Khóa luận Ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch - Lại Quang Tùng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lại Quang Tùng ỨNG DỤNG LƯU TRỮ THÔNG TIN BẰNG CHUỖI MÃ VẠCH KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin HÀ NỘI - 2009 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Lại Quang Tùng ỨNG DỤNG LƯU TRỮ THÔNG TIN BẰNG CHUỖI MÃ VẠCH KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán bộ hướng dẫn: TS. Trương Anh Hoàng HÀ NỘI - 2009 Lời cảm ơn Trước tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy Trương Anh Hoàng (bộ môn Công Nghệ Phần Mềm, trường Đại học Công Nghệ, Đại học Quốc Gia Hà Nội). Thầy đã tận tình chỉ dẫn cho em từ những bước đi đầu tiên đến khi hoàn thành đề tài khóa luận này. Thầy luôn giúp em giải quyết vấn đề trong những lúc khó khăn. Ở thầy em học được không chỉ là sự hiểu biết mà còn là cách làm việc và lẽ sống. Em xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin – trường Đại học Công Nghệ – Đại học Quốc Gia Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy cho chúng em những tri thức của kỷ nguyên mới – kỷ nguyên công nghệ và truyền thông. Cảm ơn những người bạn của tôi, những người đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong học tập, trong cuộc sống và hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, con xin gửi lời cảm ơn đến bố, mẹ và gia đình. Bố mẹ luôn là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho con. Hà Nội, ngày 22 tháng 5 năm 2009 Lại Quang Tùng Tóm tắt Mã vạch ngày nay đã trở nên phổ biến với mỗi người trong chúng ta, không chỉ đem lại sự thuận tiện cho người sử dụng, nó còn mang lại một phong cách mới trong mua sắm và tra thông tin về sách sản phẩm. Không dừng lại ở đó, tiềm năng của mã vạch còn rất lớn khi xuất hiện các loại mã vạch hai chiều, ghi được nhiều thông tin hơn các mã vạch một chiều trước kia. Khóa luận sẽ trình bày về mã vạch nói chung và mã vạch QR nói riêng, giới thiệu về thư viện mã nguồn mở Zxing để đọc mã vạch, cách sử dụng thư viện này để phát triển phần mềm. Khóa luận cũng đi nghiên cứu về các nền tảng di động và đặc biệt là nền tảng Android. Ở phần cuối, khóa luận sẽ trình bày ứng dụng thư viện Zxing vào việc xây dựng “Ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch” trên nền tảng Android. Ứng dụng này xuất phát cho phép mã hóa các tệp nhỏ bất kỳ thành một chuỗi các mã vạch, và giải mã chúng để trở lại thành tệp ban đầu. Cơ sở này cho phép ta truyền số liệu giữa hai thiết bị thông qua màn hình (hoặc các thiết bị hiển thị được hình ảnh như giấy) và camera. Phần phụ lục cung cấp một số thuật ngữ thường dùng của Android. Mục lục Danh mục ký hiệu viết tắt Ký hiệu Giải thích Tiếng Anh Tiếng Việt API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng CDMA Code Division Multiple Access Một công nghệ trong hệ thống thông tin di động GPRS General Packet Radio Service Gói dịch vụ vô tuyến tổng hợp GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu J2SE Java 2 Standard Edition Là đặc tả và cũng là nền tảng thực thi cho các ứng dụng Java MIDP Mobile Information Device Profile Thuộc tính thông tin thiết bị di động OS Operating System Hệ điều hành PC Personal Computer Máy tính cá nhân SDK Software Development Kit Bộ công cụ phát triển phần mềm USB Universal Serial Bus Một chuẩn kết nối tuần tự trong máy tính Wi-Fi Wireless Fidelity Hệ thống mạng không dây Danh mục bảng biểu Bảng 1: Thị trường di động năm 2008 [1] 3 Bảng 2: Mối quan hệ giữa tác nhân và các ca sử dụng 35 Bảng 3: Bảng hành động của tác nhân và phản ứng của hệ thống với ca sử dụng Encode 36 Bảng 4: Bảng hành động của tác nhân và phản ứng của hệ thống với ca sử dụng Decode 36 Bảng 5: Bảng hành động của tác nhân và phản ứng của hệ thống với ca sử dụng Help 37 Bảng 6: Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Decode files 40 Bảng 7: Bảng ca kiểm thử mã hóa tập tin 47 Bảng 8: Bảng ca kiểm thử giải mã tập tin 48 Bảng 9: Bảng ca kiểm thử giải mã ảnh 49 Danh mục hình vẽ Hình 1: Bản đồ phát triển điện thoại di động [2] 4 Hình 2: Điện thoại Android, HTC Dream (trái) và HTC Magic (phải) 12 Hình 3: Nhân Linux trên Android 14 Hình 4: Thư viện lâp trình ứng dụng trên Android 14 Hình 5: Khung ứng dụng 16 Hình 6: Các ứng dụng trên Android 16 Hình 7: Vòng đời của một hoạt động 19 Hình 8: Một ảnh mã QR 28 Hình 9: Biểu đồ ca sử dụng hệ thống 35 Hình 10: Biểu đồ tuần tự của hệ thống 38 Hình 11: Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Encode 39 Hình 12: Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Decode Images 41 Hình 13: Biểu đồ hoạt động của hệ thống 42 Hình 14: Biểu đồ lớp của hệ thống 45 Hình 15: Thiết kế giao diện chương trình 46 Hình 16: Mã hóa tập tin ringtone.mid 49 Hình 17: Các ảnh mã QR được chương trình tạo ra từ tập tin MID ringtone.mid 52 Hình 18: Một số hình ảnh về giải mã các tập tin ảnh 53 Hình 19: Màn hình danh sách các ứng dụng 56 Hình 20: Màn hình chính của chương trình 56 Hình 21: Cửa sổ chức năng mã hóa 57 Hình 22: Cửa sổ giải mã 57 Hình 23: Nhập đường dẫn tập tin ảnh đầu tiên được mã hóa 57 Mở đầu Ngày nay, việc ứng dụng mã vạch đã trở nên phổ biến đối với mọi người kể cả trên thế giới và Việt Nam. Mỗi khi đi siêu thị chúng ta vẫn thấy người thu ngân dùng một thiết bị quét mã vạch in trên sản phẩm giúp cho việc thanh toán dễ dàng hơn. Đấy mới chỉ là một ứng dụng nhỏ của việc sử dụng mã vạch vào đời sống thường ngày. Cùng với sự phát triển của công nghệ, mã vạch đã cải tiến không chỉ còn đơn giản là lưu mã của sản phẩm mà còn có khả năng lưu được nhiều thông tin của sản phẩm hơn với việc sử dụng mã vạch 2 chiều. Một lợi thế của ứng dụng mã vạch là khả năng tiện dụng, chúng ta có thể sử dụng tại bất kỳ đâu, bất kỳ khi nào bằng việc sử dụng một thiết bị thông minh có hỗ trợ máy ảnh (ví dụ: điện thoại di động) có khả năng đọc mã vạch và giải mã mã vạch đó. Đặt trong hoàn cảnh giữa hai thiết bị Android không có sự bất kỳ kết nối nào (không Bluetooth, không Wi-Fi) mà chúng lại muốn chia sẽ dữ liệu cho nhau. Khóa luận sẽ đưa ra một giải pháp cho việc lưu trữ, chia sẻ thông tin này dựa trên mã vạch 2 chiều QR kết hợp với nền tảng Google Android − một nền tảng di động mới đầy hứa hẹn và là đối thủ xứng tầm của iPhone. Khóa luận sẽ tập trung nghiên cứu về các nền tảng di động, các đặc điểm của chúng, đi sâu nghiên cứu nền tảng Google Android và công nghệ mã vạch hiện nay, cuối cùng là ứng dụng vào giải quyết bài toán ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch Nội dung khóa luận bao gồm 6 phần với các nội dung chính sau: Mở đầu: Đặt vấn đề Chương 1: Giới thiệu khái quát các nền tảng di động hiện nay, đưa ra các điểm mạnh, điểm yếu của từng nền tảng. Chương 2: Giới thiệu về nền tảng di động Google Android, các đặc điểm, cấu trúc và các công cụ phát triển của Android Chương 3: Trình bày về mã vạch và mã QR, các ứng dụng của chúng trong đời sống hàng ngày. Chương này cũng trình bày về thư viện mã nguồn mở Zxing, ứng dụng và cách sử dụng của thư viện mở này. Chương 4: Ứng dụng vào giải quyết bài toán “Ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi và mã vạch” trên Android. Ứng dụng giúp lưu trữ và chia sẽ thông tin giữa các điện thoại Android với nhau. Kết luận: Tổng kết lại toàn khóa luận, những gì đã làm được, so sánh với các khóa luận trước về Android và đưa ra hướng phát triển tiếp theo cho khóa luận. Các nền tảng di động Hiện nay, chúng ta biết đến rất nhiều nền tảng di động khác nhau như: Brew, Java ME, BlackBerry, iPhone…Nhưng không hẳn ai trong mỗi chúng ta đều biết về chúng, chúng có những ưu điểm gì những nhược điểm gì? Trong nội dung chương này, khóa luận sẽ giới thiệu về một số nền tảng di động phổ biển hiện nay và những đặc điểm của chúng để thấy được điểm mạnh, điểm yếu của mỗi nền tảng. Trước hết là một số hình ảnh tổng quan về thị trường di động. Bảng 1 là thống kê năm 2008 về thị phần của thị trường di động [1]. Hình 1 là bức tranh toàn cục về các nền tảng di động và các công ty phát triển chúng [2]. Thị trường di động năm 2008 [1] Bản đồ phát triển điện thoại di động [2] Brew Giới thiệu Brew [3] (Binary Runtime Environment for Wireless - môi trường thực thi nhị phân cho thiết bị không dây) là nền tảng ứng dụng di động được hãng Qualcomm phát triển, ra đời chính thức từ năm 2001. Brew có nguồn gốc phát triển dành cho các điện thoại CDMA, nhưng đã chuyển sang hướng phát triển mới bao gồm cả GSM/GPRS. Nó cho phép tải và chạy những chương trình nhỏ như trò chơi, hay gửi tin nhắn, chia sẻ hình ảnh, xác định vị trí, v.v…. Một ưu thế của nền tảng này đó là các nhà phát triển ứng dụng có thể dễ dàng chuyển các ứng dụng của họ sang các thiết bị của Qualcomm. BREW làm việc ở giữa ứng dụng với hệ điều hành trên chíp của thiết bị không dây, cho phép những người phát triển phần mềm ứng dụng không cần phải viết mã cho giao tiếp hệ thống hay phải hiểu các ứng dụng không dây. Ưu nhược điểm Ưu điểm Kiểm thử: nhiều người phát triển có thể cho rằng việc kiểm thử phức tạp của ứng dụng Brew làm chậm ngày phát hành hay chi phí cao của phần mềm. Tuy nhiên việc kiểm thử kỹ lưỡng sẽ giúp các ứng dụng trên Brew cuối cùng ít lỗi nhất và có chất lượng cao hơn. Giao diện lập trình ứng dụng Brew (Brew API): thư viện lập trình ứng dụng của Brew mạnh và dễ sử dụng hơn của nhiều nền tảng khác (như API của Java ME). Đồ họa: phát triển đồ họa cho các trò chơi hay ứng dụng khác dễ dàng hơn các nền tảng khác, bởi Brew cung cấp khả năng truy cập vào vùng đệm màn hình. Không giới hạn kích thước bộ nhớ: Brew không giới hạn kích thước bộ nhớ như J2ME (có giới hạn là 128K). Giảm sự cạnh tranh cho những người phát triển ứng dụng: do người phát triển phải trả phí kiểm thử phần mềm của họ, điều này làm giảm tính cạnh tranh. Trong phần lớn trường hợp, chúng ta không phải lo về các phần mềm miễn phí. Nhược điểm Không phổ biến: dù có nhiều ưu điểm nó vẫn không phổ biến như các nền tảng khác như Java ME. Tốn phí kiểm thử: để phần mềm của mình có thể được chấp nhận và sẵn sàng bán, nó phải được kiểm thử bởi NTSL (National Software Testing Labs) và tốn ít nhất khoảng 400 đô la Mỹ. Không nén được: mã nguồn Brew không thể nén lại vì lý do an ninh và có thể làm tăng kích thước phần mềm. Hồ sơ thiết bị: hồ sơ thiết bị của Brew thường rất đắt, không miễn phí như MIDP (Mobile Information Device Profile) của J2ME. Không tương thích: mặc dù có nơi để kiểm thử, nhiều thiết bị di động vẫn không tương thích với nền tảng Brew [4]. Java ME Giới thiệu Java ME (viết tắt của Java Micro Edition) là một nhánh phát triển của nền tảng Java, nhằm mục đích cung cấp một bộ API để phát triển ứng dụng trên các thiết bị nhúng như điện thoại di động, PDA, các thiết bị cầm tay…Trước kia Java ME có tên khác là J2ME (Java 2 Micro Edition). Ưu nhược điểm Ưu điểm Khả chuyển: viết một lần chạy mọi nơi, đây là lợi thế lớn nhất của Java ME. Các ứng dụng, nhất là ứng dụng trò chơi trên máy bàn dễ dàng chuyển sang cho các thiết bị cầm tay. Bảo mật: mã nguồn được chạy trong giới hạn của máy ảo Java. MIDlet có thể được ký hiệu bằng mật mã và xác nhận trên thiết bị. Java ME có kiến trúc phân quyền cao cấp. Bộ giao diện lập trình ứng dụng phong phú, ngày càng hoàn thiện hơn. Ngoài ra, Java ME được sự ủng hộ của các hãng truyền thông và nhà sản xuất thiết bị cầm tay lớn. Các công cụ phát triển sẵn có, miễn phí. Ví dụ như Netbeans, Eclipse, Wireless toolkit… Nhược điểm Nhược điểm lớn nhất của Java ME là không tận dụng hết được khả năng đặc trưng của các thiết bị. Nhu cầu và sự phát triển của các thiết bị cầm tay đòi hỏi thư viện API của Java ME phải ngày càng hoàn thiện hơn để theo kịp các nền tảng khác nếu không muốn bị tụt hậu. Symbian Giới thiệu Symbian là một hệ điều hành mở được thiết kế cho các thiết bị di động của công ty Symbian, hiện nay nó thuộc sở hữu của nhiều công ty khác (Nokia, Ericsson, Sony Ericsson, Panasonic, Samsung…). Symbian hỗ trợ Java, đồng bộ hóa máy tính, truy cập Bluetooth và chuyển gói dữ liệu GPRS. Symbian là hệ điều hành phổ biến nhất của các điện thoại và các thiết bị thông minh. Ưu nhược điểm Ưu điểm Ưu điểm đầu tiên có thể kể đến là sự phổ biến. Ngay từ đầu, hệ điều hành Symbian phát triển với mục đích lấy được đơn đặt hàng cho các công ty phát triển thiết bị viễn thông. Điện thoại đầu tiên sử dụng hệ điều hành Symbian là Nokia 9210 năm 2001. Sau đó, đã có hơn 1 tỉ điện thoại được bán khắp thế giới năm 2007, hơn một trăm triệu là điện thoại thông minh, trong đó có đến ¾ chạy hệ điều hành Symbian [5]. Trên thị trường thiết bị di động không có chuẩn nào về cỡ màn hình, bàn phím, các nút… Symbian đã phân loại giao diện đồ họa từ các thành phần hệ thống khác nhau. Nó cho phép hệ thống thích hợp với mọi loại cỡ và độ phân giải màn hình kể cả màn hình cảm ứng. Nó còn cho phép tạo sự thêm độc đáo bằng phần cứng cảm nhận gia tốc. Điểm mạnh nhất của Symbian là hệ điều hành mở hỗ trợ đa ngôn ngữ (C++ và Java). Việc lập trình với ngôn ngữ C++ trên PC với sự hỗ trợ của bộ công cụ Microsoft Visual Studio và bộ giả lập rất dễ dàng. Bên cạnh đó, Symbian cũng hỗ trợ cả Java ME. Nhược điểm Hiện nay do sự phát triển của nhiều nền tảng di động mới nổi lên như BlackBerry, iPhone hay Google Android thì hệ điều hành Symbian đang đứng trước khó khăn để theo kịp các đối thủ. BlackBerry Giới thiệu Hệ điều hành BlackBerry [6] là một phần mềm nền tảng độc quyền của RIM (Research in Motion, Canada) cho dòng thiết bị cầm tay BlackBerry và các thiết bị hỗ trợ BlackBerry. Nó là hệ điều hành cung cấp chức năng đa nhiệm, sử dụng bàn phím Qwerty, cùng với bi xoay hay màn hình cảm ứng. Hiện tại hệ điều hành BlackBerry 4 hỗ trợ MIDP 2.0, cho phép kích hoạt và đồng bộ hoàn toàn với thư điện tử Microsoft Exchange, lịch, các tác vụ, ghi chú và danh bạ… Người lập trình thứ ba có thể viết phần mềm sử dụng các API do BlackBerry cung cấp, nhưng bất kể chương trình nào sử dụng các chức năng giới hạn phải có chữ ký điện tử, để có thể đồng bộ được với tài khoản của người phát triển ở RIM. Điều này đảm bảo thủ tục bản quyền tác giả của một ứng dụng, nhưng không đảm bảo chất lượng hay bảo mật của mã nguồn. Ưu nhược điểm Ưu điểm Thiết kế tiện lợi, nhiều chức năng, ứng dụng phong phú, phù hợp với nhiều mục đích nhất là doanh nhân với bàn phím Qwerty, gửi nhận thư điện tử… Hiện nay, RIM đã có mở một kho ứng dụng App World của mình, cộng thêm ứng dụng giải trí và tiện ích trên BlackBerry còn ít, điều này hứa hẹn nhiều cơ hội cho người lập trình. Một lợi thế nữa của BlackBerry là một trong những hệ điều hành phổ biến nhất cho các thiết bị di động (vị trí thứ 2 sau Symbian). Nhược điểm Lập trình trên BlackBerry gặp nhiều khó khăn do có ít tài liệu, công cụ hỗ trợ, cộng đồng phát triển không lớn và cũng như Symbian, BlackBerry đang giảm ưu thế với sự nổi nên của Android và iPhone. Windows Mobile Giới thiệu Windows Mobile là một hệ điều hành nhỏ gọn kết hợp với một số các ứng dụng cơ bản dành cho các thiết bị di động dựa trên các API của Microsoft Win32. Windows Mobile có thể chạy trên nhiều nền tảng phần cứng khác nhau như: Pocket PC, Smartphone, v.v… Nó được thiết kế có chút tương đồng với phiên bản Windows cho máy bàn. Ưu nhược điểm Ưu điểm Ưu điểm lớn nhất của Windows Mobile là nó có thư viện API khá giống với API trên Win32, các công cụ hỗ trợ lập trình đầy đủ với Visual Studio, điều này làm cho những người phát triển trên Win32 không mất công tìm hiểu lại các API và các công cụ lập trình. Nhược điểm Sự có mặt của iPhone và Android là hai trở ngại lớn với Windows Mobile. Hai nền tảng này đang hoàn thiện và được người dùng rất ưa chuộng. iPhone Giới thiệu Hệ điều hành iPhone là một hệ điều hành được phát triển bởi hãng Apple Inc, chạy trên iPhone (cả hai mẫu 2G và 3G) và Ipod cảm ứng. Nó dựa trên nhân Mac của hệ điều hành Mac X và sử dụng nền tảng Darwin. Hệ điều hành iPhone có bốn lớp trừu tượng: lớp Core OS, lớp Core Services, lớp Media và lớp Cocoa Touch. Hệ điều hành sử dụng dưới 240 MB trong tổng số bộ nhớ của thiết bị. Vào 3/2008 bộ công cụ phát triển phần mềm chính thức ra mắt, cho phép người phát triển tạo ứng dụng cho iPhone và Ipod Touch và kiểm thử qua một bộ giả lập iPhone. Tuy nhiên, việc tải một ứng dụng lên trên thiết bị chỉ có thể sau khi trả phí phát triển chương trình iPhone (iPhone Developer Program fee). Từ khi ra bản Xcode 3.1, Xcode trở thành môi trường phát triển cho iPhone SDK. Hiện nay Xcode chỉ được cài trên Mac OS. Người phát triển có thể đặt bất kỳ giá nào trên mức thấp nhất cho các ứng dụng của họ để phân phối thông qua App Store, tại đó họ được trả 70% lợi nhuận. Ngược lại, họ cũng có thể phát hành ứng dụng miễn phí và không phải trả khoản phí nào để phát hành và phân phối các ứng dụng đó [7]. Ưu nhược điểm Ưu điểm Màn hình cảm ứng đa điểm: iPhone sử dụng hoàn toàn bằng cảm ứng và không sử dụng các nút. Với iPhone ta có thể điều khiển trên màn hình kể cả việc trượt của các ngón tay. Ta có thể phóng to ảnh bằng cách trượt hai ngón tay ra xa và thu nhỏ bằng cách ngược lại. Bộ cảm nhận gia tốc: Những phản ứng nhanh chóng của bộ cảm nhận gia tốc thay đổi độ phân giải màn hình từ dọc sang ngang tự động khi ta đặt điện thoại nằm ngang. Điều này làm sinh động thêm cho các trò chơi. Chất lượng âm thanh, hình ảnh hoàn hảo, phù hợp cho các trò chơi và có chức năng đa nhiệm là những đặc điểm nổi trội của iPhone. Nhược điểm Không gửi được tin nhắn đa phương tiện (MMS) và IM (Instant Messaging), thiếu bộ nhớ mở rộng. Việc lập trình trên cho iPhone phải thực hiện trên hệ điều hành Mac, do đó không phải ai cũng có thể lập trình cho iPhone. Hơn thế, nếu muốn đưa chương trình ra máy thật người lập trình phải trả một khoản phí lập trình, điều này làm giảm tính cạnh tranh so với các đối thủ khác. Android Giới thiệu Android là một phầm mềm nền tảng cho các thiết bị di động, được xây dựng trên nhân Linux, được Google phát triển và sau này là Liên minh thiết bị cầm tay mở. Nó cho phép người phát triển viết mã trên ngôn ngữ Java, điều khiển các thiết bị thông qua thư viện Java do Google phát triển. Tháng 11/2007 nền tảng Android chính thức được giới thiệu với sự công bố của Liên minh thiết bị cầm tay mở (Open Handset Alliance). Mục tiêu của Google đang muốn đưa cỗ máy tìm kiếm của họ thống lĩnh các thiết bị di động khi mà điện thoại thông minh đang phát triển mạnh mẽ như hiện nay. Ưu nhược điểm Ưu điểm Google Android là nền tảng mở, cho phép người dùng có thể tùy biến nền tảng theo ý thích, hơn nữa lại có một Liên minh thiết bị cầm tay mở hậu thuẫn, Google Android đang là đối thủ xứng tầm của iPhone của Apple. Google đang tích cực mở rộng cộng đồng phát triển các ứng dụng cho Android. Bộ công cụ phát triển phần mềm (SDK) đầy đủ, hỗ trợ đa nền (Linux, Windows hay Mac OS) do chạy trên máy ảo Java. Thư viện ngày càng hoàn thiện, dễ dàng cho người lập trình. Nhược điểm Có hỗ trợ cảm ứng đa điểm, nhưng chức năng này bị tắt (do sợ vi phạm bản quyền với iPhone), giao điện không bắt mắt, khả năng hỗ trợ bộ nhớ kém iPhone, không đồng bộ được với máy tính. Hi vọng trong thời gian tới Google sẽ sớm khắc phục những nhược điểm này. Nền tảng Android Chương này giới thiệu về nền tảng Android, khái niệm, các đặc điểm của nền tảng Android. Tiếp đến là đi sâu trình bày về kiến trúc và giới thiệu bộ công cụ lập trình cho Android. Khái niệm Điện thoại Android, HTC Dream (trái) và HTC Magic (phải) Android là một hệ thống, một hệ điều hành dựa trên Java và chạy trên nhân linux 2.6. Nó được phát triển bởi Liên minh thiết bị cầm tay mở (Open Handset Alliance), với phương châm mang lại phong cách sử dụng Internet mới và mở cho điện thoại di động. Android cung cấp một tập hợp đầy đủ các phần mềm cho thiết bị di động bao gồm: hệ điều hành, các khung ứng dụng và các ứng dụng cơ bản. Đặc điểm Tính mở Android được xây dựng từ dưới đi lên cho phép người phát triển tạo các ứng dụng di động hấp dẫn với đầy đủ các điểm mạnh của các thiết bị cầm tay hiện có. Android hoàn toàn mở, một ứng dụng có thể gọi tới bất kể một chức năng lõi của điện thoại như tạo cuộc gọi, gửi tin nhắn hay sử dụng máy ảnh, cho phép người phát triển tạo phong phú hơn, liên kết hơn các tính năng cho người dùng. Android được xây dựng trên nhân Linux mở. Thêm nữa, nó sử dụng một máy ảo mà đã được tối ưu hóa bộ nhớ và phần cứng với môi trường di động. Android mà một mã nguồn mở, nó có thể được mở rộng để kết hợp tự do giữa các công nghệ nổi trội. Nền tảng này sẽ tiếp tục phát triển bởi cộng đồng phát triển để tạo ra các ứng dụng di động hoàn hảo. Tính ngang bằng của các ứng dụng Với Android, không có sự khác nhau giữa các ứng dụng điện thoại cơ bản với ứng dụng của bên thứ ba. Chúng được xây dựng để truy cập như nhau tới một loạt các ứng dụng và dịch vụ của điện thoại. Với các thiết bị được xây dựng trên nền tảng Android, người dùng có thể đáp ứng đầy đủ các nhu cầu mà họ thích. Chúng ta có thể đổi màn hình nền, kiểu gọi điện thoại, hay bất kể ứng dụng nào. Chúng ta thậm chí có thể hướng dẫn điện thoại chỉ xem những ảnh mình thích. Phá vỡ rào cản phát triển ứng dụng Android phá vỡ rào cản để tạo ứng dụng mới và cải tiến. Một người phát triển có thể kết hợp thông tin từ trang web với dữ liệu trên điện thoại cá nhân – chẳng hạn như danh bạ, lịch hay vị trí trên bản đồ – để cung cấp chính xác hơn cho người khác. Với Android, người phát triển có thể xây dựng một ứng dụng mà cho phép người dùng xem vị trí của những người bạn và thông báo khi họ đang ở vị trí lân cận. Tất cả được lập trình dễ dàng thông qua sự hỗ trợ của MapView và dịch vụ định vị toàn cầu GPS. Dễ dàng và nhanh chóng xây dựng ứng dụng Android cung cấp bộ thư viện giao diện lập trình ứng dụng đồ sộ và các công cụ để viết các ứng dụng phức tạp. Ví dụ, Android có thể cho phép người phát triển biết được vị trí của thiết bị và cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau để có thể tạo nên mạng xã hội chia sẻ ngang hàng rộng khắp. Thêm nữa, Android còn bao gồm một bộ công cụ đầy đủ giúp cho việc phát triển trở nên dễ dàng. Kiến trúc của nền tảng Android Kiến trúc tổng quát Android bao gồm bốn thành phần sau, theo [8]: Hệ điều hành Thư viện và các giao diện lập trình ứng dụng Khung ứng dụng Ứng dụng Hệ điều hành Nhân Linux trên Android Android sử dụng nhân Linux 2.6 làm nhân cho các dịch vụ hệ thống như bảo mật, quản lý bộ nhớ, quản lý tiến trình (xử lý tiến trình, đa luồng), ngăn xếp mạng và trình điều khiển thiết bị (giao tiếp USB, giao tiếp hồng ngoại, không đây, v.v…). Nhân Linux này cũng có vai trò như một lớp trừu tượng giữa phần cứng và phần mềm. Thư viện và các giao diện lập trình ứng dụng Android có một thư viện khá phong phú [9] cung cấp sẵn để người lập trình có thể sử dụng. Hình 4 là sơ đồ tóm tắt về hệ thống thư viện này. Thư viện lâp trình ứng dụng trên Android Android runtime Android có một tập các thư viện nòng cốt để cung cấp hầu hết các chức năng sẵn có trong thư viện cốt lõi của ngôn ngữ lập trình Java. Mỗi ứng dụng Android đều chạy trong tiến trình của nó, với mỗi máy ảo Dalvik riêng. Dalvik được viết để thiết bị có thể chạy nhiều máy ảo Dalvik một cách hiệu quả. Máy ảo Dalvik thực thi các tập tin thực thi Dalvik (.dex) đã được nén lại. Máy ảo Dalvik dựa trên thanh ghi, chạy các lớp được biên dịch bằng bộ biên dịch ngôn ngữ Java và chuyển sang định dạng .dex bằng công cụ “dx”. Máy ảo Dalvik dựa trên nhân của Linux với các chức năng bên dưới như phân luồng và quản lý bộ nhớ mức thấp. Bộ thư viện Android cung cấp một tập các thư viện C/C++ được các thành phần của Android sử dụng khác nhau. Khung ứng dụng Android mang lại nhiều khả năng cho những người phát triển. Sau đây là một vài thư viện cơ bản: Hệ thống thư viện C: một dẫn xuất của hệ thống thư viện C chuẩn cho những thiết bị nhúng trên nền Linux. Thư viện đa phương tiện: sử dụng nhân mở PacketVideo, hỗ trợ nhiều định dạng âm thanh, hình ảnh và cả video, bao gồm Mpeg4, H264, MP3, ACC, ẢM, JPG và PNG. Surface manager: quản lý việc truy cập tới các hệ thống hiển thị con và việc kết hợp của các lớp đồ họa 2 chiều, 3 chiều từ nhiều ứng dụng. Thư viện cơ sở Web: một máy trình duyệt web hiện đại tận dụng sức mạnh của trình duyệt Android, cho phép nhúng cửa sổ duyệt web cho ứng dụng. SGL (Scalable Graphics Library): cỗ máy đồ họa 2D của Android. Thư viện 3D: được cài đặt trên dựa trên API của OpenGL ES 1.0; thư viện bao gồm cả bộ cảm nhận gia tốc phần cứng 3D, tối ưu hóa các phần mềm 3D. FreeType: thư viện font chữ ảnh nhị phân và véc tơ. SQLite: là thư viện truy xuất cơ sở dữ liệu nhỏ, mạnh, có sẵn trong mọi ứng dụng Android. Khung ứng dụng Khung ứng dụng Android cho phép người phát triển có toàn quyền truy xuất vào các API khung được sử dụng bởi các ứng dụng nòng cốt. Kiến trúc ứng dụng được thiết kế để đơn giản hóa việc sử dụng lại các thành phần, mỗi ứng dụng có thể cho phép các ứng dụng khác khả năng sử dụng các thành phần này. Điều này giống với kỹ thuật cho phép người dùng đặt lại các thành phần. Dưới đây là tất cả các ứng dụng của hệ thống và các dịch vụ: Tập hợp phong phú của các Views sử dụng để xây dựng các ứng dụng, bao gồm các list, các grid, các text box, các button và thậm chí nhúng cả trình duyệt web. Content Providers cho phép các ứng dụng truy xuất dữ liệu từ ứng dụng khác (ví dụ như danh bạ), hay chia sẻ dữ liệu. Resource Manager cung cấp truy cập tới tài nguyên không phải mã nguồn như là các tập tin lưu các xâu, tập tin đồ họa, hay tập tin bố cục giao diện. Notification Manager cho phép các ứng dụng hiển thị các thông báo trên thanh trạng thái. Activity Manager quản lý vòng đời của các ứng dụng (từ khi chúng sinh ra, được thực thi, chuyển sang trạng thái chờ, gọi thực thi lại và kết thúc). Ứng dụng Các ứng dụng trên Android Đây là lớp trên cùng của kiến trúc nền tảng Android. Android sẽ hoạt động với một bộ các ứng dụng bao gồm ứng dụng thư điện tử, gửi tin nhắn, lịch, bản đồ, trình duyệt web, danh bạ v.v… Tất cả các ứng dụng được viết bằng ngôn ngữ Java. Các ứng dụng này có thể được cung cấp sẵn hoặc được phát triển bởi những lập trình viên. Các thành phần của ứng dụng Một ứng dụng trên Android được cấu thành từ bốn thành phần cơ bản sau: Activities (Hoạt động) Services Broadcast Receivers Content Provider Các thành phần này không nhất thiết phải có mặt đầy đủ trong ứng dụng. Chúng ta có thể xem các thành phần nào được sử dụng trong ứng dụng bằng việc xem khai báo trong file AndroidManifest.xml. Hoạt động (Activity) Khái niệm Một hoạt động là một giao diện người dùng trực quan mà người dùng có thể thực hiện trên đó mỗi khi được kích hoạt. Một ứng dụng có thể có nhiều hoạt động và chúng có thể gọi đến nhau chuyển giữa các hoạt động với nhau. Mỗi activity là một dẫn xuất của lớp android.app.Activity. Mỗi hoạt động có một cửa sổ để vẽ lên. Thông thường cửa sổ này phủ đầy màn hình, ngoài ra nó cũng có thể có thêm các cửa sổ con khác như là hộp thoại…Nội dung của cửa sổ của hoạt động được cung cấp bởi một hệ thống cấp bậc các View (là đối tượng của lớp Views). Vòng đời của hoạt động Các hoạt động trong hệ thống được quản lý bởi một cấu trúc dữ liệu ngăn xếp. Khi có một hoạt động được khởi tạo, nó được đẩy vào trong ngăn xếp, chuyển sang trạng thái thực thi và hoạt trộng trước đó sẽ chuyển sang trạng thái chờ. Hoạt động này chỉ trở lại trang thái kích hoạt khi mà hoạt động vừa khởi tạo kết thúc việc thực thi. Một hoạt động có ba trạng thái chủ yếu đó là: Nếu hoạt động được hiển thị ngoài cùng của màn hình (hoạt động này nằm trên đỉnh ngăn xếp hoạt động), nó ở trong trạng thái thực thi. Khi bị chiếm mất quyền điều khiển nhưng vẫn được hiển thị trên màn hình thì một hoạt động sẽ chuyển sang trạng thái tạm dừng. Các thông tin về trạng thái và các dữ liệu mà hoạt động đang sử dụng vẫn được lưu giữ (bởi chương trình quản lý của hệ thống) nhưng khi hệ thống rơi vào trạng thái thiếu bộ nhớ thì những thông tin trên có thể bị giải phóng. Khi một hoạt động đang ở trạng thái dừng hoặc tạm dừng, hệ thống có thể xóa bỏ hoạt động khỏi bộ nhớ thông qua việc yêu cầu hoạt động này kết thúc. Biểu đồ sau mô tả trạng thái trong vòng đời của một hoạt động. Hình chữ nhật viên còn thể hiện các phương thức Callback mà chúng ta có thể khai báo để gọi thực thi một số thao tác khi hoạt động chuyển sang trạng thái khác (phương thức Callback là phương thức được gọi lại bởi một phương thức khác khi có một sự kiện xảy ra). Các trạng thái chính của một hoạt động được thể hiện bởi các hình viên thuốc. Vòng đời của một hoạt động Vòng đời của một hoạt động có thể được thể hiện trong những quá trình sau: Toàn bộ thời gian sống của một hoạt động bắt đầu từ lời gọi đầu tiên tới phương thức onCreate (Bundle) tới lời gọi phương thức onDestroy(). Trong quá trình này, một hoạt động sẽ khởi tạo lại tất cả các tài nguyên cần sử dụng trong phương thức onCreate() và giải phóng chúng khi phương thức onDestroy() được thực thi. Thời gian sống có thể nhìn thấy của một hoạt động bắt đầu từ lời gọi tới phương thức onStart(), cho tới khi phương thức onStop() của nó được thực thi. Toàn bộ các tài nguyên đang được sử dụng bởi hoạt động vẫn tiếp tục được lưu giữ, người dùng có thể thấy giao diện nhưng không tương tác được với hoạt động do trong qua trình này hoạt động không ở trạng thái chạy tiền cảnh. Thời gian sống tiền cảnh của một hoạt động là quá trình bắt dầu từ khi có lời gọi tới phương thức onResume() và kết thúc bằng lời gọi tới phương thức onPause(). Trong thời gian này, hoạt động chạy ở tiền cảnh và có thể tương tác với người dùng. Dịch vụ Khái niệm Một dịch vụ (service) là các đoạn mã được thực thi ngầm bởi hệ thống mà người sử dụng không thấy được. Ví dụ như một chương trình chơi nhạc, sẽ có vài hoạt động cho phép người dùng duyệt danh sách các bài hát và lựa chọn bài nào để phát. Tuy nhiên, chức năng chơi nhạc không được thiết kế như một hoạt động bởi chúng ta sẽ muốn chuyển qua cửa sổ khác, như khi soạn tin nhắn thì bài nhạc vẫn tiếp tục được chơi. Trong trường hợp này, ứng dụng chơi nhạc sẽ khởi tạo một dịch vụ bằng cách sử dụng phương thức Context.startService(). Một ứng dụng có thể dễ dàng thực hiện liên kết tới một dịch vụ đang chạy (thậm chí khởi động nếu nó chưa thực thi) bằng phương thức Context.bindService(). Khi đó dịch vụ này sẽ cung cấp cho ứng dụng cơ chế để giao tiếp với chúng thông qua giao diện gọi là IBinder (đối với dịch vụ chơi nhạc có thể cho phép dừng hoặc chuyển qua bài nhạc kế tiếp). Vòng đời của một dịch vụ Vòng đời của một dịch vụ được hiểu là quá trình hoạt động từ khi nó được tạo ra cho tới khi bị loại khỏi hệ thống. Có hai cách thức để một dịch vụ có thể được chạy trong hệ thống: Khi hệ thống có lời gọi tới phương thức Context.startService(). Trong trường hợp này, dịch vụ sẽ được thực hiện liên tục cho tới khi hệ thống gọi phương thức Context.stopService(). Khi các ứng dụng gọi phương thức Context.bindService() để tạo kết nối với dịch vụ (dịch vụ sẽ được khởi tạo nếu tại thời điểm đó nó đang không hoạt động). Ứng dụng sẽ nhận được một đối tượng IBinder do dịch vụ trả lại để có thể gọi các phương thức Callback phù hợp để truy cập tới các trạng thái của dịch vụ. Nếu do lời gọi Context.bindService() mà dịch vụ được khởi tạo thì nó sẽ được thực thi cho tới khi nào kết nối trên (tức là đối tượng IBinder) vẫn còn tồn tại. Bộ nhận quảng bá (Broadcast receivers) Khái niệm Bộ nhận quảng bá là một thành phần không làm gì cả nhưng nó nhận và phản hồi lại các thông báo quảng bá. Nhiều quảng bá có nguồn gốc từ mã hệ thống, ví dụ thông báo thay đổi múi giờ, pin yếu, ảnh đã chụp hay thay đổi ngôn ngữ. Các ứng dụng có thể khởi động quảng bá, ví dụ để các ứng dụng khác biết rằng dữ liệu đã được tải về xong trên thiết bị và sẵn sàng sử dụng. Một ứng dụng có thể có bất kỳ số lượng bộ nhận quảng bá nào để nhận những thông báo quan trọng với nó. Tất cả các bộ nhận quảng bá được kế thừa từ lớp BroadcastReceiver. Bộ nhận quảng bá không có giao diện. Tuy nhiên, chúng có thể khởi động một hoạt động để đáp lại thông tin mà nó nhận được, hay chúng có thể sử dụng NotificationManager để thông báo người dùng biết. Các thông báo có thể được sự chú ý của người dùng theo các cách các nhau như là sáng màn hình, rung thiết bị, bật âm thanh nào đấy… Thông thường, chúng đặt thông báo trên thanh trạng thái, nơi người dùng có thể nhận được thông báo. Content provider Khái niệm Các ứng dụng có thể lưu trữ dữ liệu của mình trong các tập tin hoặc sử dụng cơ sở dữ liệu SQLite sẵn có v.v… Content Provider có chức năng cung cấp một tập hợp các phương thức cho phép một ứng dụng có thể lưu trữ và lấy dữ liệu được quản lý bởi content provider đó. Content Provider là một đặc trưng riêng của Android, nhờ đó mà các ứng dụng có thể chia sẻ dữ liệu với nhau một cách dễ dàng Các thành phần kích hoạt (các Intent) Content provider được kích hoạt khi chúng được gọi từ một ContentResolver. Ba thành phần khác (hoạt động, dịch vụ và bộ nhận quảng bá) được kích hoạt bởi thông điệp không đồng bộ từ các intent. Một intent là một đối tượng có kiểu Intent chứa nội dung của thông điệp. Với các hoạt động và dịch vụ, nó gọi tên hành động được yêu cầu và xác định URI của dữ liệu tác động tới ở giữa. Ví dụ, nó có thể truyền tải một yêu cầu cho một hoạt động hiển thị một ảnh cho người dùng hay cho phép người dùng sửa văn bản. Với bộ nhận quảng bá, đối tượng Intent gọi tên của hành động được thông báo. Ví dụ, bộ nhận quản bá có thể thông báo các phần nó quan tâm là nút chụp ảnh đã được bấm. Có vài phương thức cho việc kích hoạt mỗi thành phần: Một hoạt động được khởi chạy thông qua một đối tượng Intent Context.startActivity() hay Activity.startActivityForResult(). Hoạt động đáp lại có thể theo dõi intent được tạo ra đó bằng phương thức getIntent() và cập nhật thông qua phương thức setIntent(Intent). Android gọi phương thức onNewIntent() để bỏ qua các intent đến trước nó. Một hoạt động thường bắt đầu hoạt động khác. Nếu nó muốn trả lại kết quả hoạt động nó đã khởi chạy, nó sẽ gọi phương thức startActivityForResult() thay cho phương thức startActivity(). Ví dụ, nếu nó khởi chạy một hoạt động mà cho phép người dùng lấy một ảnh, nó có thể muốn lấy kết quả của ảnh được chọn. Kết quả được trả về trong một đối tượng Intent thông qua phương thức onActivityResult(). Một dịch vụ được bắt đầu thông qua một đối tượng Intent là Context.startService(). Android gọi phương thức onStart() của dịch vụ và thông qua đối tượng Intent của nó. Tương tự, một intent có thể thông qua Context.bindService() để thiết lập một kết nối liên tục giữa các thành phần và dịch vụ đích. Dịch vụ nhận đối tượng Intent qua lời gọi onBind() (nếu dịch vụ chưa được chạy, bindService() có thể chọn bắt đầu nó). Cho ví dụ, một hoạt động có thể thiết lập kết nối với dịch vụ chơi nhạc đề cập ở phần trước để nó có thể cung cấp cho người dùng giao diện sử dụng để điều khiển chơi lại. Hoạt động sẽ gọi bindService để thiết lập kết nối và sau đó gọi phương thức đã định nghĩa bởi dịch vụ để áp dụng chơi lại ca khúc. Một ứng dụng có thể khởi tạo một quảng bá thông qua đối tượng Intent bằng phương thức như Context.setBroadcast(), Context.setOrderedBroadcast() và Context.sendStickyBroadcast(). Android chuyển những intent tới tất cả các bộ nhận quảng bá nào quan tâm bằng việc gọi phương thức onReceive() của nó. Ngắt một thành phần Một hoạt động có thể bị ngắt thông qua việc gọi phương thức finish(). Một hoạt động có thể tắt một hoạt động khác (hoạt động đó được khởi động với lời gọi startActivityForResult()) bằng việc gọi finishActivity(). Để ngắt một dịch vụ chúng ta có thể sử dụng phương thức stopSelf(), hoặc bằng cách gọi Context.stopService(). Content provider được kích hoạt chỉ khi nó đáp lại yêu cầu từ một ContentResolver. Bộ nhận quảng bá được kích hoạt chỉ khi nó đáp lại một thông điệp quảng bá. Chúng ta không cần thiết phải tắt các thành phần này. Tập tin khai báo (manifest) Trước khi có thể khởi chạy một ứng dụng thành phần, nó phải xem ứng dụng bao gồm những thành phần nào. Thêm nữa, các ứng dụng khai báo các thành phần của nó trong một tập tin khai báo để đóng gói lại vào trong gói Android (tập tin .apk chứa các mã nguồn, tập tin và tài nguyên). Tập tin này có cấu trúc của tập tin XML và luôn có tên là AndroidManifest.xml trong mọi ứng dụng. Nó làm một số thứ như thêm và khai báo các thành phần của ứng dụng, tên các thư viện ứng dụng cần liên kết tới (ngoài thư viện chuẩn của Android) và xác định các quyền cho ứng dụng. Tuy nhiên, nhiệm vụ chính của tập tin khai báo là khai báo các thành phần của ứng dụng. Một hoạt động có thể được khai báo như sau: <activity android:name="com.example.project.FreneticActivity" android:icon="@drawable/small_pic.png" android:label="@string/freneticLabel" . . . > . . . Thuộc tính “name” của phần tử là tên các lớp con lớp Activity đã được cài đặt, thuộc tính “icon” và “label” trỏ đến tập tin tài nguyên chứa biểu tượng và nhãn được hiển thị cho người dùng. Các thành phần khác được khai báo theo cách tương tự: dịch vụ, bộ nhận quảng bá và content provider. Các hoạt động, dịch vụ và content provider có thể cùng được khai báo trong tập tin khai báo hoặc có thể được tạo tự động trong mã (như đối tượng BroadcastReceiver) và được đăng ký với hệ thống bằng cách gọi Context.registerReceiver(). Bộ lọc Intent Một đối tượng Intent có thể có tên rõ ràng trong thành phần đích. Nếu có, Android sẽ tìm thành phần đó (dựa trên khai báo trong tập tin khai báo) và kích hoạt nó. Nhưng nếu đích có tên không rõ ràng, Android phải xác định thành phần nào thích hợp nhất để đáp lại intent. Nó thực hiện so sánh đối tượng Intent với bộ lọc intent trong các đích có khả năng. Một thành phần của bộ lọc intent cho Android biết loại intent thành phần nào cần xử lý. Giống các thông tin cơ bản, chúng được khai trong tập tin khai báo. Đây là một ví dụ để thêm hai bộ lọc intent cho một hoạt động. <activity android:name= "com.example.project.FreneticActivity" android:icon="@drawable/small_pic.png" android:label="@string/freneticLabel" . . . > <action android:name= "android.intent.action.MAIN" /> <category android:name= "android.intent.category.LAUNCHER" /> <action android:name= "com.example.project.BOUNCE" /> <category android:name= "android.intent.category.DEFAULT" /> . . . Bộ lọc đầu tiên – là sự kết hợp của hành động “android.intent.action.Main” và danh mục “android.intent.category.LAUNCHER” – là một ví dụ phổ biến. Nó đánh dấu lại một Intent và mô tả lại cho bộ khởi chạy ứng dụng, đặt vào trong danh mục các ứng dụng trên điện thoại. Nói theo cách khác, hoạt động làm lối vào cho ứng dụng sẽ được khởi chạy, người dùng sẽ thấy khi chọn khởi chạy ứng dụng. Bộ lọc thứ hai được khai báo để hoạt động có thể thực thi trên một kiểu dữ liệu đặc biệt. Một thành phần có thể có bao nhiêu số bộ lọc intent tùy thích, mỗi một cái lại được khai báo khác nhau cho các khả năng. Nếu nó không có một bộ lọc nào, nó có thể được được kích hoạt bởi các intent khác gọi đến. Để tạo và đăng ký một bộ nhận quảng bá trong mã nguồn, bộ lọc intent tạo thẳng một đối tượng giống đối tượng IntentFilter. Tất cả các bộ lọc khác đều được cài đặt trong tập tin khai báo. Công cụ hỗ trợ lập trình Android Bộ công cụ phát triển phần mềm Android SDK gồm nhiều công cụ trợ giúp cho việc phát triển ứng dụng di động trên nền tảng Android. Thành phần quan trọng nhất của bộ công cụ này là trình giả lập Android và bộ plug-in phát triển ứng dụng Android trên Eclipse ADT, bên cạnh đó bộ SDK cũng bao gồm các công cụ khác cho việc gỡ rối, đóng gói và cài đặt ứng dụng trên trình giả lập và trên thiết bị. Trình giả lập Android: Thực chất đây là một chương trình mô phỏng một thiết bị di động ảo trên máy tính. Chúng ta có thể sử dụng bộ giả lập này để thiết kế gỡ rối và kiểm tra ứng dụng của mình như trên thiết bị trước khi đưa chương trình vào thiết bị thật. Android Development Tools Plugin (cho Eclipse) viết tắt là ADT, Plugin này hỗ trợ cho việc tạo và gỡ rối các ứng dụng và sử dụng môi trường phát triển tích hợp Eclipse trở nên dễ dàng hơn. Trình gỡ rối Dalvik Debug Monitor Service (DDMS): giúp quản lý các tiến trình trong bộ giả lập hoặc thiết bị và trợ giúp việc gỡ rối ứng dụng. Có thể sử dụng công cụ này để hủy các tiến trình, chọn một tiến trình cụ thể để gỡ rối, sinh các dữ liệu truy vết, xem bộ nhớ heap và thông tin về các luồng, chụp ảnh màn hình của trình giả lập. Android Debug Bridge (adb): Công cụ này cho phép cài đặt các tập tin .apk trên bộ giả lập hoặc thiết bị, đồng thời hỗ trợ truy cập hai đối tượng này từ cửa sổ dòng lệnh. Android Asset Packaging Tool (aapt): Công cụ để tạo tập tin .apk chứa các mã nhị phân và tài nguyên của một ứng dụng Android. sqlite3: Đây là công cụ để truy cập các tập tin dữ liệu SQLite được tạo ra và sử dụng bởi một ứng dụng Android. dx: Đây là công cụ biên dịch các tập tin .class thành mã bytecode chạy trên máy ảo Dalvik (lưu trữ dưới dạng tập tin .dex). mksdcard: Giúp tạo một tập tin ảnh lưu trữ dữ liệu mà ta có thể sử dụng trên bộ giả lập, để mô phỏng sự có mặt của một thẻ nhớ ngoài (như thẻ SD). Android Virtual Devices (AVD): Cho phép chúng ta có thể tạo cấu hình thiết bị ảo, mô phỏng các đặc điểm của bộ giả lập Android. Với mỗi cấu hình, ta có thể xác định nền tảng cho nó chạy, tùy chỉnh phần cứng hay giao diện sử dụng. Mỗi tùy chỉnh của AVD sẽ như một thiết bị độc lập với dữ liệu lưu trữ của nó, thẻ nhớ SD, v.v… Mã vạch, mã QR và thư viện Zxing Trong nội dụng của chương này, khóa luận sẽ đi trình bày khái niệm về mã vạch, các ứng dụng của mã vạch ngày nay, tiếp đến là giới thiệu một mã vạch hai chiều rất mạnh, đấy chính là mã vạch QR, gọi tắt là mã QR. Chương này cũng giới thiệu về thư viện mã nguồn mở Zxing có thể đọc nhiều định dạng mã vạch. Mã vạch Khái niệm Mã vạch [10] là sự thể hiện thông tin trong các dạng nhìn thấy trên các bề mặt mà máy móc có thể đọc được. Nguyên thủy thì mã vạch lưu trữ dữ liệu theo bề rộng của các vạch được in song song cũng như của khoảng trống giữa chúng, nhưng ngày nay chúng còn được in theo các mẫu của các điểm, theo các vòng tròn đồng tâm hay chúng ẩn trong các hình ảnh. Mã vạch có thể được đọc bởi các thiết bị quét quang học gọi là máy đọc mã vạch hay được quét từ hình ảnh bằng các phần mềm chuyên biệt. Nội dung của mã vạch là thông tin về sản phẩm như: Nước sản xuất, tên doanh nghiệp, lô, tiêu chuẩn chất lượng đăng ký, thông tin về kích thước sản phẩm, nơi kiểm tra... Ứng dụng Mã vạch (và các thẻ khác mà máy có thể đọc được như RFID) được sử dụng ở những nơi mà các đồ vật cần phải đánh số với các thông tin liên quan để các máy tính có thể xử lý. Thay vì việc phải đánh một chuỗi dữ liệu vào phần nhập liệu của máy tính thì người thao tác chỉ cần quét mã vạch cho thiết bị đọc mã vạch. Chúng cũng làm việc tốt trong điều kiện tự động hóa hoàn toàn, chẳng hạn như trong luân chuyển hành lý ở các sân bay. Các dữ liệu chứa trong mã vạch thay đổi tùy theo ứng dụng. Trong trường hợp đơn giản nhất là một chuỗi số định danh được sử dụng như là chỉ mục trong cơ sở dữ liệu trong đó toàn bộ các thông tin khác được lưu trữ. Các mã EAN-13 và UPC tìm thấy phổ biến trên hàng bán lẻ làm việc theo phương thức này. Trong các trường hợp khác, mã vạch chứa toàn bộ thông tin về sản phẩm, mà không cần cơ sở dữ liệu ngoài. Điều này dẫn tới việc phát triển mã vạch tượng trưng mà có khả năng biểu diễn nhiều hơn là chỉ các số thập phân, có thể là bổ sung thêm các ký tự hoa và thường của bảng chữ cái cho đến toàn bộ bảng mã ký tự ASCII và nhiều hơn thế. Việc lưu trữ nhiều thông tin hơn đã dẫn đến việc phát triển của các ma trận mã (một dạng của mã vạch 2D), trong đó không chứa các vạch mà là một lưới các ô vuông. Các mã vạch cụm là trung gian giữa mã vạch 2D thực thụ và mã vạch tuyến tính và chúng được tạo ra bằng cách đặt các mã vạch tuyến tính truyền thống trên các loại giấy hay các vật liệu có thể in ấn mà cho phép có nhiều hàng. Mã QR Khái niệm Mã QR [11] là một mã ma trận (hay mã vạch hai chiều) được phát triển bởi công ty Denso Wave (Nhật Bản) vào năm 1994. Chữ "QR" xuất phát từ "Quick Response", trong tiếng Anh có nghĩa là đáp ứng nhanh, vì người tạo ra nó có ý định cho phép mã được giải mã ở tốc độ cao. Các mã QR được sử dụng phổ biến nhất ở Nhật Bản và hiện là loại mã hai chiều thông dụng nhất ở Nhật Bản. Hoa văn định vị Vùng dữ liệu Mô-đun Một ảnh mã QR Mặc dù lúc đầu mã QR được dùng để theo dõi các bộ phận trong sản xuất xe hơi, hiện nay nó được dùng trong quản lý kiểm kê ở nhiều ngành khác nhau. Gần đây hơn, phần mềm đọc mã QR đã được cài vào điện thoại di dộng có gắn camera (camera phone) ở Nhật. Điều này đưa đến các ứng dụng mới và đa dạng hướng về người tiêu dùng, nhằm làm đơn giản việc nhập dữ liệu vào điện thoại di động, vốn không mấy hấp dẫn. Mã QR cũng được thêm vào danh thiếp, làm đơn giản đi rất nhiều việc nhập dữ kiện cá nhân của người mới quen vào sổ địa chỉ trên điện thoại di động. Người dùng có chương trình thu tín hiệu (capture program) và máy tính có giao diện RS-232C có thể dùng máy quét ảnh (scanner) để thu dữ liệu. Tiêu chuẩn Nhật Bản cho các mã QR, JIS X 0510, được công bố vào tháng giêng năm 1999 và Tiêu chuẩn Quốc tế ISO tương ứng, ISO/IEC18004, được chấp thuận vào tháng sáu năm 2000. Khả năng lưu trữ Khả năng lưu trữ dữ liệu mã QR Số đơn thuần Tối đa 7.089 kí tự Số và chữ cái in Tối đa 4.296 kí tự Số nhị phân (8 bit) Tối đa 2.953 byte Kanji/Kana Tối đa 1.817 kí tự Khả năng sửa chữa lỗi Mức L 7% số từ mã (codeword) có thể được phục hồi. Mức M 15% số từ mã có thể được phục hồi. Mức Q 25% số từ mã có thể được phục hồi. Mức H 30% số từ mã có thể được phục hồi. Thư viện Zxing Khái niệm Zxing [12] (viết tắt của “zebra crossing”) là một thư viện mã nguồn mở, xử lý nhiều định dạng mã vạch 1 chiều và 2 chiều, được cài đặt bằng Java. Mục đích của thư viện này là sử dụng máy ảnh trên điện thoại di động để chụp và giải mã các mã vạch trên thiết bị, không cần phải kết nối với máy chủ. Hiện tại thư viện hỗ trợ các định dạng mã vạch sau: UPC-A và UPC-E EAN-8 và EAN-13 Code 39 Code 128 QR Code Data Matrix ITF Thư viện này được chia làm nhiều phần, các phần sau vẫn đang được hỗ trợ và phát triển thường xuyên: core: là phần lõi thư viện giải mã và là phần chính của toàn bộ dự án. javase: ứng dụng khách cho J2SE. android: ứng dụng khách cho Android. androidtest: chương trình demo trên Android. android-integration: thư viện hỗ trợ tích hợp Barcode Scanner (bộ quét mã vạch) thông qua Intent cho Android. zxingorg: mã nguồn của trang zxing.appspot.com: mã nguồn của trang web tạo mã vạch Các mô đun sau được đóng góp và phát triển không thường xuyên: javame: ứng dụng khách cho JavaME. csharp: thư viện cho C#. cpp: thư viện cho C++. rim: ứng dụng khách cho RIM/Blackberry. iphone: ứng dụng khách cho iPhone (chỉ hỗ trợ mã QR). bug: ứng dụng khách cho BugLabs's BUG. symbian: thư viện cho Symbian. Cách sử dụng Giải mã Việc sử dụng thư viện Zxing khá dễ dàng [13]. Đầu tiên, phải khởi tạo một đối tượng thuộc lớp com.google.zxing.Reader. Chúng ta có thể sử dụng đối tượng thuộc lớp MultiFormatReader để đọc tất cả các định dạng mã vạch mà thư viện hỗ trợ. Reader reader = new MultiFormatReader(); Nếu muốn đọc mã QR, ta có thể cài đặt để đọc theo mã QR. Ta có thể khởi tạo như sau: Reader reader = new QRCodeReader(); Tiếp đến ta cần xác định ảnh để giải mã. Reader sẽ đọc từ một đối tượng được cài đặt từ lớp com.google.zxing.MonchromeBitmapSource, đây là một lớp trừu tượng cho các lớp mô tả hình ảnh. Trong Java SE thư viện có sẵn lớp java.awt.BufferedImage, ta cài đặt như sau: BufferedImage myImage = ...;MonochromeBitmapSource source = new BufferedImageMonochromeBitmapSource(myImage); Trong thư viện Android không có lớp java.awt.BufferedImage, ta cài đặt như sau: Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeResource( getResources(), R.drawable.barcode); MonochromeBitmapSource source = newRGBMonochromeBitmapSource(bmp); Nếu ảnh là một resource (tài nguyên), R.drawable.barcode là đối tượng xác định tài nguyên đó. Hoặc ta có thể dùng như sau: Bitmap bmp = BitmapFactory.decodeFile("file_path"); MonochromeBitmapSource source = new RGBMonochromeBitmapSource(bmp); Nếu ảnh là một tập tin ngoài, file_path là đường dẫn tới tập tin đó. Giải mã Result result = reader.decode(source); Trong đó: result: là đối tượng thuộc lớp com.google.zxing.Result. Lớp Result này cung cấp các phương thức để lấy giá trị byte hoặc chuỗi được mã hóa trong mã vạch nếu có. Ví dụ: String text = result.getText(); byte[] rawBytes = result.getRawBytes(); BarcodeFormat format = result.getBarcodeFormat(); ResultPoint[] points = result.getResultPoints(); Trong đó: result: là đối tượng thuộc lớp com.google.zxing.MonochromeBitmapSource. Cuối cùng, bộ giải mã hỗ trợ một hệ thống “gợi ý” giúp chúng ta giải mã hiệu quả hơn, hoặc giảm độ chính xác để tăng tốc độ. Ví dụ, gợi ý “TRY_HARDER” sẽ yêu cầu bộ giải mã tăng nhiều thời gian hơn cho việc nhận dạng mã vạch: Hashtable hints = new Hashtable(); hints.put(DecodeHintType.TRY_HARDER, Boolean.TRUE); Result result = reader.decode(source, hints); Mã hóa một chuỗi ra ảnh mã QR Tự gọi: để mã hóa một chuỗi ra ảnh mã QR, ta chỉ việc tạo một Intent xác định hành động mã hóa, xác định loại và dữ liệu mã hóa sau đó gọi phương thức startActivity(). Ví dụ: Intent intent = new Intent("com.google.zxing.client.android.ENCODE"); intent.addCategory(Intent.CATEGORY_DEFAULT); intent.putExtra("ENCODE_TYPE", "TEXT_TYPE"); intent.putExtra("ENCODE_DATA","HELLO WORLD"); startActivity(intent); Sử dụng lớp IntentIntegrator Lớp IntentIntegrator cung cấp một phương thức đơn đơn giản là IntentIntegrator.shareText() để mã hóa một chuỗi ra mã QR. IntentIntegrator.shareText(activity, text); Quét mã vạch từ một chương trình khác thông qua Intent Tự gọi: nếu Barcode Scanner (bộ quét mã vạch) đã được cài đặt trên điện thoại Android, ta có thể cho nó quét và trả lại kết quả, chỉ việc thông qua một Intent. Ví dụ: public Button.OnClickListener mScan = new Button.OnClickListener() { public void onClick(View v) { Intent intent = new Intent("com.google.zxing.client.android.SCAN"); intent.putExtra("SCAN_MODE", "QR_CODE_MODE"); startActivityForResult(intent, 0); } }; Đoạn mã trên bắt sự kiện của một nút và gọi tới Intent của Barcode Scanner để quét mã QR. public void onActivityResult(int requestCode, int resultCode, Intent intent) { if (requestCode == 0) { if (resultCode == RESULT_OK) { String contents = intent.getStringExtra("SCAN_RESULT"); String format = intent.getStringExtra("SCAN_RESULT_FORMAT"); // Handle successful scan } else if(resultCode==RESULT_CANCELED) { // Handle cancel } } } } Đoạn mã trên bắt sự kiện trả về kết quả khi Barcode Scanner quét xong. Nếu quét thành công mã resultCode sẽ là RESULT_OK, nếu Intent bị hủy thì mã resultCode sẽ là RESULT_CANCELED. Sử dụng lớp IntentIntegrator Lớp IntentIntegrator gọi Barcode Scanner rất đơn giản thông qua hàm sau: IntentIntegrator.initiateScan(Activity); Để lấy giá trị trả về, lớp IntentIntegrator có hàm parseActivityResult protected void onActivityResult (int requestCode, int resultCode, Intent data) { switch(requestCode) { case IntentIntegrator.REQUEST_CODE: if (resultCode == RESULT_OK) { IntentResult scanResult = IntentIntegrator.parseActivityResult( requestCode,resultCode, data); if (scanResult != null) { String strContent=scanResult.getContents(); //do here } } } Xây dựng ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch Nội dung của chương này sẽ đi xây dựng ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch, một ứng dụng dựa trên nền tảng Android, sử dụng thư viện Zxing cùng mã vạch QR. Đặt vấn đề Đặt cho chúng ta một tình huống muốn truyền dữ liệu giữa hai thiết bị di động thông minh nhưng lại không có bất kỳ một kết nối nào liên kết chúng lại với nhau (do thiết bị một thiết bị có thể bị hỏng các chức năng Bluetooth, Wi-Fi, thẻ nhớ…). Khi ấy chúng không có một giải pháp truyền tin nào giữa 2 thiết bị này. Hoặc đặt trong tình huống thứ hai, đó là khi chúng ta muốn tạo một dịch vụ giá trị gia tăng phục vụ nhu cầu giải trí như tải nhạc chuông (ringtone), chúng ta có thể tạo một đoạn nhạc chuông nghe thử, giới thiệu cho bản nhạc chuông chính thức, có dung lượng rất nhẹ, khoảng vài kB. Chúng ta sẽ xây dựng một chương trình có khả năng truyền dữ liệu giữ hai điện thoại sử dụng nền tảng Android (G1 HTC Mobile) dựa trên các ảnh mã QR. Giải pháp Một điện thoại sẽ mã hóa một tập tin muốn truyền sang cho điện thoại kia sang các ảnh mã QR và hiển thị ra màn hình. Sau đó, điện thoại kia sẽ chụp lại từng ảnh theo thứ tự để giải mã các bức ảnh đó thành tập tin ban đầu trước khi bên điện thoại kia thực hiện mã hóa. Phân tích Các chức năng của hệ thống Encode (mã hóa) Mã hóa một tập tin Decode (giải mã) Giải mã từ các ảnh Giải mã từ các tập tin Help (trợ giúp) Hiển thị thông tin chương trình và cách sử dụng hệ thống Xác định tác nhân và ca sử dụng Hệ thống của chúng ta rất đơn giản, chỉ có chỉ có duy nhất một tác nhân. Đó chính là người sử dụng. Tác nhân tham gia hệ thống để thực hiện mã hóa một tập tin, giải mã các ảnh mã QR và xem trợ giúp. Mối quan hệ giữa tác nhân và các ca sử dụng Xác định các chức năng của hệ thống, ta có bảng mối quan hệ giữa tác nhân và các ca sử dụng sau: Mối quan hệ giữa tác nhân và các ca sử dụng Tác nhân Ca sử dụng User Người sử dụng Encode: quản lý chức năng mã hóa Decode: quản lý chức năng giải mã Help: trợ giúp về thông tin chương trình và cách sử dụng của hệ thống Từ đó ta có được biểu đồ ca sử dụng của hệ thống. Biểu đồ ca sử dụng hệ thống Ca sử dụng Encode Mục đích: Hiển thị cửa sổ chức năng mã hóa, cho phép người dùng nhập đường dẫn tới tập tin cần mã hóa và thực hiện kiểm tra đường dẫn và mã hóa tập tin đó. Tác nhân: Người sử dụng. Luồng sự kiện: Bảng hành động của tác nhân và phản ứng của hệ thống với ca sử dụng Encode Hành động của tác nhân Phản ứng của hệ thống 1. Chọn chức năng Encode 2. Hiển thị cửa sổ của chức năng mã hóa 3. Nhập đường dẫn của tập tin cần mã hóa. Nhấn nút Encode 4. Kiểm tra đường dẫn của tập tin. Thực hiện mã hóa, hiển thị các ảnh đã được mã hóa ra màn hình Ngoại lệ: Nếu người dùng nhập tập tin không tồn tại hoặc tập tin quá lớn thì hệ thống sẽ thông báo cho chúng ta và không thực hiện xử lý tiếp đến khi chúng ta nhập tập tin thỏa mãn. Thông tin đầu vào: là đường dẫn tập tin cần mã hóa. Thông tin đầu ra: các ảnh QR đã được mã hóa. Ca sử dụng Decode Mục đích: Hiển thị cửa sổ chức năng giải mã. Cho phép người dùng có thể chọn một trong hai chức năng con của chương trình đó là giải mã theo ảnh hoặc giải mã theo tập tin. Tác nhân: người sử dụng. Luồng sự kiện: Bảng hành động của tác nhân và phản ứng của hệ thống với ca sử dụng Decode Hành động của tác nhân Phản ứng của hệ thống 1. Chọn chức năng Decode 2. Hiển thị cửa sổ của chức năng giải mã 3. Nếu giải mã theo tập tin, nhập đường dẫn của tập tin đầu tiên cần cần giải mã. Chọn chức năng Decode Files 4. Kiểm tra đường dẫn của tập tin. Thực hiện giải mã các tập tin mã hóa và thông báo kết quả giải mã. 5. Nếu giải mã theo ảnh, chọn chức năng Decode Images 6. Thực hiện quét các ảnh mã QR. Thông báo kết quả giải mã. Ngoại lệ: Trong trường hợp giải mã theo tập tin. Nếu người sử dụng nhập tập tin không tồn tại, hoặc trong quá trình giải mã xảy ra lỗi, hệ thống sẽ thông báo và không tiếp tục thực hiện giải mã. Trong trường hợp giải mã theo ảnh. Nếu trong quá trình quét mã QR bị lỗi, nó sẽ thoát ra khỏi chế độ quét mã QR. Thông tin đầu vào: là đường dẫn tập tin ảnh QR đầu tiên hoặc các ảnh mã QR được quét. Thông tin đầu ra: tập tin gốc ban đầu Ca sử dụng Help Mục đích: hiển thị các thông tin về chương trình và cách sử dụng của hệ thống. Tác nhân: người sử dụng. Luồng sự kiện: Bảng hành động của tác nhân và phản ứng của hệ thống với ca sử dụng Help Hành động của tác nhân Phản ứng của hệ thống 1. Chọn chức năng Help 2. Hiển thị cửa hộp thoại thông tin chương trình và cách sử dụng của hệ thống Biểu đồ tuần tự Từ bảng các phân tích trên chúng ta xây dựng được các biểu đồ tuần tự thực thi các ca sử dụng tương ứng. Biểu đồ tuần tự của hệ thống Biểu đồ tuần tự của hệ thống Ca sử dụng Encode Từ đặc tả chi tiết ca sử dụng Encode ta có biểu đồ tuần tự biểu diễn các hành động xảy ra thứ tự theo thời gian giữa tác nhân người sử dụng và hệ thống khi người dùng sử dụng chức năng Encode một tập tin. Tác nhân: người sử dụng Lớp demo: là lớp giao diện hiển thị giao diện màn hình chính. Lớp encode: là lớp chính của ca sử dụng này, có chức năng tạo giao diện, điều khiển và gọi đến các lớp có liên quan. Lớp Base64: là lớp có chức năng mã hóa một mảng byte ra một xâu và ngược lại Lớp Thread: lớp này tạo một luồng chạy trong chương trình. Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Encode Ca sử dụng Decode Tác nhân: người sử dụng. Lớp demo: là lớp giao diện hiển thị giao diện màn hình chính. Lớp decode: là lớp chính của ca sử dụng này, có chức năng tạo giao diện, điều khiển và gọi đến các lớp có liên quan. Lớp Base64: là lớp có chức năng mã hóa một mảng byte ra một xâu và ngược lại. Lớp Thread: lớp này tạo một luồng chạy trong chương trình. Decode files Từ đặc tả chi tiết ca sử dụng Decode files ta suy ra biểu đồ tuần tự biểu diễn các hành động xảy ra thứ tự theo thời gian giữa tác nhân người sử dụng và hệ thống khi người sử dụng chức năng Decode files. Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Decode files Decode images Từ đặc tả chi tiết ca sử dụng Decode images ta có biểu đồ tuần tự biểu diễn các hành động xảy ra thứ tự theo thời gian giữa tác nhân người sử dụng và hệ thống khi người sửu dụng sử dụng chức năng Decode images. Biểu đồ tuần tự ca sử dụng Decode Images Biểu đồ hoạt động Biểu đồ hoạt động cho thấy rõ dòng hoạt động của hệ thống, gồm các trạng thái hoạt động, trong đó mỗi trạng thái sẽ chuyển sang một trạng thái khác khi một hoạt động tương ứng được thực hiện. Biểu đồ hoạt động của hệ thống Thiết kế Thiết kế lớp Dựa trên các phân tích trên từng ca sử dụng phần trên, ta có có thể thiết kế các lớp của hệ thống như sau: Các lớp demo, encode, decode và help là lớp dẫn xuất của lớp cơ sở Activity. Lớp demo: tạo giao diện chính của chương trình liên kết với các chức năng khác của ứng dụng như Encode, Decode, Help. Phương thức: onCreate() là phương thức Overide của lớp Activity, được gọi khi lớp này khởi tạo. onClick() là phương thức Overide của lớp Activity, được gọi khi có sự kiện nhấn nút xảy ra. Lớp encode: tạo giao diện cho ca sử dụng Encode, nhưng chức năng chính của lớp này là mã hóa một tập tin thành các ảnh mã QR. onCreate(): phương thức Overide của lớp Activity, được gọi khi lớp này khởi tạo. myProcess(): phương thức thực hiện gọi tới các phương thức doEncode() và updateResult(). doEncode(): phương thức thực hiện việc mã hóa một tập tin thành các ảnh mã QR. updateResult(): được gọi khi phương thức doEncode() thực hiện xong. onClick(): phương thức Overide của lớp Activity, được gọi khi có sự kiện nhấn nút xảy ra. showDialog(): phương thức hiển thị một hộp thoại thông báo cho người dùng các thông tin. checkFilePath(): phương thức kiểm tra tập tin có tồn tại hay không. fillRect(): phương thức tô màu cho ảnh. generateQRCodeImage(): phương thức tạo ảnh mã QR. Lớp decode: tạo giao diện cho ca sử dụng Decode, chức năng chính của lớp này là giải mã các tập tin ảnh và quét các ảnh QR để khôi phục lại tập tin ban đầu. Phương thức: onCreate(): phương thức Overide của lớp Activity, được gọi khi lớp này được khởi tạo. myProcess(): phương thức thực hiện việc gọi các phương thức doDecode() và updateResult(). doDecode(): phương thức thực hiện giải mã các tập tin ảnh QR về tập tin gốc ban đầu. updateResult(): phương thức này được gọi khi thực hiện xong phương thức doDecode(). onClick(): phương thức Overide của lớp Activity, được gọi khi có sự kiện nhấn nút xảy ra (ở đây là nút Decode). onActivityResult(): phương thức này là phương thức Overide của lớp cơ sở Activity được gọi sau khi kết thúc một Intent gọi đến Barcode Scanner (quét mã vạch). showDialog(): phương thức hiển thị một hộp thoại thông báo cho người dùng các thông tin. checkFilePath(): phương thức kiểm tra xem tập tin có tồn tại không. Lớp help: lớp này có nhiệm vụ hiển thị thông tin chương trình và hướng dẫn sử dụng các chức năng. Lớp Base64: lớp này có nhiệm vụ chuyển một mảng byte thành một xâu ký tự và ngược lại. Phương thức: encode(): mã hóa mảng byte thành xâu. decode(): giải mã xâu thành mảng byte. Lớp Thread: được gọi đến để tạo luồng chạy khi mã hóa hoặc giải mã. Biểu đồ lớp của hệ thống Thiết kế giao diện Với những phân tích ở trên ta có thể thiết kế giao diện các ca sử dụng như sau: Giao diện chính của chương trình Giao diện Encode Giao diện chính Decode Giao diện Help Thiết kế giao diện chương trình Kiểm thử chương trình Kiểm thử ca sử dụng Ta có ba ca sử dụng chính tương ứng với ba ca kiểm thử sau: Ca kiểm thử sử dụng mã hóa tập tin Chức năng: mã hóa một tập tin thành các ảnh mã QR. Đầu vào: đường dẫn của một tập tin. Đầu ra mong muốn: các tập tin ảnh mã QR. Bảng ca kiểm thử mã hóa tập tin ID Tình huống Kết quả Tồn tại Kiểu tập tin Kích thước tập tin (byte) Kết quả mong muốn Kết quả đạt được E1 Tồn tại Văn bản (txt) ≤ 4096 Mã hóa thành các tập tin ảnh mã QR Thành công E2 Tồn tại Nhị phân (PNG, MID…) ≤ 4096 Mã hóa thành các tập tin ảnh mã QR Thành công E3 Tồn tại Bất kỳ ≤184 - độ dài tên tập tin gốc Mã hóa thành 1 tập tin ảnh mã QR duy nhất Thành công E4 Tồn tại Bất kỳ >184 - độ dài tập gốc Mã hóa thành nhiều tập tin ảnh mã QR Thành công E5 Tồn tại Bất kỳ > 4096 Thông báo lỗi Thành công E6 Không tồn tại - - Thông báo lỗi Thành công Ca kiểm thử sử dụng giải mã tập tin Chức năng: giải mã các tập tin ảnh mã QR thành tập tin gốc ban đầu. Đầu vào: đường dẫn của tập tin ảnh mã QR đầu tiên được tạo ra. Đầu ra mong muốn: tập tin gốc ban đầu. Bảng ca kiểm thử giải mã tập tin ID Tình huống Kết quả Tập tin tồn tại Kiểu tập tin gốc Số lượng tập tin ảnh Kết quả mong muốn Kết quả đạt được DF1 Tồn tại Văn bản (txt) Bất kỳ Giả hóa thành tập tin ảnh văn bản ban đầu Thành công DF2 Tồn tại Nhị phân (PNG, MID…) Bất kỳ Giải hóa thành tập tin ảnh nhị phân ban đầu Thành công DF3 Tồn tại Bất kỳ 1 Giải mã thành tập tin ban đầu Thành công DF4 Tồn tại Bất kỳ >1 Giải mã thành tập tin ban đầu Thành công DF5 Có tập tin ảnh nào đó bị lỗi hoặc không tồn tại Bất kỳ Bất kỳ Thông báo lỗi Thành công Ca kiểm thử sử dụng giải mã ảnh Chức năng: giải mã các ảnh mã QR được quét nhờ Barcode Scanner (bộ quét mã vạch) thành tập tin gốc ban đầu. Đầu vào: các ảnh mã QR được quét qua bộ quét mã vạch. Đầu ra mong muốn: tập tin gốc ban đầu. Bảng ca kiểm thử giải mã ảnh ID Tình huống Kết quả Quét ảnh Thứ tự quét ảnh Số lượng ảnh Kết quả mong muốn Kết quả đạt được DI1 Thành công Theo thứ tự 1 Giả hóa thành tập tin ảnh văn bản ban đầu Thành công DI2 Thành công Theo thứ tự >1 Giải hóa thành tập tin ảnh nhị phân ban đầu Thành công DI3 Thành công Không theo thứ tự bất kỳ >1 Thông báo lỗi Thành công DI4 Thành công Không theo thứ tự trừ các ảnh đầu tiên và cuối cùng >1 Giải mã thành tập tin ban đầu Thành công DI5 Lỗi Bất kỳ Bất kỳ Thông báo lỗi Thành công Kết quả thực nghiệm Mã hóa Chương trình có thể mã hóa một tập tin có định dạng bất kỳ, từ dạng thuần văn bản đến dạng nhị phân thành các tập tin ảnh PNG. Ví dụ mã hóa tập tin ringtone.mid 2.2 kB. Mã hóa tập tin ringtone.mid Dưới đây là các ảnh của tập tin ringtone.mid đã được mã hóa ra các ảnh mã QR. ringtone.mid_1.png ringtone.mid_2.png ringtone.mid_3.png ringtone.mid_4.png ringtone.mid_5.png ringtone.mid_6.png ringtone.mid_7.png ringtone.mid_8.png ringtone.mid_9.png ringtone.mid_10.png ringtone.mid_11.png ringtone.mid_12.png Các ảnh mã QR được chương trình tạo ra từ tập tin MID ringtone.mid Giải mã Chương trình đã giải mã thành công các tập tin ảnh mã QR hoặc quét các ảnh này để tạo lại tập tin ban đầu trước khi mã hóa. Nhập đường dẫn Màn hình chờ giải mã Giải mã thành công Mở lại tập tin đã giải mã Một số hình ảnh về giải mã các tập tin ảnh Ứng dụng Chương trình đã thực hiện thành công vào việc truyền nhận tập tin giữa máy tính và điện thoại Android và giữa hai điện thoại Android với nhau… Hiện tại thực nghiệm vẫn đang tiến hành để hoàn thiện chương trình và có thể chuyển hướng phát triển sang hướng tiếp theo đó là truyền dữ liệu giữa hai thiết bị di động sử dụng hai nền tảng khác nhau (có thể là BlackBerry, Android, iPhone, Window Mobile, Symbian…) với nhau. Kết luận Khóa luận đã giới thiệu một số nghiên cứu trong thời gian qua về nền tảng Android và mã vạch của em, xây dựng thành công “Ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch” trên nền tảng Android phiên bản 1.1. Về lý thuyết, khóa luận này đã trình bày một số nghiên cứu về các nền tảng di động, đặc biệt là nền tảng Android, so sánh thấy được những điểm mạnh điểm yếu của nền tảng này so với các nền tảng di động khác cũng như tương lai của nền tảng Android. Khóa luận cũng đã giới thiệu về mã vạch, các ứng dụng của mã vạch hiện nay, bộ thư viện mã nguồn mở Zxing và cách sử dụng bộ thư viện này như thế nào. So với các khóa luận trước về di động, khóa luận này đi nghiên cứu sâu hơn về tìm hiểu các nền tảng di động hiện nay, so sánh, đánh giá được tiềm năng của mỗi nền tảng. Về nền tảng Android, cách đây một năm Android vẫn chưa có loại sản phẩm nào chạy nền tảng này, do đó khóa luận lần trước mới chỉ dừng ở thực nghiệm trên trình giả lập, sau một năm nền tảng Android đã có những thay đổi đáng kể (do Android vẫn đang trong quá trình hoàn thiện để cạnh tranh được với đối thủ iPhone), khóa luận lần này tiếp tục nghiên cứu sự thay đổi của nền tảng Android, thiên về kiến trúc là chủ yếu. Khóa luận cũng đưa ra được đánh giá và sự so sánh với các nền tảng khác như iPhone và các nền tảng khác… Về thực nghiệm, khóa luận đã ứng dụng công nghệ mã vạch QR và sử dụng bộ thư viện Zxing vào xây dựng thành công “Ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch” trên nền tảng Android, triển khai tốt trên điện thoại G1 HTC Mobile. Ứng dụng có khả năng lưu trữ và truyền thông tin giữa hai điện thoại G1 với nhau và giữa G1 với máy tính hay các vật hiển thị ảnh khác. Hướng phát triển tiếp theo sẽ là khảo sát ý kiến, hoàn thiện, tối ưu các chức năng của chương trình. Điểm mạnh nhất của mã vạch trong lưu trữ thông tin là sử dụng ảnh, do đó nó không ảnh hưởng khi truyền thông tin bởi các nền tảng khác nhau. Tiếp tục phát triển ứng dụng trên các nền tảng di động khác (như iPhone, Palm OS, Brew, J2ME, Windows Mobile hay Symbian…) và trên máy bàn. Nhờ ứng dụng của mã vạch, chúng ta sẽ không còn bị phụ thuộc vào các nền tảng mà mình sử dụng. Phụ lục 1 Hướng dẫn sử dụng chương trình Khởi động chương trình Để khởi động chương trình ta chọn chương trình trong danh sách ứng dụng. Màn hình danh sách các ứng dụng Chương trình hiển thị một menu các chức năng chính: Encode, Decode, Help. Màn hình chính của chương trình Mã hóa Để vào chức năng mã hóa ta chọn [Encode] trong cửa sổ màn hình chính. Tiếp đó, ta thực hiện nhập đường dẫn tập tin muốn mã hóa và nhấn nút [Encode]. Cửa sổ chức năng mã hóa Giải mã ảnh Để vào chức năng giải mã ảnh, ta chọn [Decode] >> [Images]. Tiếp đó là ta thực hiện quét lần lượt các ảnh mã QR của tập tin cần giải mã (các ảnh có thể không theo thứ tự trừ ảnh và ảnh cuối). Cửa sổ giải mã Giải mã tập tin ảnh Để vào chức năng giải mã tập tin ảnh, ta chọn [Decode] từ màn hình chính của chương trình. Tiếp đến, ta thực hiện nhập đường dẫn tập tin ảnh đầu tiên cần giải mã, nhấn nút [Files]. Nhập đường dẫn tập tin ảnh đầu tiên được mã hóa Phụ lục 2 Một số thuật ngữ cơ bản của nền tảng Android Phụ lục này giải thích một số thuật ngữ về Android, dựa trên [14]. Tập tin .apk Là tập tin ứng dụng đóng gói Android. Mỗi ứng dụng Android được biên dịch và đóng gói lại trong một tập tin đơn. Nó bao gồm tất cả mã của ứng dụng (tập tin .dex), các tài nguyên (resources), (tài sản) assets và tập tin khai báo (manifest). Tập tin ứng dụng đóng gói có thể có tên bất kỳ nhưng nhất thiết phải có phần mở rộng là .apk. Ví dụ ten_tap_tin.apk. Để cho tiện, một tập tin ứng dụng đóng gói. Tập tin .dex Là tập tin đã được biên dịch từ mã chương trình ứng dụng Android. các chương trình được biên dịch ra các tập tin .dex (Dalvik Executable), sau đó được nén lại vào 1 tập tin .apk duy nhất trên thiết bị. Các tập tin .dex có thể được tạo ra nhờ ứng dụng biên dịch dịch tự động được viết trên ngôn ngữ lập trình Java. Action Là mô tả của một thứ mà một cái gửi Intent muốn hoàn thành. Một hành động là một giá trị kiểu xâu được gán cho một Intent. Các xâu có thể được định nghĩa bởi Android hoặc bởi một người phát triển thứ 3. Ví dụ, android.intent.action.VIEW cho một địa chỉ Web, hoặc com.example.rumbler.SHAKE_PHONE cho một ứng dụng tùy chỉnh để rung điện thoại. Activity Là một màn hình đơn trong một ứng dụng, hỗ trợ của mã JAVA và kế thừa từ lớp Activity. Thông thường, một activity được biểu diễn tự nhiên bằng một cửa sổ đầy màn hình mà có thể nhận và xử lý các sự kiện UI và thực thi các tác vụ phức tạp, bởi vì Window nó sử dụng để vẽ lại các cửa sổ của nó. Mặc dù một Activity thường là đầy màn hình, nó cũng có thể nổi hay trong suốt. Adb Viết tắt của Android Debug Bridge, một ứng dụng gỡ rối dòng lệnh đi kèm trong SDK. Nó cung cấp các công cụ để duyệt thiết bị, công cụ sao chép trên thiết bị và chuyển tiếp các cổng cho việc gỡ rối. Nếu triển trên Eclipse sử dụng ADT Plugin, adb được tích hợp sẵn trong môi trường phát triển. Application Xét về khía cạnh thành phần, một ứng dụng Android bao gồm một hay nhiều activity, services, listeners và intent receiver. Xét về khía cạnh tập tin nguồn, một ứng dụng Android bao gồm mã nguồn, các tài nguyên, các tài sản và một tập tin khai báo. Trong quá trình biên dịch, những tập tin này được đóng gói lại trong một tập tin đơn được gọi là tập tin ứng dụng đóng gói. Canvas Là một mặt vẽ xử lý phức hợp các bít hiện thời dựa theo Bitmap hay đối tượng Surface. Canvas là cách đơn giản nhất, dễ dàng nhất để vẽ các đối tượng 2D trên màn hình. Tuy nhiên, nó không hỗ trợ cảm nhận gia tốc phần cứng như OpenGL ES làm. Lớp cơ sở của nó là Canvas. Content Provider Là một lớp dữ liệu trừu tượng mà ta có thể sử dụng để giao tiếp dữ liệu ứng dụng của ta với các ứng dụng khác một cách an toàn. Một content provider được xây dựng trên lớp ContentProvider, lớp này xử lý nội dung xâu truy vấn của một dạng cụ thể để trả về dữ liệu theo một dạng cụ thể. Dalvik Là máy ảo của nền tảng Android. Máy ảo Dalvik là một máy ảo thông dịch mà chạy các tập tin định dạng tập tin thực thi Dalvik (.dex), một định dạng được tối ưu hóa hiệu quả lưu trữ và thực thi lập bản đồ bộ nhớ. Máy ảo là máy ảo dựa trên thanh ghi và có thể thực thi các lớp đã biên dịch bằng bộ biên dịch ngôn ngữ Java và được chuyển đổi sang định dạng .dx bằng cách sử dụng công cụ “dx”. DDMS Dịch vụ theo dõi gỡ rối Dalvik, là ứng dụng gỡ rối đi kèm với SDK. Nó cung cấp chụp màn hình, ghi lại sụp đổ và xử lý kiểm tra khả năng. Nếu phát triển trên Eclipse sử dụng ADT Plugin, DDMS được tích hợp vào môi trường phát triển. Dialog Là một cửa sổ nổi, thực hiện hành động ít quan trọng. Một dialog có thể chỉ có các nút và được chỉ định để thực hiện một hành động đơn giản (như là lựa chọn nút) và có thể trả về một giá trị. Android cung cấp một dialog mặc định, đơn giản cho ta với các nút chức năng, mặc dù ta cũng có thể tự định nghĩa bố trí dialog. Lớp cơ sở của các dialog là Dialog. Drawable Là một tài nguyên trực quan được biên dịch mà có thể sử dụng như hình nền, tiêu đề, hay phần khác của màn hình. Drawable thường được tải vào trong thành phần giao diện khác, ví dụ như một ảnh nền. Drawable không có khả năng nhận các sự kiện, nhưng lại gán các thuộc tính khác như là “trạng thái”, để kích hoạt các lớp con như các đối tượng hoạt họa hay các thư viện hình ảnh. Nhiều các đối tượng drawable được tải từ các tập tin tài nguyên − xml hay các tập tin ảnh nhị phân. Các tài nguyên drawable được biên dịch vào các lớp con của lớp android.graphics.Drawable. Intent Là một đối tượng thông điệp cho phép ta có thể khởi chạy hay giao tiếp không đồng bộ với các ứng dụng khác/các activity khác. Một đối tượng Intent là một trường hợp cụ thể trong lớp Intent. Nó bao gồm vài trường mà ta có thể cung cấp, để xác định ứng dụng/activity nhận Intent và làm gì khi xử lý Intent. Một ứng dụng có thể gửi Intent tới một ứng dụng đích hoặc gửi quảng bá và có thể được xử lý tuần tự bởi nhiều ứng dụng. Intent Filter Là một đối tượng mà một ứng dụng khai báo trong tập tin manifest của nó, cho hệ thống biết những loại Intent nào được chấp nhận. Thông qua intent, một ứng dụng có thể cho biết quan tâm những loại dữ liệu nào. Broadcast Receiver Là một lớp ứng dụng lắng nghe các Intent quảng bá, mà không phải được gửi đến một application/activity đích nào. Hệ thống cung cấp một Intent quảng bá cho tất cả các bộ nhận quảng bá được quan tâm, mà xử lý Intent theo tuần tự. Layout Resource Là một tập tin XML mô tả bố cục của một màn hình Activity. Tập tin Manifest Là một tập tin khai báo mà mỗi ứng dụng đều phải định nghĩa, để mô tả tên gói ứng dụng, phiên bản, các thành phần (các activity, intent filter, service), các thư viện được sử dụng và mô tả các activity khác nhau, v.v… OpenGL ES Adroid cung cấp bộ thư viện OpenGL ES để ta có thể sử dụng cho các ảnh 3D phức tạp 1 cách nhanh chóng. Nó khó sử dụng hơn đối tượng Canvas, nhưng lại tốt hơn cho cá đối tượng 3D. Resources Là các thành phần của ứng dụng không phải lập trình ngoài mã ứng dụng được biên dịch, nhưng lại có thể tải từ mã ứng dụng bằng cách sử dụng định dạng tham chiếu phổ biến. Android hỗ trợ nhiều loại resource, nhưng resource đặc trưng của chương trình bao gồm các xâu, các thành phần bố cục, đồ họa và các tập tin truyền thông, v.v…Resource của một ứng dụng luôn được lưu trong thư mục con res/* của dự án. Service Là một đối tượng của lớp Service chạy dưới nền (không có sự xuất hiện của giao diện người sử dụng) để thực hiện các hành động liên tục, như là chơi nhạc hay theo dõi hoạt động mạng. Surface Một đối tượng kiểu Surface miêu tả một khối bộ nhớ để lấy ra ngoài màn hình. Một Surface có một đối tượng Canvas để vẽ và cung cấp các phương thức trợ giúp khác nhau để vẽ các lớp và thay đổi kích thước của surface. Ta không nên dùng lớp này trực tiếp; sử dụng SurfaceView để thay thế. SurfaceView Một đối tượng View mà chứa một Surface để vẽ và các phương thức trình bày để xác định cỡ của nó và định dạng một cách tự động. Một SurfaceView cung cấp một cách để vẽ độc lập với luồng UI cho các hoạt động cần nhiều tài nguyên (như là các trò chơi hay xem trước của máy ảnh), nhưng nó sử dụng thêm bộ nhớ là điều tất yếu. SurfaceView hỗ trợ cả đồ họa Canvas và OpenGL ES. Lớp cơ sở là SurfaceView. Theme Đặt thuộc tính (cỡ chữ, màu nền, v.v…) gói lại cùng để định nghĩa các thiết lập hiển thị mặc định khác nhau. Android cung cấp vài theme chuẩn, được liệt kê ở R.style (bắt đầu bằng “Theme_”). URI trong Android Android sử dụng chuỗi URI như là cơ sở cho việc yêu cầu dữ liệu trong một content provider (chẳng hạn như lấy danh sách địa chỉ liên lạc) và các hành động yêu cầu trong một Intent (như mở một trang Web trong trình duyệt). Định dạng địa chỉ URI đặc trưng theo loại hình sử dụng, một ứng dụng có thể xử lý các địa chỉ URI xác định và các xâu theo cách nào nó muốn. Vài địa chỉ URI được dành riêng cho các thành phần của hệ thống. Ví dụ, yêu cầu về dữ liệu từ một content provider phải sử dụng “content://”. Trong một Intent, một URI sử dụng một “http://” sẽ được trình duyệt xử lý. View Là một đối tượng vẽ vào một vùng hình chữ nhật trên màn hình và xử lý chạm, nhấn phím và các sự kiện tương tác khác. Một View là lớp cơ sở cho phần lớn các thành phần bố cục của một màn hình Activity hay Dialog (các textbox, các cửa sổ, v.v…). Nó nhận lời gọi từ đối tượng cha của nó (xem Viewgroup phía dưới) để tự vẽ chính mình và cho đối tượng cha biết về vị trí và độ lớn của nó. Viewgroup Là một đối tượng chứa nhóm một tập hợp các View con. Viewgroup chịu trách nhiệm quyết định vị trí của các view con ở đâu và độ lớn của chúng là bao nhiêu, cũng như gọi đến từng cái để vẽ lại chính nó khi thích hợp. Vài viewgroup không nhìn thấy và chỉ là cho bố cục, trong khi các cái khác có UI bên trong. Các viewgroup đều nằm trong gói widget và là mở rộng của lớp trừu tượng ViewGroup. Widget Một tập hợp đầy đủ các lớp con đã cài đặt mà vẽ lại các mẫu phần tử và các thành phần UI, như là một textbox hay menu popup. Bởi vì một widget đã cài đặt đầy đủ, nó xử lý đo lường và tự vẽ lại chính nó và đáp ứng với các sự kiện màn hình. Các widget đều ở trong gói android.widget. Window Là một ứng dụng Android, một đối tượng thừa kế từ lớp trừu tượng Window mà xác định các phần tử của một cửa sổ chung, chẳng hạn như giao diện (chữ của thanh tiêu đề, vị trí và nội dung của các menu, v.v…). Dialog và Activity sử dụng một cài đặt của class này để vẽ lại cửa sổ. Chúng ta không cần phải cài đặt lớp này hay sử dụng các cửa sổ trong ứng dụng của mình. Tài liệu tham khảo Smartphone. (n.d.). Được lấy từ trang Wikipedia, the free encyclopedia: Mobile Development mindmap. (n.d.). Được lấy từ trang Mobile Development: Binary Runtime Environment for Wireless. (n.d.). Được lấy từ trang Wikipedia, the free encyclopedia: What is BREW? (n.d.). Được lấy từ trang Tech-FAQ.com: Symbian OS. (n.d.). Được lấy từ trang Answers.com: Blackberry. (n.d.). Được lấy từ trang Wikipedia, the free encyclopedia: iPhone. (n.d.). Được lấy từ trang Wikipedia, the free encyclopedia: What is Android? (n.d.). Được lấy từ trang Android Offical Website: Application Fundamentals (n.d.). Được lấy từ trang Android Offical Website: Mã vạch. (n.d.). Được lấy từ trang Wikipedia, the free encyclopedia: ã_vạch Mã QR. (n.d.). Được lấy từ trang Wikipedia, the free encyclopedia: ã_QR zxing - Google Code. (n.d.). Được lấy từ trang Google Code: Calling ZXing in a program. (n.d.). Được lấy từ trang Google Code: Glossary. (n.d.). Được lấy từ trang Android Developers: How to scan a barcode from another Android application via Intents. (n.d.). Được lấy từ trang Google Code: Burnette Ed. Hello, Android: Introducing Google's Mobile Development Platform. Nhà xuất bản Pragmatic Bookshelf, 2008. DiMarzio Jerome. Android a Programmer’s Guide. Nhà xuất bản McGraw-Hill Osborne Media, 2008. Haseman Chris. Android Essentials. Nhà xuất bản Apress, 2009. Mark L. Murphy. The Busy Coder's Guide to Android Development. Nhà xuất bản CommonsWare, LLC, 2008. Meier Reto. Professional Android™ Application Development. Nhà xuất bản Wrox, 2008.