信息推送是通过一定的技术标准或协议,将用户需要的信息主动发送给用户,以减少信息过载现象和用户搜索信息时间的一类服务或者技术^{[ 2]}。目前通过手机进行信息推送的方式主要有以下5种^{[ 3]}:

(1)采用短信技术。需要与移动运营商协商,建立短信服务器。其建设、运行和维护成本较高。

(2)WAP推送技术。该技术主要基于特殊格式的短信息,手机通过识别特殊的标识来进行相应的处理,该方式对手机数据流量和电量消耗不大,但是需要移动运营商的介入,成本较高。

(3)POLL轮询方式。需要手机客户端不定时地询问服务器是否有更新,当服务器没有更新数据的时候,该方式会浪费大量的流量和消耗较多的电量。为了降低流量和电量消耗,通常是采用减低轮询频率来实现,这样又导致了消息的长延迟,因此仅适合对实时性要求不高的应用。

(4)保持 IP 长连接方式。即通过客户端与服务器之间维持一个持续的TCP/IP连接来实现推送。为此,客户端应用软件向服务器周期性发送“心跳包”,保持数据连接。对于普通的手机终端,这种方式消耗的流量和电量比较大,而且需要客户端软件始终运行。所以只适合执行单一任务的移动终端。

(5)基于手机厂商提供的信息推送服务。目前主流的智能手机操作系统厂商都为自己的系统提供了专门的信息推送服务,建立了专门的推送服务器,以帮助第三方应用服务器转发要推送给手机客户端的信息。比如Google的GCM^{[ 4]},Apple的APNS^{[ 5]}和Microsoft的MPNS^{[ 6]}等。这种方式下,只需手机客户端与推送服务器保持固定IP连接,进行持续通信,并监听约定的端口即可。该方式的最大优点是在避免过多消耗数据流量和电量的情况下,可以实现多重任务;不足之处在于作为新技术还在不断完善之中。

图书馆需推送的主要内容有:新闻通知、新书通报、图书预约、图书借阅、超期预警和定制服务等。目前采用手机推送的方式主要涉及上述4种方式,比如文献^{[ 7, 8, 9]}采用方式(1),文献^{[ 10]}采用方式(3),文献^{[ 11]}采用方式(4)。它们的不足之处较明显:成本高、耗流量或耗电量。若引入方式(5)进行信息推送,则不足之处会有所改善。

经过比较研究,本文选择方式(5),采用Android手机系统,利用Google推出的GCM服务进行信息推送系统开发。该系统由图书馆信息提供服务器(简称信息服务器)、GCM服务器和Android手机客户端(简称客户端)组成。其推送思路^{[ 12, 13]}如图1 所示:

图1

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	图1 GCM信息推送过程

客户端按照①至④的顺序分别在GCM服务器和信息服务器上注册,完成注册后,就启用了GCM服务。信息服务器准备好待发信息后,按照⑤至⑥的顺序完成信息推送。

开发环境工具包括JDK、Android SDK、Eclipse和ADT。在Eclipse中导入GCM示例源程序,并在此程序基础上进行修改、调试和打包生成APK安装文件。

(1)申请GCM服务

用一个Google账号,登录Google API的控制台页面,申请创建一个API项目,获取项目ID。再勾选开启Google Cloud Messaging服务,获取项目API Key^{[ 14]}。

(2)获取源程序并修改参数值

打开Android SDK Manager,安装Extras﹥Google Cloud Messaging for Android Library后,在＼extras＼google＼gcm＼samples＼gcm-demo-client子目录里,产生gcm-demo-client源程序。

将CommonUtilities.java文件中SERVER_URL变量的值,设置为接收注册信息的Web应用程序地址;将SENDER_ID变量的值,设置为GCM项目ID。将strings.xml文件中的常量默认值修改为需要的值。

(3)增加订阅项目功能

新增一个Class类和XML布局文件。在布局文件中放置绑定项目列表的CheckBox、填写读者号的EditText、注册Button和注销Button视图组件;在类文件中设置连接数据库、获取项目数据、CheckBox数据绑定、获取读者选择项目、读取读者号、注册和注销的程序代码。将新增的Activity组件在AndroidManifest.xml配置文件中进行注册。

其中注册、注销是直接调用ServerUtilities.java文件中register和unregister方法,同时需要把选择的推送项目和读者号传递给这两个方法,所以必须修改原来的register和unregister方法以及相关的Post方法。

增加订阅推送项目后的注册流程^{[ 12, 15]}如图3 所示:

图3

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	图3 客户端设备注册流程

信息服务器端利用Visual Studio 2008开发工具,基于Microsoft.NET Framework 3.5框架,选择VB.NET作为开发语言,采用Microsoft SQL Server 2005作为后台数据库,选择LINQ to SQL^{[ 16]}对数据库进行建模。其中采用Web应用程序方式实现注册信息接收,采用Windows Form应用程序方式实现信息提取和信息发送。

将“新闻通知、新书通报”两项叫做公共信息,将“图书预约、图书借阅、超期预警、定制服务”4项叫做专属信息。在信息提取和发送时对公共和专属信息分别进行操作。

(1)数据结构设计

数据库中每个表的功能如表1所示:

表1

表1

表1 各表的功能介绍 表名 功能介绍 tb_RegisID 储存客户端的注册ID和读者号 tb_push_xm 储存图书馆开放可供读者订阅的信息项目 tb_select_push_xm 储存读者订阅的信息项目 tb_push_ggxmxx 储存提取图书馆公共信息 tb_push_zsxmxx 储存提取图书馆读者专属信息

表1 各表的功能介绍

图4

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	图4 信息服务器端数据结构设计

由5个表及之间的关系生成公共信息视图和专属信息视图分别如表2和表3所示:

表2

表2

表2 公共信息视图V_tb_push_ggxmxx 字段名 数据类型 说明 id int 记录编号 RegisIDS varchar(max) 注册ID列表 push_xmxx varchar(500) 待发送信息

表2 公共信息视图V_tb_push_ggxmxx

表3

表3

表3 专属信息视图V_tb_push_zsxmxx 字段名 数据类型 说明 id int 记录编号 RegisID varchar(max) 注册ID push_xmxx varchar(500) 待发送信息

表3 专属信息视图V_tb_push_zsxmxx

(2)注册信息接收

利用ASP.NET的泛型处理常式(Handler)接收客户端以POST方式发送过来的注册ID、订阅项目编号和读者号。建立一个RegisID.ashx一般处理程序页,将程序代码放在 ProcessRequest 虚方法中,其主要执行过程如下:

①HttpContext.Request("RegisID")获取注册ID,HttpContext.Request("Lib_id")获取读者号,HttpContext.Request("xm_id")获取项目编号;

②将获取的注册ID和读者号储存到tb_RegisID表中,读者号和订阅项目编号储存到tb_select_push_xm 表中;

③利用HttpContext.Response.Write,将注册成功或失败的信息返回给客户。

(3)信息提取实现

针对每个项目建立对应的信息提取函数。所有提取函数实现思路都一样:外部输入读者号,项目编号参数;内部实现连接图书馆对应系统DB,并根据读者号提取所需的新信息;输出提取信息字符串和对应读者号。提取公共信息时则不需读者号进行信息查询筛选,直接提取新的信息即可。

在信息提取时,将公共和专属信息分开提取。不管公共信息有多少读者订阅,只需对其提取一次;而专属信息因订阅读者不同而提取信息不同,所以只能按照读者依次逐个提取。整个提取流程如图5所示。最后利用Timer控件定时执行整个提取流程,则可实现不断提取新的信息。

图5

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	图5 信息提取流程

(4)信息发送实现

GCM服务器可向单一设备推送信息或同时向多个设备推送信息(也称“多播消息”),其接收信息的组织方式有两种:纯文本格式和JSON^{[ 17]}格式。发送多播消息只能使用JSON格式,多个接收设备注册ID以数组形式组织,可包含1个和最多1 000个注册ID,因此向单个设备发送信息也可用JSON格式。本文公共信息向多个客户端发送,专属信息向一个客户端发送,两者都采用JSON格式组织,再发送给GCM服务器^{[ 18]}。

引用Newtonsoft.Json.dll组件^{[ 19]},设计单条信息发送程序,并封装为HttpPostToGCM过程,输入注册ID数组(Reg_IDS)、GCM项目API Key(API_Key)和待发消息内容(Message),程序主要处理过程^{[ 20]}如下:

①首先向GCM服务器发送一个POST请求:

Dim request As HttpWebRequest =

WebRequest.Create("https://android.googleapis.com/gcm/send")

②设置HTTP Header 和HTTP Body两部分内容:

request.Method = "POST"

request.ContentType = "application/json;charset=utf-8;"

request.Headers.Add(String.Format("Authorization: key={0}", API_Key))

Dim postData = New With {Key.data = New With {Key.message = message},Key.registration_ids = Reg_IDS}

′定义符合JSON格式的数据对象

Dim p As String = JsonConvert.SerializeObject(postData)

′将LINQ to JSON转换为字符串

Dim byteArray As Byte() = Encoding.UTF8.GetBytes(p)

′将字符串转换为字节

……

循环读取V_tb_push_ggxmxx和V_tb_push_zsxmxx视图中每条待发信息和注册ID,并送入HttpPostToGCM过程中执行发送,同时更新视图对应表中的push_flag标记。最后利用Timer控件定时执行发送程序,即可实现定时发送信息。