Android天气预报论文
学 院: 专 业: 学 号: 学生姓名: 指导教师: 日 期:
电子信息工程学院 计算机应用 11033801135
郎红 黄炜 2013年11月13
一、项目背景
现有的３G技术和移动互联网技术的快速发展，智能手机功能的不断增强，让基于Android平台的查询需求越来越多。
本软件就是利用现有的网络快速获取网络上的天气信息并显示到手机终端上，为用户提供实时的天气查询和近期天气查询服务，为工作、出行等带来便利。通过Web Service等技术让用户体验到前所未有的移动计算。
二、需求分析
(一) 功能需求
在这个综合示例中，有一个显示天气情况的用户界面，可以通过图片和文字显示当前和未来几天的天气状况，包括温度、湿度、风向和雨雪情况等。这些天气数据是通过后台服务获取的，这个后台服务按照一定时间间隔，从搜索引擎上获取天气预报信息，并将天气信息保存在后台服务中。示例还需要提供基于SMS短信的天气数据服务，其他手机用户可以向本示例所在的手机上发送SMS短信，在短信中包含特定的关键字，则可以将已有的天气情况通过SMS短信回复给用户。最后，每个被发送的SMS短信都会被记录下来，用户可以浏览或删除这些记录信息。
(二) 界面需求
从上面的描述中可以基本了解软件的功能需求，但为了将需求分析过程变得简单明了，首先找出用户界面上需要显示的内容。功能描述中有“显示天气情况的用户界面”和“用户可以浏览或删除这些记录信息”，除此以外，一般应用软件还应有显示配置信息的界面。因此，本示例应该包含三个用户界面： 显示天气预报的用户界面、显示已发送SMS短信的用户界面、浏览和设置配置信息的用户界面
(三) 内部功能
从用户界面出发，分析隐藏在界面后面的内部功能，这些功能则是程序正常运行的基础 （1）显示天气预报的用户界面 ；
①获取搜索引擎的天气数据 ②保存天气数据信息 （2）显示SMS短信的用户界面
①根据关键字监视SMS短信 ②发送包含天气信息的SMS短信 ③将发送SMS短信的相关信息写入数据库 （3）浏览和设置配置信息的用户界面
①将用户设置的配置信息保存到数据库 ②启动时读取数据库中的配置信息 ③支持恢复缺省设置
三、程序设计
(一) 用户界面设计
根据需求中的用户界面分析，应用程序应包含三个主要的用户界面，每个用户界面的显示内容
在“显示天气预报的用户界面”中，显示目标城市的当前的天气状况，包括城市名称、温度、湿度、风向、雨雪情况和获取数据时间等信息。在界面的下方显示未来四天的天气状况，但仅包括温度和雨雪情况
在“显示已发送SMS短信的用户界面”中，显示每个回复短信的时间、目标手机号码、城市名称、当天的天气状况和未来一天的天气状况
在“浏览和设置配置信息的用户界面”中，显示希望获取天气预报的城市名称、获取数据的频率和短信监视的关键字，并允许用户设置是否提供短信服务，以及是否记录回复短信信息
用户界面草图：
(二) 数据库设计
本示例主要有两种数据需要存储
配置信息：因为配置信息的数据量很小，从Android支持的存储方式上分析，可以保存在SharedPreference、文件或SQLite数据库中
SMS短信服务信息： SMS短信服务信息是一个随着时间推移而不断增加的数据，属于文本信息，而且有固定的格式，因此适合使用SQLite数据库进行存储
综合分析这两个需要存储的数据，选择SQLite数据库作为存储数据的方法 （1）配置信息：
配置信息中主要保存目标城市的名称，访问搜索引擎更新天气信息的频率，请求天气信息服务短信的关键字，以及是否提供短信服务和是否记录短信服务内容，配置信息的数据库表结构
（2）SMS短信服务信息：
SMS短信服务信息主要保存请求天气服务短信的发送者、短信内容、接收时间和回复信息的内容 ，SMS短信服务信息的数据库表结构
(三) 程序设计
程序模块设计：
从功能需求上分析，可以将整个应用程序划分为4个模块，分别是用户界面、后台服务、数据库适配器和短信监听器 。下图是模块结构图
从模块结构图中不难看出，后台服务是整个应用程序的核心，主要包含数据获取子模块和短信服务子模块。数据获取子模块负责周期性的从搜索引擎获取天气信息；短信服务子模块则负责处理接收到的服务请求短信，并发送包含天气信息的短信 。
后台服务由用户界面通过Intent启动，启动后的后台服务可以在用户界面关闭后仍然保持运行状态，直到用户通过用户界面发送Intent停止服务，或系统因资源不足而强行关闭服务 。
用户界面从后台服务获取天气信息，而没有直接通过网络访问搜索引擎的天气数据 。一方面是因为后台服务使用了工作线程，通过后台服务获取天气数据可以避免因网络通信不畅造成界面失去响应 。另一方面，在用户关闭界面后，后台服务仍然需要更新天气信息，以保证短信服务数据的准确性。用户界面通过直接调用数据库适配器，向SQLite数据库中读写配置信息，或对SMS短信服务信息进行操作 。
短信监听器是一个BroadcastReceiver，监视所有接收到的短信 。如果短信中包含用户自定义的关键字，短信监听器则会认为这条短信是天气服务请求短信，将短信的相关信息写入后台服务的短信服务队列 。如果用户在配置信息中选择无需提供短信服务，短信监听器仍然继续监听所有短信，只是后台服务不再允许将服务请求短信写入服务队列 。
数据库适配器封装了所有对SQLite数据库操作的方法，用户界面和后台服务会调用它实现数据库操作 。
四、项目功能描述
(一) 系统主要功能
本软件要完成在android手机上实现天气的即时预报。所涉及的功能有： 1.启动程序后可以进行城市、更新频率的设置；
2.可以通过图片和文字显示当前和未来的天气状况，包括温度、湿度、风向和雨雪情况等。使用效果图实现与相应天气的结合。
3.这些天气数据是通过后台服务获取的，这个后台服务可以按照一定的时间间隔，通过搜索引擎提供的公共接口获取天气预报信息，并将天气信息保存在本地数据库中。 (二) 工程结构
在程序开发阶段，首先确定“天气预报软件”的工程名称为WeatherDemo，包名称为edu.hrbeu.WeatherDemo。然后根据程序模块设计的内容，建立WeatherDemo示例 ，WeatherDemo示例源代码的文件结构：
为了使源代码文件的结构更加清晰，WeatherDemo示例设置了多个命名空间中，分别用来保存用户界面、数据库、后台服务、SMS短信和天气数据的源代码文件 ，WeatherDemo示例的命名空间
WeatherDemo示例将不同用途的源代码文件放置在不同的命名空间中 。WeatherDemo示例的文件用途说明
Android资源文件保存在/res的子目录中 。/res/drawable目录中保存的是图像文件， /res/layout目录中保存的是布局文件 ，/res/values目录中保存的是用来定义字符串和颜色的文件 ，/res/xml目录保存的是XML格式的数据文件 。所有在程序开发阶段可以被调用的资源都保存在这些目录中 ，资源文件名称与用途：
(三)数据库适配器
数据库适配器是最底层的模块，主要用于封装用户界面和后台服务对SQLite数据库的操作。数据库适配器的核心代码主要在DBAdapter.java文件中 用户保存配置信息的类文件Config.java Config.java文件的全部代码如下：
1 package edu.hrbeu.WeatherDemo.DB; 2 3 public cla Config { 4 public static String CityName; 5 public static String RefreshSpeed; 6 public static String ProvideSmsService; 7 public static String SaveSmsInfo; 8 public static String KeyWord; 9 10 public static void LoadDefaultConfig(){ 11 CityName = \"New York\"; 12 RefreshSpeed = \"60\"; 13 ProvideSmsService = \"true\"; 14 SaveSmsInfo = \"true\"; 15 KeyWord = \"NY\";16 }17 } 从代码中不难看出，公有静态属性CityName、RefreshSpeed、ProvideSmsService、SaveSmsInfo和KeyWord，完全对应数据库中保存配置信息表的属性（参照表12.1）。在程序启动后，保存在数据库中的城市名称、更新频率、是否提供短信服务、是否保存短信信息和关键字等内容，将被读取到这个Config类中，供其它模块做逻辑判断时使用。
代码第10行的LoadDefaultConfig()函数，保存了程序内置的配置参数此函数会在两个情况下被调用，用户主动选择“恢复缺省设置”；首次启动程序时，用来初始化保存配置参数的数据库，
DBAdapter类与以往介绍过的数据库适配器类相似，都具有继承SQLiteOpenHelper的帮助类DBOpenHelper 。DBOpenHelper在建立数据库时，同时建立两个数据库表，并对保存配置信息的表进行了初始化。
在DBAdapter类中，用户界面会调用SaveConfig()和LoadConfig()，从SQLite数据库中保存和读取配置信息。保存配置信息时，SaveConfig()函数会将Config类中的公有静态属性写入数据库；反之，LoadConfig()会将数据库中的配置信息写入Config类中的公有静态属性 。
另一个会调用DBAdapter类的是后台服务，即WeatherService类 。后台服务主要调用SaveOneSms(SimpleSms sms)、DeleteAllSms()和GetAllSms()函数，分别用来保存SMS短信记录、删除所有SMS数据记录和获取所有SMS数据记录。 在GetAllSms()函数中，调用了一个私有函数ToSimpleSms(Cursor cursor)，用来将从数据库获取的数据转换为SimpleSms实例数组 。
(四)短信监听器
短信监听器本质上是BroadcastReceiver，用于监听Android系统所接收到的所有SMS短消息，可以在应用程序关闭后仍然继续运行，核心代码在SmsReceiver.java文件中 。在介绍SmsReceiver类前，先说明用来保存SMS短信内容和相关信息的SimpleSms类。android.telephony.SmsMeage是Android提供的短信类，但这里需要一个更精简、小巧的类，保存少量的信息，因此构造了SimpleSms类，仅用来保存短信的发送者、内容、接收时间和返回结果。这里的“返回结果”指的是返回包含天气信息的短信内容。
SimpleSms.java文件完整代码：
1 package edu.hrbeu.WeatherDemo.SMS; 2 import java.text.SimpleDateFormat; 3 4 public cla SimpleSms { 5 public String Sender; 6 public String Body; 7 public String ReceiveTime; 8 public String ReturnResult; 9 10 public SimpleSms(){ 11 } 12 public SimpleSms(String sender, String body){ 13 this.Sender = sender; 14 this.Body = body; 15
SimpleDateFormat tempDate = new SimpleDateFormat(\"yyyy-MM-dd\" + \" \" + \"hh:mm:\"); 16 this.ReceiveTime = tempDate.format(new java.util.Date()); 17 this.ReturnResult = \"\"; 18 } 19 } 代码第5行到第8行的属性Sender、Body、ReceiveTime和ReturnResult，分别表示SMS短信的发送者、内容、接收时间和返回结果。 第15行和第16行在SimpleSms类的构造函数中，直接将系统时间以“年-月-日 小时:分:秒”的格式保存在ReceiveTime属性中。
SmsReceiver类继承BroadcastReceiver，重载了onReceive()函数。 系统消息的识别和关键字的识别并不复杂，只要接收android.provider.Telephony.SMS_RECEIVED类型的系统消息，则表明是Android系统接收到了短信。将短信的内容拆分后，判断消息内容是否包含用户定义的关键字，则可判断该短信是否为天气服务请求短信 。
最后，在AndroidManifest.xml文件中注册短信监听器SmsReceiver，并声明可接收短信的用户许可android.permiion.RECEIVE_SMS 。如果注册的组件不在根命名空间中，则需要将子命名空间写在类的前面 ，例如下面在代码第1行中，因为SmsReceiver.java文件在edu.hrbeu.WeatherDemo.Service命名空间下，而不在根命名空间edu.hrbeu.WeatherDemo下，因此注册组件时需要在类名SmsReceiver前添加.Service 。
1 2 3 4 5 6 (五)后台服务
后台服务是WeatherDemo示例的核心模块，在用户启动后持续在后台运行，直到用户手动停止服务，后台服务功能，发送包含天气信息的SMS短信（短信发送子模块，周期性的获取搜索引擎的天气数据（数据获取子模块） 。
1.短信发送子模块
后台服务在单独的线程上运行，首先调用ProceSmsList()函数，检查短信队列中是否有需要回复的短信，然后调用Get搜索引擎WeatherData()函数获取天气数据，最后线程暂停1秒，以释放CPU资源，WeatherDemo示例后台服务的核心代码在WeatherService.java文件中。下面是线程调用函数的部分代码 ：
private static ArrayList smsList = new ArrayList(); 2 3 private Runnable backgroudWork = new Runnable(){ 4 @Override 5 public void run() { 6 try{ 7 while(!Thread.interrupted()){ 8 ProceSmsList(); 9 Get搜索引擎WeatherData(); 10 Thread.sleep(1000); 11 } 12 } catch (InterruptedException e) { 13 e.printStackTrace();14 }15 }16 }; ProceSmsList()函数用来检查短信列表smsList，并根据Weather类中保存的天气数据，向请求者的发送回复。WeatherService.java文件的ProceSmsList()函数代码如下。
private void ProceSmsList(){ 2 if (smsList.size()==0){ 3 return; 4 } 5 SmsManager smsManager = SmsManager.getDefault(); 6 PendingIntent mPi = PendingIntent.getBroadcast(this, 0, new Intent(), 0); 7 while(smsList.size()>0){ 8 SimpleSms sms = smsList.get(0); 9 smsList.remove(0); 10
smsManager.sendTextMeage(sms.Sender, null, Weather.GetSmsMsg(), mPi, null); 11 sms.ReturnResult = Weather.GetSmsMsg(); 12 SaveSmsData(sms);13 }14 } 发送短信是使用SmsManager对象的sendTextMeage()方法，该方法一共需要5个参数，第1个参数是收件人地址，第2个参数是发件人地址，第3个参数是短信正文 ，第4个参数是发送服务，第5个参数是送达服。sendTextMeage()方法的收件人地址和短信正文是不可为空的参数，而且一般GSM规范要求短信内容要控制在70个汉字以内。代码第8行的Weather.GetSmsMsg()，用来获得供回复短信使用的天气信息，因为考虑到短信的字数限制，仅返回当天和未来一天的天气状况 。
2.数据获取模块
天气数据是从搜索引擎提供的Web Service中获取的，调试WeatherDemo示例时需要网络环境，数据的获取地址是 http://www.daodoc.com/ig/api?hl=en&weather=New%20York。New%20York表示获取纽约（New York）的天气数据 ，%20表示一个空格。读者可以将上面提供的地址输入到Web浏览器，在浏览器中直接看到XML格式的天气数据。
WeatherAdapter类实现了利用URL获取位图的私有函数GetURLBitmap()，以及用来下载和解析XML数据的公有函数GetWeatherData()。后台服务在调用GetWeatherData()函数解析搜索引擎提供的天气数据时，会不断调用GetURLBitmap()函数，将XML数据中的天气图标根据图标地址下载到本地保存 。 GetURLBitmap()函数的代码如下 ：
private static Bitmap GetURLBitmap(String urlString){ 2 URL url = null; 3 Bitmap bitmap = null; 4 try { 5 url = new URL(\"http://www.daodoc.com\" + urlString);6 } 7 catch (MalformedURLException e){ 8 e.printStackTrace();9 }10 11 try{ 12 HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection(); 13 conn.connect(); 14 InputStream is = conn.getInputStream(); bitmap = BitmapFactory.decodeStream(is); 16 is.close(); 17 }catch (IOException e){ 18 e.printStackTrace();19 } 20 return bitmap;21 } 第12行代码构造了支持HTTP功能的URLConnection ，第14行返回字节流，第15行使用字节流产生位图 ，第16行关闭字节流 。
GetWeatherData()函数首先根据指定的URL地址，从网络获取字节流数据，然后调用轻量级XML解析器XmlPullParser对天气数据进行解析，并将解析结果保存在Weather类的公有静态属性中 。
(六)用户界面
在用户界面设计上，采用可多分页快速切换的TabHost控件。WeatherDemo示例TabHost控件的每个标签页与一个Activity相关联，这样就可以将不同标签页的代码放在不同的文件中，而且每个标签页都可以有独立的选项菜单 。
WeatherDemo类是继承TabActivity的Tab标签页，共设置3个标签页 TAB1的标题为“天气预报”，关联的Activity为WeatherActivity ，TAB2的标题为“历史数据”，关联Activity为HistoryActivity ，TAB2的标题为“系统设置”，关联Activity为SetupActivity 。
WeatherDemo.java中的代码只是用户界面的框架，设置了Tab标签页的图标、标题和所关联的Activity，标签页中的具体显示内容还要依赖于每个Activity所设置的界面布局
界面布局包含 WeatherActivity、HistoryActivity、SetupActivity 1.WeatherActivity用户界面
WeatherActivity在启动时并不能直接显示最新的天气信息，用户需要通过选项菜单的“启动服务”开启后台服务，然后点击“刷新”获取最新的天气状况 。
选项菜单还提供“停止服务”和“退出”选项 。WeatherActivity使用的布局文件是tab_weather.xml，这是个较为繁琐的界面布局，多次使用了垂直和水平的线性布局 。
2.historyActivity界面
HistoryActivity主要用来显示SQLite数据库中的短信服务信息，显示的内容包括发送者的手机号码、时间和回复短信内容 。为了能够以列表的形式显示多行数据，并且定制每行数据的显示布局，这里使用了以往章节没有介绍过的ListActivity（Android.app.ListActivity）。
ListActivity可以不通过setContentView()设置布局，也不必重载onCreate()函数，而直接将显示列表加载到ListActivity，增加了使用的便利性。在WeatherDemo示例中，仍然使用setContentView()设置布局，这样做的好处是可以在界面中设置更为复杂的显示元素，例如在列表上方增加了提示信息“SQLite数据库中的短信服务信息”。下方的代码是HistoryActivity.java文件的onCreate()函数中的设置布局和加载适配器的关键代码。 1. setContentView(R.layout.tab_history); 2 setListAdapter(dataAdapter); 3.SetupActivity界面
SetupActivity主要用来保存和恢复用户设置的运行参数 ，第一次启动或恢复缺省设置（在选项菜单中）后，界面上会显示系统的缺省设置，包括城市名称、更新频率、是否提供短信服务、是否记录短信服务数据信息和短信服务的关键字。
SetupActivity.java文件中，主要功能集中在RestoreDefaultSetup()、UpdateUI()和SaveConfig()三个函数上。RestoreDefaultSetup()用来恢复系统的缺省配置 ；UpdateUI()会根据保存在Config类中的数据更新SetupActivity的界面控件，SaveConfig()根据界面配置更改Config类，然后调用数据库适配器的DBAdapter.SaveConfig()函数，将Config类中的配置数据写入数据库。
五、总结
通过该项目的实战演练让我受益匪浅，在这个过程中，我学会了很多知识，比如Android环境的搭建、Activity、Service、ContentProvider、SQLite的用法等，但我学会的最重要的一点是，利用现有的资源去解决问题，在图书馆、网络上寻找答案。
虽然，这个软件目前运行良好，但是我认为代码的健壮性还很差，在整个工程的构思方面也不足，用户操作界面还不够灵活，这些问题还需要今后逐一解决。
