Tiểu luận Ứng dụng lưu trữ thông tin bằng chuỗi mã vạch

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 Manage