【文章內(nèi)容簡介】 x 內(nèi)核：Android整個操作系統(tǒng)基于Linux內(nèi)核，內(nèi)核提供顯示、照相、閃存、軟鍵盤、WiFi、音頻等驅(qū)動程序，提供對進程間通信機制Binder的驅(qū)動，提供電源管理服務(wù)。 Android平臺本地應(yīng)用的開發(fā)同PC上應(yīng)用的部署模式一樣，Android應(yīng)用也可有純本地應(yīng)用，C/S模式和B/S模式。此外，C/S和B/S相結(jié)合的模式——本地應(yīng)用利用Web控件顯示W(wǎng)eb頁面，或Web應(yīng)用利用Javascript調(diào)用本地程序——也十分常見。此外，具有數(shù)據(jù)同步功能的本地應(yīng)用模式，在聯(lián)系人、日歷、電子郵件等核心應(yīng)用中都有體現(xiàn)。 虛擬機之上的Java應(yīng)用Android應(yīng)用（至少是目前）是使用Java語言開發(fā)的。Java代碼被編譯成字節(jié)碼，以在Dalvik虛擬機上高效運行。Android應(yīng)用由四大組件構(gòu)成——Activity, Service, Content Provider, 和Broadcast receiver。每個組件以類的形式存在。類應(yīng)該具有高度的內(nèi)聚性；類與類之間應(yīng)該具有極低的耦合性。Activity負責(zé)呈現(xiàn)用戶界面并與用戶交互；Service運行在后臺，負責(zé)處理耗時操作，或是為服務(wù)遠程進程；Content Provider負責(zé)管理可被共享的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)；Broadcast receiver則能響應(yīng)系統(tǒng)級的廣播消息。Android系統(tǒng)設(shè)置獨有的特點是，任何應(yīng)用都能啟用其他應(yīng)用的組件，顯式或隱式地。一個Activity可以調(diào)用另一個Activity或Service；Service可在Activity結(jié)束之后關(guān)閉，或繼續(xù)運行。當(dāng)系統(tǒng)啟用某一應(yīng)用的某一組件，該應(yīng)用的進程就被啟動（如果不是已經(jīng)啟動了的話），該組件所需的類就被初始化。不同于其他的系統(tǒng)，Android應(yīng)用程序沒有唯一的入口（比如就沒有main()函數(shù)）[6]。 Linux之上的C/C++本地代碼Android應(yīng)用由Java所寫，運行在虛擬機上，在處理大量數(shù)值、矩陣運算時，效率比較低。C、C++則直接運行于硬件之上，能充分發(fā)揮硬件的性能。此外，大量傳統(tǒng)與廣泛使用的底層庫文件（包括圖形圖像處理、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等）都是由C/C++寫成，它們向Android平臺的遷移應(yīng)以怎樣的方式進行呢？下面介紹三種方式：JNI，JNA和JavaCPP。1）JNI（Java Native Interface）JNI，Java本地接口，是一個允許運行在Java虛擬機上的Java代碼調(diào)用本地代碼或被本地代碼調(diào)用的應(yīng)用編程框架。本地代碼即指用C/C++或匯編寫成的、依賴硬件和操作系統(tǒng)平臺的程序或庫。它定義了可管理代碼（用Java語言寫成）與本地代碼交互的方法。它廠商中立，支持從動態(tài)鏈接庫載入代碼；雖然繁瑣，但常能獲得可觀的效率[7]。2）JNA（Java Native Access）JNA，Java本地訪問，是SUN公司主導(dǎo)研發(fā)的，建立在經(jīng)典的JNI的基礎(chǔ)之上的一個開源框架。它是也另一個訪問本地代碼的方法，大有取代JNI的趨勢。JNA的設(shè)計就是為了提供一種自然的方式、以最少的工作量實現(xiàn)對本地代碼的訪問。它不需要像JNI中那樣的樣板文件或生成的粘合代碼[9]。JNA堪比Window的P/Invoke和Python的ctype。但是，Android官方并沒有集成JNA。據(jù)Android開源項目參與者fadden回答：第一是因為性能不如JNI，在對性能要求高的應(yīng)用中人們更傾向于使用JNI；第二是因為使用Java和公開的API來實現(xiàn)應(yīng)用更有利用應(yīng)用程序自身和Android的發(fā)展；第三是JNA遵循的是LGPL許可，將它放入Android官方發(fā)行會帶來許可問題。盡管如此，Android官方仍然會考慮在虛擬機中提供掛鉤，允許開發(fā)者將JNA庫作為應(yīng)用程序安裝包的一部分，自行使用[10]。JNA源代碼可從GitHub獲得[11]。3）JavaCPPJavaCPP提供了在Java中高效訪問C++的方法，與某些C/C++編譯器與匯編語言交互的方式頗為類似。在其底層，同樣采用的是JNI，因此所有的Java實現(xiàn)它都支持，包括Android。與其他訪問本地代碼的途徑（包括SWIG，CableSwig，JNIGeneratorApp，JNIWrapper，Platform Invoke，GlueGen，JNIDirect，JNA，JniMarshall，JNative，J/Invoke，HawtJNI，BridJ等等）所明顯不同的是，它高效而自然地支持C++語言許多經(jīng)常被認為有弊病的特性，包括操作符重載、模板類和模板函數(shù)、成員函數(shù)指針、回調(diào)函數(shù)、嵌套結(jié)構(gòu)體定義、可變長參數(shù)、嵌套命名空間、包含任意循環(huán)的大數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、多繼承、按值/引用/微量傳遞、匿名結(jié)構(gòu)體、位域、異常、析構(gòu)以及垃圾回收。JavaCPP項目的作者samuel已經(jīng)通過JavaCPP，為OpenCV，F(xiàn)Fmpeg，libdc1394，PGR FlyCapture，OpenKinect，videoInput，和ARToolKitPlus等圖像庫生成了完整的接口，集成到了他的開源項目JavaCV當(dāng)中[18]。JavaCPP底層實現(xiàn)最開始使用的是JNA，后來又回到了JNI[10]。 Android平臺數(shù)據(jù)的存儲與同步 嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQLiteSQLite是一個包含一個自包含、無服務(wù)、零配制、事務(wù)型的SQL數(shù)據(jù)庫引擎的軟件庫。它是世界上最流行的數(shù)據(jù)庫引擎之一。并且，SQLite的源代碼已經(jīng)進入了公共域，可自由使用[11]。Android提供了對SQLite數(shù)據(jù)庫的完全支持。你所創(chuàng)建的任何數(shù)據(jù)庫都能被當(dāng)前應(yīng)用中的任何類按名訪問，當(dāng)前應(yīng)用之外的類則不行[12]。 SQLite 3中的數(shù)據(jù)類型[14]大部分數(shù)據(jù)庫引擎（就我們所知，除SQLite之外的任何其他數(shù)據(jù)庫引擎）使用著傳統(tǒng)的靜態(tài)類型。靜態(tài)類型下，一個值的數(shù)據(jù)類型由其容器——該值所存儲在的列——所決定。SQLite使用一種更加泛化的動態(tài)類型系統(tǒng)。在SQLite中，一個值的數(shù)據(jù)類型依賴于其值本身而非其容器。在其他靜態(tài)類型數(shù)據(jù)庫上能使用的SQL語言，在SQLite上同樣能使用；在這一意義上講，SQLite的這一動態(tài)類型系統(tǒng)相對其他數(shù)據(jù)庫的靜態(tài)類型系統(tǒng)具有向后兼容的能力。而且，SQLite中的動態(tài)類型能讓它完成傳統(tǒng)類型數(shù)據(jù)庫所不能完成的工作。最后，值得注意的是，SQLite對特殊的一列ROWID的處理。它與在Android中對SQLite的訪問密切相關(guān)。 ROWID和整型主碼SQLite表的每一行都有一個64位有符號整數(shù)鍵，唯一地標識表中該一行。該整數(shù)通常被稱作“rowid”。rowid的值可使用以下任意列名的任意大小寫形式訪問：“rowid”“oid”或“_rowid_”。如果一個表已經(jīng)存在了一個用戶定義的名叫“rowid”“oid”或“_rowid_”的列，則使用這些名字時，訪問的是用戶定義的列；這一整型rowid行將不再能被檢索到[15]。SQLite的每一張表都以一棵B樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲。該樹包含了對每一行的一個入口，入口地址是一個整型主碼（INTEGER PRIMARY KEY），或rowid。這意味著按rowid檢索或排序記錄速度極快。搜索某一指定或在某一范圍內(nèi)的rowid的行，比相同情況下在其他主碼或索引上搜索，要快一倍[15]。也正是這個原因，Android中重要的UI組件ListView訪問SQLite數(shù)據(jù)庫所使用的適配器CursorAdapter對查詢結(jié)果Cursor的列有一個特殊的要求：必須要有一個名叫“_id”的列[16]。在實現(xiàn)上，ListView的一行（即一個ListItem）對應(yīng)Cursor的一行；據(jù)觀察，Android為該ListItem分配了id，其值正是“_id”列的值?？赏ㄟ^以下方法獲得ListView中的某一項的id：方法一：單擊列表項的回調(diào)函void (ListView l, View v, int position, long id)的形參中本身就有id；方法二：長按列表項，引起上下文菜單彈出的回調(diào)函數(shù)boolean (MenuItem item)中，可以這樣取得被長按列表項的id：//獲取彈出菜單的菜單信息；該菜單信息包含了適配器上下文信息，其中就包含了適配器為當(dāng)前列表項綁定的（Cursor的）idAdapterContextMenuInfo info=(AdapterContextMenuInfo) ()。//當(dāng)前列表項的idint id=。此外，要獲取當(dāng)前列表項中子View的值，也有快捷的方法：//當(dāng)前列表項在適配器上的位置int position=。//獲取適配器為當(dāng)前列表項綁定的Cursor（或一行記錄）Cursor cursor = (Cursor) getListAdapter().getItem(position)。//反過來獲取Cursor中的列“_id”的值，String _id = ((_id))。(TAG, _id at position + position + , id + id + is + _id)。對比會發(fā)現(xiàn)，無論對列表項進行新增、刪除、排序等任何操作，id與_id均相同；相反，position表示的只是當(dāng)前列表項在列表ListView中的下標，與id或_id沒有直接的關(guān)系。以上問題是困擾作者本人在內(nèi)的許多開發(fā)者許久的問題。通過一定的分析和實驗，結(jié)果是可知的。這或許也是做開發(fā)的樂趣之所在。 Android平臺的數(shù)據(jù)同步Android終端同Web服務(wù)器、Android終端與終端之間的數(shù)據(jù)同步，可以采用同Android系統(tǒng)中谷歌帳戶應(yīng)用（Gmail、Google Calendar等）類似的方法，通過SampleSyncAdapter，利用Android框架中的帳戶管理器和同步管理器實現(xiàn)。這里不再贅述。本文將討論的，是基于Android ——端對端WiFi直連通訊技術(shù)。 端對端WiFi直連通訊技術(shù)從Android （API 14）開始，WiFi直連通訊技術(shù)允許設(shè)備通過WiFi直接（WiFi Direct）連接，不再需要中間互連點（如無線路由器或WiFi熱點）。使用Android所提供的API，你可以發(fā)現(xiàn)并連接到同樣支持WiFi直接的設(shè)備上，然后與之進行比藍牙距離更遠的高速通信?；谠摷夹g(shù)，我們構(gòu)想出了兩種多終端通信方式：1）C/S單向同步。2）對等雙向同步。鑒于實驗條件不允許，我們僅對邏輯的實現(xiàn)作理論的分析。相信經(jīng)過這一分析，在Android API 14實現(xiàn)起來是不難的。（1）C/S單向同步在該同步方式中，指定一臺設(shè)備作為服務(wù)器，或才最先啟動同步服務(wù)的設(shè)備自動作為服務(wù)器；其他設(shè)備作為客戶機；首先輪流上傳各自的數(shù)據(jù)，服務(wù)器負責(zé)數(shù)據(jù)的新增、更新與合并；然后輪流從服務(wù)器下載最新的數(shù)據(jù)。作為服務(wù)器的設(shè)備（服務(wù)設(shè)備）首先啟動同步服務(wù)，其他設(shè)備（請求設(shè)備）搜尋到該設(shè)備，發(fā)送同步請求。服務(wù)設(shè)備在用戶的協(xié)助的對請求設(shè)備進行身份認證，并允許保存身份信息（即配對）以供下次免認證連接。服務(wù)設(shè)備上啟用一個服務(wù)，或為每個設(shè)備啟用一個服務(wù)，響應(yīng)所有設(shè)備發(fā)送過來的通知（包含對數(shù)據(jù)變更的描述和數(shù)據(jù)本身）。響應(yīng)操作包括：備份同步前的數(shù)據(jù)；新增設(shè)備新增的記錄，緩存設(shè)備的修改和刪除請求并在最后提示用戶確認（修改或刪除），最后標記版本。全部設(shè)備的變更上傳完成后，服務(wù)設(shè)備轉(zhuǎn)而向所有請求設(shè)備發(fā)送指令，備份并刪除其同步前數(shù)據(jù)，并下載同步后的數(shù)據(jù)。（2）對等雙向同步在該同步方式中，設(shè)備間對等通信，向其他配對設(shè)備播送自身數(shù)據(jù)的變化，同時接收與處理其他配對設(shè)備數(shù)據(jù)變化的通知。該方式與C/S單向同步的不同之處在于，設(shè)備同時扮演兩種角色：服務(wù)設(shè)備和請求設(shè)備；無需下載同步后數(shù)據(jù)。兩種同步方式都希望所有設(shè)備在當(dāng)時當(dāng)?shù)乜捎?，否則每一部設(shè)備上的數(shù)據(jù)都不是嚴格意義上“最新”的數(shù)據(jù)。但在實際應(yīng)用中，對“最新”的要求并不高；相反，每周一次的同步（比如在例會與工作總結(jié)時同步工作數(shù)據(jù)），在同步時展示與統(tǒng)計每一部終端的數(shù)據(jù)變更，反而有得于對工作的評價。3 Android平臺上的車牌識別車牌識別這里特指自動車牌識別，即運用計算機視覺技術(shù)，從包含車牌的圖像中自動探測到車牌區(qū)域，提取該區(qū)域車牌圖像進行進一步處理，使其中的車牌字符適合光學(xué)字符識別（OCR）引擎識別，最后返回完整的車牌號字符串的過程。該過程包含的三大核心環(huán)節(jié)對識別率起到了至關(guān)重要的作用：1）車牌探測；2）車牌字符分割；3）車牌字符識別。下面對其分別進行描述并加以實現(xiàn)。 圖像處理在圖像學(xué)中，圖像處理是對輸入圖像的任何形式的信號處理；其輸出可以是一幅圖像，或與之相關(guān)的字符集或參數(shù)[19]。本課題中包含大量的圖像處理，因此我們研究并采用了開源圖像處理庫OpenCV。 OpenCVOpenCV（開源計算機視覺）是一個用于實時計算機視覺的程序函數(shù)庫。它在BSD許可下發(fā)布，學(xué)術(shù)和商業(yè)上均可免費使用。它擁有能運行在Windows、Linux、Android以及Mac上的C++、C、Pythoon和Java的接口。該庫擁有超過2500個算法的優(yōu)化。使用者遍布全球，擁有2,500,000以上的下載量和40,000用戶組成員。使用范圍從交互藝術(shù)到礦物探測，再到Web圖形檢索等領(lǐng)域[20]。OpenCV由英特爾公司于1999年起開發(fā)，用C/C++寫成，包含了500多個函數(shù)。OpenCV的構(gòu)成如圖2。CXCORE基本結(jié)構(gòu)和算法，XML支持，繪圖函數(shù)CV圖像處理和視覺算法HighGUIGUI，圖像和視頻 I/O圖2 OpenCV的構(gòu)成 JavaCVJavaCV是一個OpenCV的Java接口。它為計算機視覺領(lǐng)域調(diào)查者們常用的庫提供了封裝。這些庫包括：OpenCV，F(xiàn)Fmpeg，libdc1394，PGR FlyCapture，OpenKinect，videoInput，和ARToolKitPlus等。并且，實用類還使自身的功能在Java平臺包括Android平臺上更加可用[21]。JavaCV開源項目的負責(zé)人samuel，即前述JavaCPP項目的負責(zé)人。JavaCV正是利用JavaCPP技術(shù)實現(xiàn)的OpenCV的Java接口。，作為本項目的