Radio Service
GPS
Global Positioning System
GSM
Global System for Mobile Communications
GUI
Graphical User Interface
HTML
Hyper-Text Markup Language
HTTP
Hyper-Text Transfer Protocol
IDE
Integrated Development Environment
IP
Internet Protocol
IR
Infra Red
J2EE
Java 2 Platform, Enterprise Edition
J2ME
Java 2 Platform, Micro Edition
J2SE
Java 2 Platform, Standard Edition
JAD
Java Application Descriptor
JAR
Java Application Archive
JCP
Java Community Process
JNI
JavaNative Interface Support
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
JSR
Java Specification Request
KVM
K Virtual Machine
MIDlet
MIDP applet
MIDP
Mobile Information Device Profile
MVC
Model-View-Controller
OTA
Over The Air
PC
Personal Computer
PDA
Personal Digital Assistant
PHP
PHP Hypertext Preprocessor
RMI
Remote Method Invocation
RMS
Record Management System
SAX
Simple API for XML
SMS
Short Message Service
UDP
User Datagram Protocol
URL
Uniform Resource Locator
WAP
Wireless Application Protocol
WBXML
Wap Binary XML
WMA
Wireless Messaging API
XML
eXensible Markup Language
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
1
Chương 1. Tổng quan về lập trình trên thiết bị di động
1.1 . Thực tế các ứng dụng trên thiết bị di động
Mạng điện thoại di động đã xuất hiện tại Việt Nam từ đầu những năm 1990 và theo
thời gian, số lượng các thuê bao cũng như các nhà cung cấp dịch vụ di động tại Việt Nam
ngày càng tăng. Cùng với sự phát triển của số lượng thuê bao di động là sự đa dạng hóa
các dịch vụ hướng đến thiết bị di động. Trong những năm gần đây, điện thoại di động
không chỉ mang chức năng nghe gọi hay nhắn tin thông thường mà còn là một thiết bị
giải trí, tra cứu thông tin hay trợ giúp cá nhân đắc lực. Do vậy, xây dựng các ứng dụng
cho điện thoại di động đang là một yêu cầu tất yếu trong xu thế hiện nay. Năm 2009, các
nhà mạng lớn đã bắt tay vào việc triển khai mạng 3G tại Việt Nam, năm 2010 trở đi được
đánh giá là những năm nở rộ các dịch vụ tiện ích trên thiết bị di động đặc biệt là các ứng
dụng trực tuyến trên nền thiết bị di động.
Trong tương lai, với sự phát triển mạnh mẽ của các thiết bị di động về phần cứng
cũng như chất lượng mạng di động, ngành công nghiệp phần mềm trên thiết bị di động sẽ
gặt hái được nhiều thành quả và nó sẽ thu hút lượng lớn các nhân công cũng như hứa hẹn
nhiều điều thú vị.
1.2 . Đặc điểm của lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
Đặc trưng thiết bị di động hỗ trợ tài nguyên phần cứng không cao, với đặc điểm là
bộ nhớ hạn chế, khả năng xử lý chậm, các thiết bị mở rộng còn hạn chế, vì vậy lập trình
ứng dụng trên thiết bị di động đòi hỏi các lập trình viên quản lý tốt bộ nhớ, độ lớn của mã
nguồn, cũng như các thư viện hay cơ chế làm việc với các file media.
Do thiết bị di động được phát triển bởi nhiều hãng nên cấu trúc phần cứng đa dạng
và khó có chuẩn chung nên yêu cầu các ngôn ngữ lập trình độc lập với phần cứng và linh
hoạt là rất cao.
1.3 . Các công nghệ trong lập trình trên thiết bị di động
Hai hướng phát triển ứng dụng trên điện thoại di động phổ biến hiện nay là sử dụng
ngôn ngữ C++ trên nền hệ điều hành Symbian và J2ME. Khoảng mấy năm trở lại đây,
nền tảng di động mở Android của Google và iPhone OS của Apple cũng đang có tín hiệu
phát triển rất khả quan.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
2
Các ứng dụng viết trên nền Symbian có các ưu thế truy cập trực tiếp các tài nguyên
của điện thoại cũng như hỗ trợ hệ thống tập tin, thư mục… như máy tính cá nhân vì được
hỗ trợ trực tiếp bởi hệ điều hành. Tuy nhiên hệ điều hành Symbyan lại có kích thước khá
lớn nên chỉ có ở các thế hệ điện thoại tương đối cao cấp, và xây dựng ứng dụng dùng
Symbian API cũng phức tạp hơn.
Đối trọng với Symbian API là công nghệ J2ME với kích thước nhỏ gọn, tiện dụng,
được hỗ trợ bởi hầu hết các thế hệ điện thoại mới ra đời, kể cả các điện thoại có hệ điều
hành Symbian. J2ME không những là một ngôn ngữ hướng đến các thiết bị di động mà
còn là ngôn ngữ chính để lập trình trên các thiết bị gia dụng, thẻ tín dụng điện tử và các
thiết bị thông minh khác. Chúng ta có thể nói đối tượng của ngôn ngữ J2ME là rộng hơn
rất nhiều so với C++ trên nền Symbyan. Tại thời điểm hiện tại, ngôn ngữ J2ME không hỗ
trợ được nhiều tính năng như trên C++ trên nền Symbian nhưng lại có những ưu điểm trội
hơn. J2ME là một ngôn ngữ nhỏ, gọn nhưng rất chặt chẽ và dễ nắm bắt, với những lập
trình viên đã có kinh nghiệm với Java việc lập trình với J2ME trở nên rất dễ dàng. J2ME
còn là ngôn ngữ được các tổ chức mã nguồn mở ủng hộ mạnh mẽ và phát triển rất nhanh
chóng.
Năm 2007, liên minh Google, OHA ra mắt nền tảng Android, nó được giới thiệu là
một nền tảng mở với sự kết hợp của ngôn ngữ Java và hệ điều hành Linux 2.6. Trong
Android, nét đặc trưng nổi bật là tính tương thích lẫn nhau, khả năng hỗ trợ thiết bị, cũng
như ngôn ngữ Java SE cộng với việc tích hợp sử dụng cơ sở dữ liệu ngay trong thiết bị.
Một đối thủ rất đáng gờm trong thị phần của điện thoại thông minh đó là iPhone của
Apple, các ứng dụng của iPhone được viết bằng ngôn ngữ Objective C hoạt động trên nền
iPhone OS. Đặc điểm chính của Objective C là ngôn ngữ hướng đối tượng nhưng được hỗ
trợ nhiều bởi các API nên việc xử lý đa phương tiện nổi trội, điều này cũng tạo nên
thương hiệu đình đám của Apple.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
3
Chương 2. Giới thiệu J2ME
2.1. Lịch sử hình thành J2ME
J2ME được phát triển từ kiến trúc Java Card, Embeded Java và Personal Java của
phiên bản Java 1.1. Đến sự ra đời của Java 2 thì Sun quyết định thay thế Personal Java và
được gọi với tên là Java 2 Micro Edition, hay viết tắt là J2ME. J2ME là nền tảng cho các
thiết bị có tính chất nhỏ gọn:
Hình 1: Lịch sử J2ME.
2.2. Các phiên bản, đặc điểm
Có hai phiên bản MIDP chính trong ngôn ngữ J2ME:
2.2.1. MIDP 1.0
Phiên bản này xuất hiện đầu tiên vào năm 2001, và phổ biến rộng rãi ở Mỹ (dẫn đầu
là Motorola ). Với thế hệ ban đầu này, các chương trình chỉ được hỗ trợ cơ bản như giao
diện chương trình, giao thức HTTP và các tính năng hỗ trợ âm thanh hay khả năng viết
game chưa được hỗ trợ.
Các lớp và kiểu dữ liệu: Phần lớn các lớp mà các lập trình viên Java quen
thuộc vẫn còn được giữ lại ví dụ như các lớp trong gói java.util như Stack, Vector và
Hastable cũng như Enumeration.
Hỗ trợ đối tượng Display: Đúng như tên gọi một chương trình MIDP sẽ hỗ
trợ duy nhất một đối tượng Display là đối tượng quản lý việc hiển thị dữ liệu trên màn
hình điện thoại.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
4
Hỗ trợ Form và các giao diện người dùng.
Hỗ trợ Timer và Alert.
Cung cấp tính năng Record Management System (RMS) cho việc lưu trữ dữ
liệu.
2.2.2 . MIDP 2.0
Phiên bản MIDP 2.0 được Sun hỗ trợ đầy đủ, cộng với các API chính quy. Các tính
năng về gửi SMS, kết nối với các tập tin âm thanh, hình ảnh được hỗ trợ tốt. Ngoài ra, lập
trình viên còn có thể viết các ứng dụng kết nối bluetooth hay viết game trên thiết bị di
động với J2ME.
Nâng cấp các tính năng bảo mật như:
Download qua mạng an toàn hơn qua việc hỗ trợ giao thức HTTPS.
Kiểm soát việc kết nối giữa máy di động và server: ví dụ như các chương
trình không thể kết nối tới server nếu thiếu sự chấp thuận của người sử dụng.
Thêm các API hỗ trợ Multimedia. Một trong nhưng cải tiến hấp dẫn nhất
của MIDP 2.0 là tập các API media của nó. Các API này là một tập con chỉ hỗ trợ âm
thanh của Mobile Media API (MMAPI).
Mở rộng các tính năng của Form. Nhiều cải tiến đã được đưa vào API
javax.microedition.lcdui trong MIDP 2.0, nhưng các thay đổi lớn nhất (ngoài API cho
game) là trong Form và Item.
Hỗ trợ các lập trình viên Game bằng cách tung ra Game API: Có lẽ Sun đã
kịp nhận ra thị trường đầy tiềm năng của các thiết bị di động trong lĩnh vực Game. Với
MIDP 1.0 thì các lập trình viên phải tự mình viết code để quản lý các hành động của nhân
vật cũng như quản lý đồ họa. Việc này sẽ làm tăng kích thước file của sản phẩm cũng như
việc xuất hiện các đoạn mã bị lỗi. Được hưởng lợi nhất từ Game API trong MIDP 2.0
không chỉ là các lập trình viên Game mà còn là các lập trình viên cần sử dụng các tính
năng đồ họa cao cấp. Ý tưởng cơ bản của Game API là việc giả định rằng một màn hình
game là tập hợp các layer (lớp). Với Game API nhà phát triển còn được cung cấp các tính
năng như quản lý các thao tác bàn phím.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
5
Hỗ trợ kiểu ảnh RGB: một trong những cải tiến hấp dẫn cho các nhà phát
triển MIDP là việc biểu diễn hình ảnh dưới dạng các mảng số nguyên, cho phép MIDlet
thao tác với dữ liệu hình ảnh một cách trực tiếp.
2.3. Sự khác nhau giữa J2ME và J2SE
Các điểm khác nhau là do một trong hai lý do. Do lớp Java đã bị bỏ đi để
giảm kích thước của J2ME hoặc do lớp bị bỏ bởi vì nó ảnh hưởng đến sự an toàn, bảo mật
của thiết bị di động hay của các ứng dụng khác trên thiết bị di động (có thể dẫn đến phát
triển virus).
Điểm khác biệt chính là không có phép toán số thực. Không có JNI
(JavaNative Interface Support) do đó không thể truy xuất các chương trình khác được viết
bằng ngôn ngữ của thiết bị (như C hay C++). Luồng (thread) được cho phép nhưng không
có các nhóm luồng (thread group).
CLDC định nghĩa một mô hình an toàn, bảo mật được thiết kế để bảo vệ
thiết bị di động, KVM, và các ứng dụng khác khỏi các mã phá hoại. Hai bộ phận được
định nghĩa bởi CLDC này là bộ tiền kiểm tra và mô hình sandbox.
Hình 2 biểu diễn cách mà bộ tiền kiểm tra và bộ kiểm tra làm việc với nhau để kiểm
tra mã chương trình Java trước khi chuyển nó cho KVM.
Hình 2: Sơ đồ kiểm tra của bộ tiền kiểm tra và bộ kiểm tra.
Hello.class
Bộ tiền kiểm tra
Hello.class
Bộ kiểm tra
Bộ biên dịch mã
bytecode Java
Trạm phát triển
Thiết bị đích
Download về thiết bị
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
6
Bộ tiền kiểm tra
Các tập tin lớp được gán nhãn bằng một thuộc tính trên máy trạm. Thuộc tính này
sau đó được bộ tiền kiểm tra kiểm tra trước khi mã chương trình được giao cho KVM hay
bộ biên dịch mã bytecode.
Một bộ phận khác của bảo mật trong CLDC là mô hình sandbox.
Hình 3 biểu diễn khái niệm mô hình sandbox:
Hình 3: Mô hình Sandbox.
Mô hình Sandbox
Ứng dụng J2ME đặt trong một sandbox bị giới hạn truy xuất đến tài nguyên của
thiết bị và không được truy xuất đến Máy ảo Java hay bộ nạp chương trình. Ứng dụng
được truy xuất đến các API của CLDC và MIDP. Ứng dụng được truy xuất tài nguyên
của thiết bị di động chỉ khi nhà sản xuất điện thoại di động cung cấp các API tương ứng.
Nhưng các API này không phải là một phần của J2ME.
Thế hệ kế tiếp của CLDC là đặc tả JSR - 139 và được gọi là CLDC thế hệ kế tiếp.
Nó sẽ nhắm đến các vấn đề như nâng cao việc quản lý lỗi và có thể phép toán số thực.
Tài nguyên
thiết bị
Các CLDC
API
Các MIDP
API
Chương trình
ứng dụng
Java
API
API
API
Class
Loader
Hệ thống
JVM
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
7
Hình 4: J2ME và J2SE.
2.4. Các đặc điểm khác
Khi viết J2ME, do đặc tính cần nhỏ gọn và bảo mật tốt cho thiết bị di động nên Sun
đã lược bớt các lớp đồ sộ chỉ để lại các lớp cơ bản, do vậy, về bản chất J2ME là ngôn ngữ
kế thừa và tinh lược của phiên bản J2SE.
Bên cạnh đó nhưng MIDP vì được viết cho thiết bị có cấu hình lẫn bộ nhớ thấp nên
nó không hỗ trợ:
Phép tính dấu phẩy động (floating point): Phép tính này đòi hỏi rất nhiều
tài nguyên CPU và phần lớn các CPU cho các thiết bị di động không hỗ trợ phép tính này,
do đó MIDP cũng không có.
Bộ nạp class (Class Loader).
Hỗ trợ từ khóa finalize() như trong J2SE: Việc “dọn dẹp“ tài nguyên trước
khi nó bị xóa được đẩy về phía các lập trình viên.
Hỗ trợ hạn chế thao tác bắt lỗi.
Phần lớn các thư viện API cho Swing và AWT không thể sử dụng được
trong MIDP.
Không hỗ trợ các tính năng quản lý file và thư mục: Đây có thể làm bạn
ngạc nhiên nhưng thực tế là các thiết bị J2ME không có hỗ trợ các thiết bị lưu trữ thông
thường như ổ cứng v.v. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là bạn phải mất đi mọi dữ liệu
quan trọng mỗi khi tắt máy, Sun đã cung cấp một chức năng khác tương đương gọi là
Record Management system (RMS) để cung cấp khả năng lưu trữ cho các thiết bị này.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
8
Chương 3. Công nghệ lập trình J2ME trên thiết bị di động
3.1. Kiến trúc
Hình 5: Kiến trúc J2ME.
Configuration: là đặc tả định nghĩa một môi trường phần mềm cho một dòng các
thiết bị được phân loại bởi tập hợp các đặc tính, ví dụ như:
o Kiểu và số lượng bộ nhớ
o Kiểu và tốc độ vi xử lý
o Kiểu mạng kết nối
Do đây là các đặc tả nên nhà sản xuất thiết bị đầu cuối như Samsung, Nokia…bắt
buộc phải thực thi đầy đủ các đặc tả do Sun qui định để các lập trình viên có thể dựa vào
môi trường lập trình nhất quán và thông qua sự nhất quán này, các ứng dụng được tạo ra
có thể mang tính độc lập thiết bị cao nhất có thể. Ví dụ như một lập trình viên viết chương
trình game cho điện thoại Samsung thì có thể sửa đổi chương trình một cách tối thiểu
nhất để có thể chạy trên điện thoại Nokia…
Hiện nay Sun đưa ra hai dạng cấu hình:
CLDC (Connected Limited Device Configuration-Cấu hình thiết bị kết nối
giới hạn): được thiết kế để nhằm vào thị trường các thiết bị cấp thấp, các thiết bị này
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
9
thông thường là máy điện thoại di động và PDA với khoảng 512 KB bộ nhớ. Vì tài
nguyên bộ nhớ hạn chế nen CLDC được gắn với Java không dây, dạng cho phép người
dùng mua hoặc tải về các ứng dụng Java, ví dụ như Midlet.
CDC (Connected Device Configuration-Cấu hình thiết bị kết nối): CDC
được đưa ra nhắm đến các thiết bị có tính năng mạnh hơn dòng thiết bị thuộc CLDC
nhưng vẫn yếu hơn hệ thống máy bàn sử dụng J2SE. Những thiết bị này có nhiều bộ nhớ
hơn (thông thường trên 2 Mb) và có bộ xử lý mạnh hơn. Các sản phẩm này có thể kế đến
như các máy PDA cấp cao, điện thoại web, các thiết bị gia dụng…
Cả hai dạng cấu hình kể trên đều chứa máy ảo Java – JVM (Java Virtual Machine)
và tập hợp các lớp Java cơ bản để cung cấp một môi trường cho các ứng dụng J2ME. Tuy
nhiên, với các thiết bị cấp thấp, do hạn chế về tài nguyên như bộ nhớ và bộ xử lý nên
không thể yêu cầu máy ảo hỗ trợ tất cả các tính năng như máy ảo của J2SE, đơn cử, các
thiết bị thuộc CLDC không có phần cứng yêu cầu các phép tính toán dấu phẩy động, nên
máy ảo thuộc CLDC không được yêu cầu hỗ trợ kiểu float và double.
Hình 6: Phân khúc dòng thiết bị với các ngôn ngữ Java.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
10
CLDC
CDC
RAM
>=32Kb, <=512Kb
>=256Kb
ROM
>=128Kb, <=512Kb
>=512Kb
Nguồn năng lượng
Có giới hạn
Không giới hạn
Network
Chậm
Nhanh
Bảng so sánh các thông số kĩ thuật giữa CLDC và CDC
Profile: profile là mở rộng của configuration bằng cách thêm vào các lớp để bổ trợ
các tính năng cho từng thiết bị chuyên biệt. Cả hai configuration đều có những profile liên
quan và từ những profile này có thể dùng các lớp của nhau. Chính vì vậy mà do mỗi
profile định nghĩa một tập hợp các lớp khác nhau nên thường thì ta không thể chuyển ứng
dụng Java viết cho profile này sang một máy hỗ trợ profile khác. Cũng vì vậy mà không
thể lấy ứng dụng viết trên J2SE hay J2EE để chạy trên máy hỗ trợ J2ME. Sau đây là một
số profile tiêu biểu:
o Mobile Information Device Profile (MIDP): profile này sẽ bổ sung các tính
năng như hỗ trợ kết nối, các thành phần hỗ trợ giao diện người dùng … vào CLDC.
Profile này được thiết kế chủ yếu để nhắm vào điện thọai di động với đặc tính là màn
hình hiển thị hạn chế, dung lượng chứa có hạn. Do đó MIDP sẽ cung cấp một giao diện
người dùng đơn giản và các tính năng mạng đơn giản dựa trên HTTP. Có thể nói MIDP là
profile nổi tiếng nhất bởi vì nó là kiến thức cơ bản cho lập trình Java trên các máy di
động (Wireless Java).
o PDA Profile: tương tự MIDP, nhưng với thị trường là các máy PDA với
màn hình và bộ nhớ lớn hơn.
o Foundation Profile: cho phép mở rộng các tính năng của CDC với phần lớn
các thư viện của bộ Core Java2 1.3.
Ngoài ra còn có Personal Basis Profile, Personal Profile, RMI Profile, Game Profile.
3.2. Các lớp của J2ME
Mục tiêu của J2ME là giúp các lập trình viên viết các ứng dụng độc lập với thiết bị
di động, viết một lần đúng mọi chỗ, không cần quan tâm đến phần cứng thực sự. Để làm
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
11
điều này, J2ME được xây dựng bằng các tầng (layer) khác nhau để giấu đi việc thực hiện
phần cứng khỏi nhà phát triển.
Hình 7: Các lớp của J2ME.
3.3. Các tầng của CLDC J2ME
Mỗi tầng trên tầng hardware là tầng trừu tượng hơn cung cấp cho lập trình viên
nhiều giao diện lập trình ứng dụng (API-Application Program Interface) thân thiện hơn.
Từ dưới lên trên:
Tầng phần cứng thiết bị (Device hardware layer):
Đây chính là cấu hình thực sự của thiết bị di động với cấu hình phần cứng như bộ
nhớ hay cấu hình của nó. Đây độc lập với J2ME nhưng nó là nơi xuất phát. Mỗi thiết bị di
động và các nhà sản xuất khác nhau thì thường có các bộ vi xử lý khác nhau cùng với các
tập mã lệnh khác nhau. Mục tiêu của J2ME là cung cấp một chuẩn chung cho tất cả các
thiết bị di động khác nhau này.
Tầng máy ảo Java (Java Virtual Machine Layer):
Khi mã nguồn Java được biên dịch nó được chuyển đồi thành mã bytecode. Mã này
sau đó được chuyển thành mã ngôn ngữ máy của thiết bị di động. Tầng máy ảo Java bao
gồm KVM (K Virtual Machine) là bộ biên dịch mã bytecode có nhiệm vụ chuyển mã
bytecode của chương trình Java thành ngôn ngữ máy để chạy trên thiết bị di động. Tầng
Phần cứng thiết bị
Máy ảo Java
Cấu hình
CLDC
Hiện trạng:
MIDP
Các API khác
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
12
này cung cấp một sự chuẩn hóa cho các thiết bị di động để ứng dụng J2ME sau khi đã
biên dịch có thể hoạt động trên bất kỳ thiết bị di động nào có J2ME KVM.
Tầng cấu hình (Configuration Layer)
Tầng cấu hình của CLDC định nghĩa giao diện ngôn ngữ Java (Java language
interface) cơ bản để cho phép chương trình Java chạy trên thiết bị di động. Đây là một tập
các API định nghĩa lõi của ngôn ngữ J2ME.
Tầng hiện trạng (Profile Layer)
Tầng hiện trạng hay MIDP ( Mobile Information Device Profile ) cung cấp tập các
API hữu dụng hơn cho lập trình viên. Mục đích của hiện trạng là xây dựng trên lớp cấu
hình và cung cấp nhiều thư viện ứng dụng hơn. MIDP định nghĩa các API riêng biệt cho
thiết bị di động. Cũng có thể có các hiện trạng và các API khác ngoài MIDP được dùng
cho ứng dụng. Ví dụ, có thể có hiện trạng PDA định nghĩa các lớp và phương thức hữu
dụng cho việc tạo các ứng dụng PDA (lịch, sổ hẹn, sổ địa chỉ…). Cũng có thể có một hiện
trạng định nghĩa các API cho việc tạo các ứng dụng Bluetooth. Thực tế, các hiện trạng kể
trên và tập các API đang được xây dựng. Chuẩn hiện trạng PDA là đặc tả JSR-75 và
chuẩn Bluetooth API là đặc tả JSR-82 với JSR là viết tắt của Java Specification Request.
3.4. Tầng máy ảo Java
Vai trò của máy ảo Java hay KVM là dịch mã bytecode được sinh ra từ chương trình
Java đã biên dịch sang ngôn ngữ máy. Chính KVM sẽ chuẩn hóa output của các chương
trình Java cho các thiết bị di động khác nhau có thể có bộ vi xử lý và tập lệnh khác nhau.
Không có KVM, các chương trình Java phải được biên dịch thành tập lệnh cho mỗi thiết
bị di động. Như vậy lập trình viên phải xây dựng nhiều đích cho mỗi loại thiết bị di động.
Hình dưới đây biểu diễn tiến trình xây dựng ứng dụng MIDlet hoàn chỉnh và vai trò của
KVM.
ứu công nghệ J2ME và thử nghiệm lập trình ứng dụng trên thiết bị di động
13
Hình 8: Tiến trình xây dựng MIDlet.
Quá trình phát triển ứng dụng MIDlet với IDE ( Intergrated Development
Environment ):
Lập trình viên: Bước đầu tiên là lập trình viên phải tạo mã nguồn Java, có thể có
nhiều tập tin (*.java).
Trên IDE:
Bộ biên dịch Java (Java Compiler): Biên dịch mã nguồn thành mã bytecode.
Mã bytecode này sẽ được KVM dịch thành mã máy. Mã bytecode đã biên dịch sẽ
được lưu trong các tập tin *.class và sẽ có một tập tin *.class sinh ra cho mỗi lớp Java.
Bộ tiền kiểm tra (Preverifier): Kiểm tra tính hợp lệ của mã bytecode. Một trong
những yêu cầu an toàn của J2ME là bảo đảm mã bytecode chuyển cho KVM là hợp lệ và
không truy xuất các lớp hay bộ nhớ ngoài giới hạn của chúng. Do đó tất cả các lớp đều
Tập tin nguồn
Java
*.java
Tập tin nguồn
Java
*.java
Bộ biên dịch và
bộ tiền kiểm
tra Java
Tập tin lớp Java
*.class
Tập tin lớp Java
*.class
Tập tin JAR
Trạm phát triển
Bộ biên dịch
mã bytecode
KVM
Mã bytecode
Mã máy
Thiết bị đích
