基于即时通信和LBS技术的位置感知服务(一)

一、前言、提出问题

公司最近举行2011年度创新设计大赛，快年底了正打算写写2010年以来Android开发的心得与经验，正好同事出了个点子：假如A和B两个人分别在不同的地点，能不能实现这样的功能，让A和B之间可以互相感知对方的位置信息。

于是整理了一下思绪，说白了分解开来就是两个方面的问题：一、实现信息的即时传递，二、实现基站/wifi、GPS的定位。

1. 实现消息的即时传递：说到这个问题大家应该能联想到QQ、MSN、Gtalk这些即时通信软件。

2. 定位：这个让人联想到时下非常火的LBS服务（Location Based Services）。有关LBS详细介绍请移步百度百科http://baike.baidu.com/view/152851.htm

二、应用场景

即时通信和LBS两个热门的技术引出了我们的主角：位置感知服务 (Location-aware service)。那么，有哪些与之有关的场景呢？下面列出了自己想到的几个例子（还有很多，大家可以充分发挥自己的想象力）：

1. 手机制作商通过在设备中内置一个定位服务来跟踪手机的位置。比如，苹果官方推出的"Find My iPhone"手机定位服务，可通过Mobile Me帐号来定位iPhone手机目前的位置，可帮助失主找回自己的iPhone手机。

2. 你和朋友一起去郊区旅游，会不会碰到走散的时候？如果这个时候你有一款手机（Android、iPhone、Symbian或其他手机）并且安装了一个可以实现朋友之间位置实时共享并把大家的所在位置显示在地图上的应用，那问题就好办了。

类似的还有朋友之间自驾游、人员跟踪、突发事件、急救等领域都能派上用场。

三、寻找问题的解决方案

1. 关键的问题：即时通信。因为前面的项目积累了基于位置应用的相关经验，所以定位不算一个问题。需要花费比较多精力的地方是实现消息的即时传递。

2. 分析需求：根据提出的问题，A发出的信息需要实时的到达B，反过来就是B发出的信息也要实时到达A。对这种双工实时的通信目前还没有相关的项目经验。

3. 最简单的实现可能用轮询（Polling）了，在这个问题中，轮询意味着使用一种RESTful Web服务（目前我们手机项目普遍使用的服务器接口方式）来为A或B获得（GET）对方的更新。但这种方式有缺点：一则增大服务器的负担，想想如果每个客户端每隔1分钟访问服务器，而大多数情况下服务器是没有更新数据的，对比起来服务器的负担就很浪费了，1分钟的时间又很难做到实时的更新；二则对于移动设备，例如手机这种客户端，轮询浪费电源这个手机最宝贵的资源。

4. 解决的方式是长连接。PubSub（Publish/Subscribe，发布/订阅）是一种使用异步消息传递协议的架构性方法，其中发布者和任何订阅者都是解耦的。在需要向大量客户端发送更新通知的场合下，这些特征使得PubSub成为一种合适的可伸缩性选择。

5. 经过搜索相关资料，决定尝试使用一种基于XMPP[Extensible Messaging and Presence Protocol，可扩展消息传递和现场协议]的PubSub服务

一、什么是XMPP？

介绍XMPP之前，我们先来聊聊GTalk。GTalk是Google推出的IM（Instant Messaging，即时通讯）软件，类似于QQ和MSN。从技术角度来说，GTalk与QQ和MSN的差异是使用了不同的通讯协议，QQ使用了自己的私有协议（未公开），MSN也使用了自己的私有协议。而GTalk使用了XMPP（Extensible Messageing and Presence Protocol，可扩展消息与存在协议），这种通讯协议是一种公开的协议，有很多IM都使用了XMPP。

XMPP是目前主流的四种IM协议之一，其他三种协议分别为：IMPP（Instant Messaging And Presence Protocol）、PRIM（Presence and Instant Messaging Protocol）和SIMPLE（SIP for Instant Messaging and Presence Leveraging Extensions）。

在这四种协议中，XMPP是最灵活的。XMPP是一种基于XML的协议，它继承了XML的灵活性和可扩展性。因此，基于XMPP的应用也同样具有超强的灵活性和可扩展性。经过扩展后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求，以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程序。而且，XMPP包含了针对服务器端的软件协议，使之能与另一端进行通话，这使得开发者更容易建立客户应用程序或给一个系统添加功能。

二、XMPP协议网络架构





XMPP 的特点是将复杂性从客户端转移到服务器端。这使得客户端编写变得非常容易，更新系统功能也同样变得容易。XMPP中定义了三个角色：XMPP客户端、XMPP服务器、网关。

客户端：通过 TCP 套接字与XMPP 服务器进行通信

服务器：同时承担了客户端信息记录、连接管理和信息的路由功能

网关：承担着与异构即时通信系统的互联互通

三、XMPP协议的地址格式（标志）

每个客户端需要拥有一个地址标识用于定位，XMPP 中称之为 JID (Jabber ID)。地址标识的格式如下

[ node "@" ] domain [ "/" resource ]

例如：

charley@gmail.com/spark

格式与 Email 地址格式类似，但增添了 resource 项（非必需的）。上述例子可以解释为：在 gmail.com 服务器注册的 charley用户，且使用 spark客户端软件登录。资源（resource ）只用来识别属于用户的位置或设备等，一个用户可以同时以多种资源与同一个XMPP服务器连接（说白了就是用于支持同一账号的多客户端登录）。

用户地址标识的认证由提供 XMPP 服务的服务器执行。例如，注册于 gmail 服务器的账号由 gmail 服务器进行验证。其他服务器发往 gmail.com 域名的数据包均通过域名查询与服务间验证后发往 gmail 服务器，而不用考虑 gmail 服务器与下属账号间的通信。

四、为什么要采用XMPP的解决方案（主要列出优点，缺点就不列了，实际上我们关系也不大）

1. 开放—XMPP协议是自由、开放、公开的，并且易于了解。而且在客户端、服务器、组件、源码库等方面，都已经各自有多种实现。

2. 标准—互联网工程工作小组（IETF）已经将Jabber的核心XML流协议以XMPP之名，正式列为认可的实时通信及Presence技术。而XMPP的技术规格已被定义在RFC 3920及RFC 3921。任何IM供应商在遵循XMPP协议下，都可与Google Talk实现连接。

3. 证实可用—第一个Jabber(现在XMPP)技术是Jeremie Miller在1998年开发的，现在已经相当稳定；数以百计的开发者为XMPP技术而努力。今日的互联网上有数以万计的XMPP服务器运作著，并有数以百万计的人们使用XMPP实时传讯软件。

4. 分布式—XMPP网络的架构和电子邮件十分相像；XMPP核心协议通信方式是先创建一个stream，XMPP以TCP传递XML数据流，没有中央主服务器。任何人都可以运行自己的XMPP服务器，使个人及组织能够掌控他们的实时传讯体验。

5. 安全—任何XMPP协议的服务器可以独立于公众XMPP网络（例如在企业内部网络中），而使用SASL及TLS等技术的可靠安全性，已内置于核心XMPP技术规格中。

6. 可扩展—XML命名空间的威力可使任何人在核心协议的基础上建造客制化的功能；为了维持通透性，常见的扩展由XMPP Standards Foundation。

下面几点更加实际

7. 跨平台—客户端只要基于XMPP协议，不管是什么平台（包括不同的移动终端）都可以互联互通。

8. 弹性佳—XMPP除了可用在实时通信的应用程序，还能用在网络管理、内容供稿、协同工具、文件共享、游戏、远程系统监控等。

9. 多样性—用XMPP协议来建造及布署实时应用程序及服务的公司及开放源代码计划分布在各种领域；用XMPP技术开发软件，资源及支持的来源是多样的，使得使你不会陷于被“绑架”的困境。

五、XMPP协议的Java开源解决方案

Openfire+Smack+Spark 是由jivesoftware（http://www.jivesoftware.com/）贡献的一个Java 开源的解决方案，方便用户搭建自己的服务以及编写基于Smack API的通讯实现。

下载地址如下：

http://www.igniterealtime.org/downloads/index.jsp

1. Openfire服务器





Openfire 是基于XMPP 协议的服务器端的一个Java实现，虽然当两个用户连接后，可以通过点对点的方式来发送消息，但是用户还是需要连接到服务器来获取一些连接信息和通信信息的，所以服务器端是必须要实现的。Openfire 支持插件开发。

2. Smack





Smack 是一个XMPP 协议的Java 实现，提供一套可扩展的客户端调用API。我们后面的实现依赖与这套API。

3. Spark和SparkWeb









Spark 提供了客户端一个基本的现，并提出了一个很好的插件架构，用户可以进行插件开发。SparkWeb是基于Web的客户端。

主要包含4个章节：

1. Java 领域的即时通信的解决方案

2. 搭建 Openfire 服务器

3. 使用客户端测试我们搭建的 Openfire 服务器

4. Smack 和 ASmack

一、Java领域的即时通信的解决方案

Java领域的即时通信的解决方案可以考虑openfire+spark+smack。

1. Openfire是基于Jabber协议(XMPP)实现的即时通信服务器端版本，目前最新的版本为3.6.4，网上可以找到下载的源代码。





2. 即时通信客户端可使用spark2.5.8,这个版本是目前最新的release版本，经过测试发现上一版本在视频支持。





3. Smack是即时通信客户端编程库，可以使用smack的API向openfire注册用户发送消息，并且可以通过监听器获得此用户的应答消息，甚至可以做自动应答机器人，后门我们会用到该API。





二、搭建Openfire服务器

2.1 准备工作：配置主机的域名

使用openfire需要配置机器的域名。打开C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts文件，增加一新行：127.0.0.1 im.comit.com.cn

其他机器使用域名访问openfire,也需要在C:\WINDOWS\system32\drivers\etc\hosts中指定im.comit.com.cn对应的ip地址，例如我的局域网IP为192.168.0.177,则hosts文件中应增加一新行:

192.168.0.177 im.comit.com.cn





可以ping一下刚才的域名im.comit.com.cn，验证是否配置正确：





2.2 准备工作：创建openfire运行所需的数据库

下载openfire：openfire需要java运行时，由于我的机器已经有了java开发环境，所以下载了免安装版的zip压缩包。





下载完解压缩，我的目录是：D:\Technology\XMPP\openfire。

需要创建openfire运行所需的数据库：我电脑已经安装了的是Sqlserver 2005。打开D:\Technology\XMPP\openfire\resources\database目录：





打开Microsoft SQL Server Management Studio创建数据库Openfire并运行openfire_sqlserver.sql的脚本：





这里截取了一部分表。

由于openfire安装包并没有内置SqlServer的jdbc驱动，所以需要从网上下载sqljdbc.jar并拷贝至以下目录：D:\Technology\XMPP\openfire\lib。

2.3 开始安装openfire

表创建完毕之后、运行bin目录下的openfire.exe。





选择Launch Admin打开管理员界面：





选择简体中文，Continue下一步：





输入2.1中配置的域名：im.comit.com.cn，端口默认。继续：





这一步选择标准数据库，继续：





选择SqlServer

驱动程序类输入：com.microsoft.sqlserver.jdbc.SQLServerDriver

数据库URL：jdbc:sqlserver://127.0.0.1;DatabaseName=Openfire

出入用户名sa，密码xxxxxx，其他默认。点击继续：





选择“初始设置”，继续：





这里顺便输入游戏号以及密码，说明：这一步是创建admin帐号，一定要记住密码。继续：





系统提示openfire已经安装完成了。

在Microsoft SQL Server Management Studio ，打开表ofUser表，会看到刚才创建的admin帐号：





这个时候不要点“登录到管理控制台”,登录肯定失败，需要切换到这个页面：





点”stop”，然后点“start”,等重启动成功后点”Launch Admin”,进入登录页面：





输入admin和刚才创建的密码，登录：





从管理员界面，我们可以查看服务器名称：im.comit.com.cn ；并且可以管理用户组和用户：





这里，通过管理界面插入一个test用户（那么该用户的jid为：teat@im.comit.com.cn，有关jid的定义在第二篇文章介绍XMPP协议时有介绍）。

到目前为止，openfire服务器基本搭建成功。

三、使用客户端测试我们搭建的openfire服务器

主要测试用例包括：连接openfire服务器、在客户端注册用户、在不同的基于XMPP协议的客户端进行添加好友请求以及发送即时消息。

1. Spark 客户端：与openfire同一个开源组织的基于XMPP协议的客户端





2. SparkWeb：基于Web的XMPP客户端





3. 如意通（Rooyee Message，国内公司开发的开源的基于XMPP、支持文件、音频、视频聊天、功能比较强悍的一款软件，下载地址：http://rooyee.biz/a/xiazaizhongxin/ruanjianxiazai/index.html）





开始进行测试：









安装openfire服务器时，我们创建了帐号test，现在我们使用Spark客户端申请一个帐号test2，注意服务器输入im.comit.com.cn。创建成功之后登录。

在Microsoft SQL Server Management Studio ，打开表ofUser表，会看到刚才创建的test2帐号：





Rooyee Message的登录设置与Spark类似，我们使用test帐号登录Rooyee Message。





2款软件都登录成功之后。使用Spark登录的test2 来向Rooyee Message登录的test 发送联系人添加请求。





桌面右下角Rooyee Message会弹出test2的请求对话框





同意请求之后，在联系人列表就可以看到双方在线的情况以及对方的注册信息。





下面测试2款异构的客户端之间的通信（Spark是Java客户端，Rooyee Message是用Delphi开发的客户端，但两者都是基于XMPP协议）。





Spark客户端的消息。





Rooyee Message的消息框。

同时打开Openfire的后台，我们可以看到两者的的回话信息：





到现在服务器和客户端都已经准备测试通过了。

从中我们可以发觉XMPP协议的开放性。

四、Smack 和 ASmack

1. Smack API是一个完整的实现了XMPP协议的开源API库，支持文件、音频、视频等消息。可以使用该API库进行二次开发。

2. 由于Smack官方没有实现移动版本的API，但是第三方提供开源的基于Smack的Anadorid API：ASmack（Android build environment and patches for smack）。在Android上面可以利用该API可以进行基于XMPP协议的即时消息应用程序开发。

原文地址：http://www.cnblogs.com/charley_yang/category/277938.html