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相關(guān)專題：
1．西南交通大學(xué)峨眉分校，四川 峨眉 614202；
2．西南交通大學(xué)計算機與通信工程學(xué)院，四川 成都 610031）
摘 要：在無線應(yīng)用協(xié)議(WAP)技術(shù)的無線應(yīng)用環(huán)境部分，本文提出一種嵌入移動終端的微瀏覽器的設(shè)計方案。在設(shè)計中按功能劃分為接口、執(zhí)行、解析、顯示4個部分，在實現(xiàn)中利用封裝技術(shù)，使其易于移植到移動終端內(nèi)。將實現(xiàn)了的微瀏覽器嵌入到實驗所用的移動終端，實驗表明，該微瀏覽器能成功地解析和顯示無線應(yīng)用協(xié)議網(wǎng)關(guān)處理過的網(wǎng)頁。
關(guān)鍵詞：無線應(yīng)用協(xié)議；微瀏覽器；無線應(yīng)用環(huán)境；無線標記語言；設(shè)計
一、引言
微瀏覽器(Micro-browser) 嵌入在移動終端內(nèi)，能夠?qū)⒕W(wǎng)頁內(nèi)容解析和顯示給移動終端用戶，是無線方式接入互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于移動終端主頻、計算能力都比較小，存儲器容量、顯示屏和輸入設(shè)備大小也受到限制［３］，因此要求微瀏覽器在設(shè)計和實現(xiàn)時必須緊密、清晰。微瀏覽器在無線互聯(lián)中得到了廣泛應(yīng)用，其中著名的有日本的I-mode技術(shù)和WAP(Wireless Application Protocol)論壇公布的無線應(yīng)用協(xié)議技術(shù)。在無線應(yīng)用協(xié)議技術(shù)中，無線應(yīng)用協(xié)議是通過改寫網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，使該協(xié)議與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議兼容，并且更適合于無線應(yīng)用這一特殊環(huán)境而形成的一種協(xié)議。本文的微瀏覽器設(shè)計方案，是作者所參與的項目組根據(jù)WAP論壇公布的微瀏覽器規(guī)范進行設(shè)計并實現(xiàn)的。
二、微瀏覽器在無線應(yīng)用協(xié)議技術(shù)結(jié)構(gòu)中的位置
在無線應(yīng)用協(xié)議技術(shù)中，微瀏覽器是無線應(yīng)用環(huán)境(Wireless Application Environment，簡寫為WAE)的一部分，處于WAE的上層。WAP技術(shù)就是使用戶能將應(yīng)用WAP協(xié)議軟件的移動終端連接到一個與Internet相連的WAP網(wǎng)關(guān)，從而如同使用桌面終端的用戶一樣瀏覽網(wǎng)上的信息。而ＷAE則是WAP協(xié)議棧(WAP Protocol Stack，簡寫為WAPS)的最高層協(xié)議，它規(guī)劃在整個WAP標準中，其目的是建立一個交互環(huán)境，使網(wǎng)絡(luò)運營商和網(wǎng)絡(luò)提供商能夠有一個在無線平臺上提供服務(wù)的有效的方法。WAE定義了標準的內(nèi)容格式，規(guī)定WAP移動終端使用(Wireless Markup Language，簡記為WML)無線標記語言顯示各種文字圖像數(shù)據(jù)。WML是一種基于擴展標記語言(Extension Markup Language，簡記為XML)的標記語言，主要用于標記和說明WAP移動終端收發(fā)的Internet信息和用戶接口。在WAP中，一個WML文檔稱為一個“Ｄeck”，一個“Deck”內(nèi)包含若干個“Card”，“Card”是用戶瀏覽和交互的基本單元。微瀏覽器在WAP技術(shù)中就是實現(xiàn) WML用戶代理 (WML User Agent) 功能，是WAE的一個重要組件，其實現(xiàn)技術(shù)是WAE實現(xiàn)中的核心技術(shù)。
三、微瀏覽器的規(guī)范、功能和特點
微瀏覽器的規(guī)范定義了一個適合于移動終端的功能強大的用戶接口模型。這個規(guī)范定義了移動終端如何解釋W(xué)ML和WMLScript，并且顯示給用戶。用戶通過上移鍵和下移鍵而不是鼠標在各個卡之間來回進行導(dǎo)航。為了保持與標準瀏覽器的一致，微瀏覽器還提供了各種導(dǎo)航功能如Back、Home、書簽等。
基于這些詳盡而明確的規(guī)范，微瀏覽器應(yīng)完成的主要功能是顯示W(wǎng)ML疊并且支持WML語言的事件處理，使用戶能在卡和疊間導(dǎo)航。
由于移動終端硬件的特點和WAP網(wǎng)關(guān)工作的特性，使得WML瀏覽器無論是在結(jié)構(gòu)方面還是在功能方面，都具有自己獨特之處。一方面，由于移動終端的內(nèi)存資源有限，要求微瀏覽器在閃存(Flash Memory)和RAM的使用上應(yīng)盡量節(jié)省。并且，微瀏覽器處理的是經(jīng)過WAP網(wǎng)關(guān)編碼的WML文件，因為WAP網(wǎng)關(guān)已經(jīng)在詞法、變量引用、事件合法性等很多方面作了判斷和工作［１］。另一方面，瀏覽器工作在WAP協(xié)議棧和用戶界面之間，由于移動終端硬軟件實現(xiàn)差別很大，要求微瀏覽器將與移動終端操作系統(tǒng)有關(guān)的東西封裝起來，實現(xiàn)與操作系統(tǒng)和硬件無關(guān)。
四、微瀏覽器設(shè)計方案
1．微瀏覽器總體設(shè)計方案
從總體結(jié)構(gòu)上，將整個微瀏覽器劃分為４個大部分：Interface(接口)部分、Executive(執(zhí)行)部分、Parser(解析)部分和View(顯示)部分。其設(shè)計原理如圖1所示，其設(shè)計實現(xiàn)如圖2所示。
這種劃分實際上是按照微瀏覽處理的功能進行的，各部分完成特定的功能，并向其它相關(guān)部分的接口傳遞必要的信息。各部分的主要功能和模塊設(shè)計如下：
(1) Interface部分是微瀏覽器的入口，在這一部分通過移動終端人機接口的輸入控制得到用戶的按鍵事件，針對這一事件設(shè)計一個與按鍵有關(guān)的輸入模塊，它可以是一個線程，也可以是一個不斷循環(huán)的程序段，還可以利用中斷實現(xiàn)。利用這個模塊將系統(tǒng)的輸入部分封裝起來。同時，為Interface部分設(shè)計一個執(zhí)行體模塊，在該模塊中設(shè)置一個狀態(tài)機，根據(jù)不同的狀態(tài)，對事件進行分類和分派，把接收到的按鍵消息發(fā)給不同的模塊處理。另外，設(shè)計運行模塊，以實現(xiàn)Do菜單事件，它利用Parser部分生成的Do表，在用戶按下某一鍵時激活Do菜單，出現(xiàn)WML作者在當(dāng)前卡中定義的Do任務(wù)，用戶選定Do后，發(fā)相應(yīng)消息給Executive完成任務(wù)處理。在實現(xiàn)上述主要功能的同時，Interface部分還要完成界面的初始化，實現(xiàn)系統(tǒng)菜單。
(2) Executive部分處理WML文本中的事件（即在疊/卡中定義的事件）。Interface部分接收到的與WML文本有關(guān)的事件觸發(fā)信息都轉(zhuǎn)給Executive部分，由它完成與事件綁定的節(jié)點的查找和相關(guān)事件處理函數(shù)的執(zhí)行。根據(jù)Executive部分必須完成的功能要求，設(shè)計事件處理模塊，確定在Parser部分生成的事件表的事件號，根據(jù)事件號查找事件表中的相關(guān)表項；同時，設(shè)計５種事件處理函數(shù)，實現(xiàn)前進、后退、刷新、輸入、選擇５種事件的處理。而這五種事件處理函數(shù)為了完成事件處理，都需調(diào)用一個任務(wù)微函數(shù)模塊，該模塊中定義了一系列的原子函數(shù)。其設(shè)計原理是根據(jù)規(guī)范中的卡間導(dǎo)航參考運行步驟規(guī)定，可以將事件處理函數(shù)分解為多個原子函數(shù)，通過原子函數(shù)的不同組合，完成不同的事件處理。
(3) Parser部分是整個用戶代理的基礎(chǔ)，它將接收到的編碼后的二進制文本解析成為一棵以元素為節(jié)點的Deck樹。并生成其它部分運行時需要用到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。由此將解析部分設(shè)計為解析執(zhí)行模塊和解析樹遍歷模塊。在解析執(zhí)行模塊中完成將WAP網(wǎng)關(guān)中取回的WML文本進行處理，設(shè)計解析樹的建立函數(shù)和查詢函數(shù)，并對外提供統(tǒng)一封裝后的接口。在解析樹的遍歷模塊實現(xiàn)生成和處理事件表、變量表、Do表，并對內(nèi)存管理。
(4)View部分根據(jù)Deck樹完成對WML文本顯示格式的解釋和顯示。接收到上下鍵的按鍵信息時改變虛窗口，瀏覽整個頁面。接收到確認鍵的按鍵信息時，根據(jù)當(dāng)前的顯示內(nèi)容確定該觸發(fā)的事件，將此事件反饋給Executive。當(dāng)事件完成時，如果有變量被改變，Executive會通知View部分重顯屏幕。由此將View部分設(shè)計為初始化模塊、瀏覽處理模塊。在View部分的初始化模塊中分析由Parser部分生成的樹，建立事件顯示表和初始的顯示區(qū)。瀏覽處理模塊則完成上移、下移鍵按下時的處理，改變顯示區(qū)內(nèi)容和反顯的事件。當(dāng)按上移鍵時，根據(jù)新的坐標顯示新的內(nèi)容；當(dāng)按下移鍵時，根據(jù)新的顯示內(nèi)容決定當(dāng)前應(yīng)該聚焦的事件，將與該事件有關(guān)的顯示內(nèi)容（文本或是圖片）反顯。
2．微瀏覽器典型處理流程
在上述的功能劃分和消息傳遞機制下，一次微瀏覽器的典型的處理流程是：
(1)執(zhí)行微瀏覽器程序，Interface獲得執(zhí)行權(quán)，此時，如果瀏覽器設(shè)置了HomePage，Interface向Executive發(fā)出信息，取回HomePage并分析、顯示。如果瀏覽器沒有設(shè)置HomePage，Interface進入空等狀態(tài)，等待用戶輸入需訪問的URL；
(2)Executive調(diào)用WAPP提供的接口函數(shù)，取得指定的Deck，交由Parser完成解析，生成樹和表；
(3)Parser生成的樹提交給View部分顯示，執(zhí)行權(quán)重交給Interface，系統(tǒng)進入等待用戶輸入狀態(tài)；
(4)Interface接收到用戶輸入，對按鍵信息分類，一部分按鍵被截獲，激活系統(tǒng)菜單；一部分被發(fā)送給View，改變?yōu)g覽區(qū)，或者激活事件，事件號發(fā)給Executive，完成事件處理；
(5)可能發(fā)生的事件分為2類，一類要獲取另外的Deck，一類只要改變當(dāng)前微瀏覽器的上下文。當(dāng)發(fā)生第二類事件時，Executive 部分完成事件處理并告知Interface要不要刷新顯示區(qū)，Interface調(diào)用View部分完成顯示區(qū)處理。第二類事件發(fā)生時，Executive 取回Deck，分析、建樹，通過Interface告知View部分重新分析樹，建立初始顯示區(qū)。事件完成后進入等待用戶按鍵狀態(tài)；
(6)用戶激活系統(tǒng)菜單，選擇“退出”，釋放申請的內(nèi)存塊，用戶代理結(jié)束。
3．微瀏覽器設(shè)計和實現(xiàn)中的技術(shù)難點及其解決辦法
（1）WML的解碼
WML文本在傳送之前要按照規(guī)范所述進行編碼，減小容量以適應(yīng)窄帶寬的傳輸。編碼時對所有的元素和屬性及部分屬性值進行編碼。在編碼時用幾個特殊的標記表明變量引用和字符串的開始。編碼之后的文本是上下文有關(guān)的，除了全局標記之外，在不同狀態(tài)下遇到相同的標記對應(yīng)于不同的解釋。經(jīng)過編碼后，WML文本表示成特殊結(jié)構(gòu)的二進制流。因為編碼的方法和編碼后文件的格式都嚴格遵守編碼規(guī)范，所以解碼的工作相當(dāng)清晰。在Deck樹建立和信息引用的時候，將當(dāng)前信息的８位值與編碼比較，由此確定對當(dāng)前信息的操作及以后幾個字節(jié)的操作。
（2）Deck樹的生成
WML文本的一個Deck可以表示為一棵樹，樹中包含了標簽和標簽屬性的信息，在對文本進行分析生成樹時，使用遞歸下降分析。因為WML文本格式很固定，不會有回溯，并且沒有太多的嵌套。在生成Deck樹時采用遞歸下降分析法，思路清晰，實現(xiàn)容易。
（3）實現(xiàn)整塊內(nèi)存使用策略
先根據(jù)WML文本的大小，一次性向操作系統(tǒng)申請一塊空間，保留此空間的起始指針和大小，由微瀏覽器的程序?qū)@一塊內(nèi)存進行分配和管理。這樣在操作系統(tǒng)看來，Deck樹是一個完整的塊，而塊內(nèi)則是由指針相連而形成的一棵樹。當(dāng)用戶轉(zhuǎn)到其他的Deck，要丟棄當(dāng)前Deck時可以一次性在回收整個塊。這一方法的優(yōu)點是：一方面使用指針進行信息的復(fù)用，避免對重復(fù)信息生成另外的一個拷貝帶來的內(nèi)存浪費，最大程度地復(fù)用了內(nèi)存；另一方面，在內(nèi)存復(fù)用過程中，要進行內(nèi)存回收，由于多個指針指向同一塊內(nèi)存，有可能會出現(xiàn)指針懸掛的情況，但現(xiàn)在采用了一次性分配的方法，指針懸掛問題就完全可以得到避免。
（4）封裝功能的實現(xiàn)
在整個微瀏覽器軟件的設(shè)計實現(xiàn)過程中，雖然用的是Standard C，但把處理每一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的模塊作為一個對象來看待，建立完善和統(tǒng)一的接口，同時注意到在其他的模塊中避免對此模塊的數(shù)據(jù)的直接使用。這樣，在沒有面向?qū)ο缶幾g器的支持下實現(xiàn)了部分的面向?qū)ο笏枷�，雖然只有一個封裝的功能，但是程序在可維護性、可剪裁性、可重用性上有了很大的改善。
五、結(jié)束語
該微瀏覽器的設(shè)計與實現(xiàn)嚴格按照規(guī)范進行，在設(shè)計和實現(xiàn)中充分考慮了與移動終端硬件的無關(guān)性、與操作系統(tǒng)的無關(guān)性，能夠方便地嵌入到移動終端里面。將所實現(xiàn)的微瀏覽器成功移植到實驗用的移動終端康佳7218型手機上，實驗證明，微瀏覽器實現(xiàn)了WML用戶代理功能，能夠正確地解析和顯示經(jīng)過WAP網(wǎng)關(guān)處理過的網(wǎng)頁。
摘自《北極星電力電信網(wǎng)》
