Tiểu luận Lập trình trên thiết bị di động

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN   Ÿš¶›s   TIỂU LUẬN LẬP TRÌNH TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG Đề tài: Game Ai Là Triệu Phú Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Đạt Lê Văn Triệu Lớp : 11TLTPY Giáo viên hướng dẫn: TS.Huỳnh Hữu Hưng Tuy Hòa, 30 tháng 03 năm 2012 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1. LÝ DO CHỌN J2ME: Java ban đầu được thiết kế dành cho các máy với tài nguyên bộ nhớ hạn chế. Thị trường của J2ME được mở rộng ra cho nhiều chủng loại thiết bị như: Các lọai thẻ cá nhân như Java Card Máy điện thoại di động Máy PDA (Personal Digital Assistant - thiết bị trợ giúp cá nhân) Các hộp điều khiển dành cho tivi, thiết bị giải trí gia dụng … 2. MỤC TIÊU CỦA J2ME: Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình java J2ME cho điện thoại di động Khai thác và sử dụng bộ KIT lập trình cho điện thoại di động với các source code dựng sẵn cung cấp bởi Sun Java. Xây dựng chương trình Game Rắn Săn Mồi đơn giản. 3. LỊCH SỬ CỦA J2ME: - J2ME được phát triển từ kiến trúc Java Card, Embeded Java và Personal Java của phiên bản Java 1.1. Đến sự ra đời của Java 2 thì Sun quyết định thay thế Personal Java và đươc gọi với tên mới là Java 2 Micro Edition, hay viết tắt là J2ME. Đúng với tên gọi, J2ME là nền tảng cho các thiết bị có tính chất nhỏ, gọn: Lịch sử j2me 4. KIẾN TRÚC CỦA J2ME: - Phần này sẽ trình bày kiến trúc tổng quát toàn bộ nền tảng Java. Kiến trúc j2me 4.1. Giới thiệu các thành phần trong nền tảng J2ME: - Định nghĩa về Configuration (Cấu hình): là đặc tả định nghĩa một môi trường phần mềm cho một dòng các thiết bị được phân loại bởi tập hợp các đặc tính, ví dụ như: Kiểu và số lượng bộ nhớ Kiểu và tốc độ bộ vi xử lý Kiểu mạng kết nối - Do đây là đặc tả nên các nhà sản xuất thiết bị như Samsung, Nokia …bắt buộc phải thực thi đầy đủ các đặc tả do Sun qui định để các lập trình viên có thể dựa vào môi trường lập trình nhất quán và thông qua sự nhất quán này, các ứng dụng được tạo ra có thể mang tính độc lập thiết bị cao nhất có thể. - Hiện nay Sun đã đưa ra 2 dạng Configuration: CLDC (Connected Limited Device Configuration-Cấu hình thiết bị kết nối giới hạn): được thiết kế để nhắm vào thị trường các thiết bị cấp thấp (low-end), các thiết bị này thông thường là máy điện thọai di động và PDA với khoảng 512 KB bộ nhớ.Vì tài nguyên bộ nhớ hạn chế nên CLDC được gắn với Java không dây (Java Wireless ), dạng như cho phép người sử dụng mua và tải về các ứng dụng Java, ví dụ như là Midlet. CDC- Connected Device Configuration (Cấu hình thiết bị kết nối): CDC được đưa ra nhắm đến các thiết bị có tính năng mạnh hơn dòng thiết bị thuộc CLDC nhưng vẫn yếu hơn các hệ thống máy để bàn sử dụng J2SE. Những thiết bị này có nhiều bộ nhớ hơn (thông thường là trên 2Mb) và có bộ xử lý mạnh hơn. Các sản phẩm này có thể kể đến như các máy PDA cấp cao, điện thoại web, các thiết bị gia dụng trong gia đình … - Cả 2 dạng Cấu hình kể trên đều chứa máy ảo Java (Java Virtual Machine) và tập hợp các lớp (class) Java cơ bản để cung cấp một môi trường cho các ứng dụng J2ME. Tuy nhiên, bạn chú ý rằng đối với các thiết bị cấp thấp, do hạn chế về tài nguyên như bộ nhớ và bộ xử lý nên không thể yêu cầu máy ảo hổ trợ tất cả các tính năng như với máy ảo của J2SE, ví dụ: các thiết bị thuộc CLDC không có phần cứng yêu cầu các phép tính toán dấu phẩy động, nên máy ảo thuộc CLDC không được yêu cầu hỗ trợ kiểu float và double. CLDC CDC Ram >=32K,<=512K >=256K Rom >=128K,<=512K >=512K Nguồn năng lượng Có giới hạn(nguồn pin) Không giới hạn Network Chậm Nhanh So sánh các thông số kỹ thuật của CLDC và CDC 4.2. Định nghĩa về Profile: - Profile mở rộng Configuration bằng cách thêm vào các class để bổ trợ các tính năng cho từng thiết bị chuyên biệt. Cả 2 Configuration đều có những profile liên quan và từ những profile này có thể dùng các class lẫn nhau. Đến đây ta có thể nhận thấy do mỗi profile định nghĩa một tập hợp các class khác nhau, nên thường ta không thể chuyển một ứng dụng Java viết cho một profile này và chạy trên một máy hỗ trợ một profile khác. Cũng với lý do đó, bạn không thể lấy một ứng dụng viết trên J2SE hay J2EE và chạy trên các máy hỗ trợ J2ME. Sau đây là các profile tiêu biểu: Mobile Information Device Profile (MIDP): profile này sẽ bổ sung các tính năng như hỗ trợ kết nối, các thành phần hỗ trợ giao diện người dùng vào CLDC. Profile này được thiết kế chủ yếu để nhắm vào điện thọai di động với đặc tính là màn hình hiển thị hạn chế, dung lượng chứa có hạn. Do đó MIDP sẽ cung cấp một giao diện người dùng đơn giản và các tính năng mạng đơn giản dựa trên HTTP. Có thể nói MIDP là profile nổi tiếng nhất bởi vì nó là kiến thức cơ bản cho lập trình Java trên các máy di động (Wireless Java). PDA Profile: tương tự MIDP, nhưng với thị trường là các máy PDA với màn hình và bộ nhớ lớn hơn. Foundation Profile: cho phép mở rộng các tính năng của CDC với phần lớn các thư viện của bộ Core Java2 1.3 Ngoài ra còn có Personal Basis Profile, Personal Profile, RMI Profile, Game Profile. 5. PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG : 5.1. Biên dịch - Mã nguồn chương trình có thể được biên dịch bằng các trình biên dịch chuẩn của Java, chúng tạo ra các file .class. Ta có thể biên dịch từ các trình soạn thảo hoặc biên dịch trực tiếp từ dòng lệnh. 5.2. Kiểm tra lỗi và chạy thử - Chúng ta sử dụng các công cụ như WTK để kiểm tra lỗi và chạy thử chương trình vì việc này nếu tiến hành trên thiết bị thật rất mất thời gian. Việc sử dụng các giả lập giúp nhanh chóng phát hiện các lỗi. Ngoài ra nó còn giúp lập trình viên có những cái nhìn cảm quan về chương trình của mình. 5.3. Đóng gói : - Sau khi đã kiểm lỗi và chạy thử chương trình, chúng ta tiến hành đóng gói ứng dụng để có thể cài đặt trên các thiết bị thật. Việc đóng gói ứng dụng thực chất là nén các file .class vào trong một file .jar, điều này giúp giảm kích thước ứng dụng và đơn giản hóa khi cài đặt trên thiết bị thật. Chúng ta có thể đóng gói ứng dụng bằng trình đóng gói của JDK hoặc trình đóng gói nằm trong các IDE. - Hoặc một cách rất thủ công, chúng ta có thể đóng gói ứng dụng một cách trực tiếp. Việc đóng gói trực tiếp thực chất cũng tiến hành lại các công việc như các trình đóng gói nhưng chúng ta có thể kiểm soát lỗi tốt hơn. Tuy vậy việc này khá phức tạp và dễ gây ra lỗi nếu lập trình viên chưa thuần thục 5.4. Đóng gói và triển khai ứng dụng thành tập tin JAR - Các lớp đã được biên dịch của ứng dụng J2ME được đóng gói trong tập tin JAR cùng với các tài nguyên khác như hành ảnh, âm thanh,… Tập tin JAR này chính là tập tin được cài vào thiết bị di động. - Người sử dụng có thể tải tập tin JAR vào máy di động bằng các cách sau: + Kết nối điện thoại di động với máy tính bằng cáp truyền dữ liệu: Việc này yêu cầu người dùng phải có tập tin JAR thật sự và phần mềm truyền thông để tải ứng dụng vào điện thoại thông qua cáp dữ liệu + Cổng hồng ngoại: Yêu cầu thiết bị di động và nguồn chưa file JAR phải hỗ trợ hồng ngoại và người dùng có file JAR thật sự. + Sử dụng mạng không dây: tải ứng dụng thông qua mạng GPRS, người dùng chỉ cần biết địa chỉ URL của tập tin JAR. 5.5. Tập tin manifest.mf và tập tin JAD : - Tập tin manifest.mf và tập tin JAD mô tả các đặc điểm của ứng dụng. Tập tin manifest.mf nằm bên trong tập tin JAR còn tập tin JAD nằm ngoài tập tin JAR. - Tập tin JAD giúp cho người dùng có thể biết được đặc điểm của ứng dụng trước khi tải. Việc này giúp làm giảm lãng phí tài nguyên và tiền bạc vì trên thực tế, một ứng dụng J2ME nào đó chỉ có thể chạy trên một số máy nhất định. Tập tin manifest.mf có nội dung như sau: Manifest-Version: //Phiên bản tập tin manifest.mf MIDlet-Name: //Tên bộ MIDlet MIDlet-Version: //Phiên bản của bộ MIDlet MIDlet-Vendor: //Nhà sản xuất MIDlet-: //Tên của MIDlet chính MicroEdition-Profile: //Phiên bản hiện trạng MicroEdition-Configuration: //Phiên bản cấu hình 5.6. Những khó khăn khi lập trình trên thiết bị di động : - Sử dụng công nghệ J2ME cho việc lập trình trên thiết bị di động là một việc không khó đối với các lập trình viên. Tuy vậy khi lập trình bằng J2ME, lập trình viên sẽ gặp phải một số khó khăn đạc trưng không thể tránh khỏi: + Không hỗ trợ phép tính dấu phẩy động (floating point): + Không hỗ trợ bộ nạp class (Class loader). + Không hỗ trợ từ khóa finalize() + Phần lớn các thư viện API cho Swing và AWT không thể sử dụng được trong MIDP. + Không hỗ trợ các tính năng quản lý file và thư mục: Đây có thể làm bạn ngạc nhiên nhưng thực tế là các thiết bị J2ME không có hỗ trợ các thiết bị lưu trữ thông thường như ổ cứng v.v. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là bạn phải mất đi mọi dữ liệu quan trọng mỗi khi tắt máy, Sun đã cung cấp một chức năng khác tương đương gọi là Record Management system (RMS) để cung cấp khả năng lưu trữ cho các thiết bị này. + Các thiết bị di động bị giới hạn về kích thước ứng dụng. Ví dụ như với Series 40 của Nokia, Samsung X100, V200,… có dung lượng lưu trữ rất hạn chế. Sau đây là kích thước tối đa của file JAR cài đặt trên một số dòng điện thoại: - Đó là một số khó khăn mà các lập trình viên thường gặp phải khi lập trình cho điện thoại di động. Trong giới hạn của đề tài này, chúng em sẽ không đi cụ thể vào việc giải quyết các khó khăn này mà sẽ chủ yếu đi vào việc khác phục thông qua một số kỹ thuật khi tìm hiểu về các phần khác. 6. GIỚI THIỆU MIDP: - Đây là Profile được định nghĩa dành riêng cho các thiết bị di động và là thành hần chính trong J2ME.MIDP cung cấp các chức năng cơ bản cho hầu hết các dòng hiêt bị di động phổ biến nhất như các máy điện thoạI di động và các máy PDA.Tuy nhiên IDP không phải là cây đũa thần cho mọi lập trình viên vì như chúng ta đã biết,MIDP ược thiết kế cho các máy di động có cấu hình rất thấp. Trong phần sau tôi sẽ liệt kê qua ác tính năng mà MIDP cung cấp và những giới hạn của nó. Những chức năng MIDP không thể làm được: + Phép tính dấu phẩy động (floating point): Phép tính này đòi hỏi rất nhiều tài nguyên CPU và phần lớn các CPU cho các thiết bị di động không hỗ trợ phép tính này, do đó MIDP cũng không có. + Bộ nạp class (Class Loader). + Hỗ trợ từ khóa finalize() như trong J2SE: Việc “dọn dẹp“ tài nguyên trước khi nó bị xóa được đẩy về phía các lập trình viên. + Không hỗ trợ JNI. + Hỗ trợ hạn chế thao tác bắt lỗi. + Phần lớn các thư viện API cho Swing và AWT không thể sử dụng được trong MIDP + Không hỗ trợ các tính năng quản lý file và thư mục: Đây có thể làm bạn ngạc nhiên nhưng thực tế là các thiết bị J2ME không có hỗ trợ các thiết bị lưu trữ thông thường như ổ cứng v.v. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là bạn phải mất đi mọi dữ liệu quan trọng mỗi khi tắt máy, Sun đã cung ấp một chức năng khác tương đương gọi là Record Management system (RMS) để cung cấp khả năng lưu trữ cho các thiết bị này. Những chức năng MIDP cung cấp: + Các lớp và kiểu dữ liệu: Phần lớn các lớp mà các lập trình viên Java quen thuộc vẫn còn được giữ lại ví dụ như các lớp trong gói java.util như Stack, Vector và Hastable cũng như Enumeration. + Hỗ trợ đối tượng Display: Đúng như tên gọi một chương trình MIDP sẽ hỗ trợ duy nhất một đối tượng Display là đối tượng quản lý việc hiển thị dữ liệu trên màn hình điện thoại. + Hỗ trợ Form và các giao diện người dùng. + Hỗ trợ Timer và Alert. + Cung cấp tính năng Record Management System (RMS) cho việc lưu trữ dữ liệu… 7. MIDlet: - MIDP (Mobile Information Device Profile) là tập các hàm API dành cho thiết bị thông tin di ộng. MIDlet là ứng dụng MIDP. Thuật ngữ MIDlet và MID application được sử dụng như nhau.Các MIDlets hình thành nên các khối xây dựng của môi trường thực thi Java 2 Platform Micro edition (J2ME). - MIDlet được thiết kế để chạy và được điều khiển bởi trình quản lý ứng dụng trong máy ảo K(K Virtual Machine - KVM), một dạng đơn giản nhất của máy ảo Java được thiết kế để chạy trên thiết bị di động. Lớp javax.microedition.midlet.MIDlet hoạt động như là một giao diện (interface)giữa MIDlet và trình quản lý ứng dụng. Các phương thức thuộc lớp này cho phép trình quản lý ứng dụng tạo, bắt đầu, tạm dừng, và hủy MIDlet. Hình biểu diễn MIDlet - Thông báo import dùng để truy xuất các lớp của CLDC và MIDP. Lớp chính của ứng dụng được định nghĩa là lớp kế thừa lớp MIDlet của MIDP. Có thể chỉ có một lớp trong ứng dụng kế thừa lớp này. Lớp MIDlet được trình quản lý ứng dụng trên điện thoại di động dùng để khởi động,dừng, và tạm dừng MIDlet. Ví dụ, trong trường hợp có cuộc gọi đến. 8. BỘ KHUNG CỦA MIDLET (MIDLET SKELETON): - Một MIDlet là một lớp Java kế thừa (extend) của lớp trừu tượng java.microedition.midlet.MIDlet và thực thi (implement) các phương thức startApp(), pauseApp(),và destroyApp(). Hình biểu diễn bộ khung yêu cầu tối thiểu cho một ứng dụng MIDlet (1) Phát biểu import: Các phát biểu import được dùng để include các lớp cần thiết từ các thư viện CLDC và MIDP. (2) Phần chính của MIDlet: MIDlet được định nghĩa như một lớp kế thừa lớp MIDlet. Trong ví dụ này MIDletExample là bắt đầu của ứng dụng. (3) Hàm khởi tạo - Constructor: Hàm tạo chỉ được thực thi một lần khi MIDlet được khởi tạo lần đầu tiên. Hàm tạo sẽ không được gọi lại trừ phi MIDlet thoát và sau đó khởi động lại. (4) startApp(): Phương thức startApp() được gọi bởi bộ quản lý ứng dụng khi MIDlet được khởi tạo, và mỗi khi MIDlet trở về từ trạng thái tạm dừng. Nói chung, các biến toàn cục sẽ được khởi tạo lại trừ hàm tạo bởi vì các biến đã được giải phóng trong hàm pauseApp(). Nếu không thì chúng sẽ không được khởi tạo lại bởi ứng dụng. (5) pauseApp(): Phương thức pauseApp() được gọi bởi bộ quản lý ứng dụng mỗi khi ứng dụng cần được tạm dừng (ví dụ, trong trường hợp có cuộc gọi hoặc tin nhắn đến). Cách thích hợp để sử dụng pauseApp() là giải phóng tài nguyên và các biến để dành cho các chức năng khác trong điện thoại trong khi MIDlet được tạm dừng. Cần chú ý rằng khi nhận cuộc gọi đến hệ điều hành trên điện thoại di động có thể dừng KVM thay vì dừng MIDlet. Việc này không được đề cập trong MIDP mà đó là do nhà sản xuất quyết định sẽ chọn cách nào. (6) destroyApp(): Phương thức destroyApp() được gọi khi thoát MIDlet. Ví dụ khi nhấn nút exit trong ứng dụng. Nó chỉ đơn thuần là thoát MIDlet. Nó không thật sự xóa ứng dụng khỏi điện thoại di động.Phương thức destroyApp() chỉ nhận một tham số Boolean. Nếu tham số này là true, MIDlet được tắt vô điều kiện. Nếu tham số là false, MIDlet có thêm tùy chọn từ chối thoát bằng cách ném ra một ngoại lệ MIDletStateChangeException. 9. VÒNG ĐỜI CỦA MIDLET: - Lớp chính của một MIDlet kế thừa là lớp javax.microedition.midlet.MIDlet. Lớp chính này định nghĩa ba phương thức hành động trong chu kỳ sống của nó: startApp(), pauseApp(), và destroyApp(). - Có ba trạng thái trong vòng đời của một MIDlet: + Pause: MIDlet instance đã được tạo xong và chưa hoạt động (inactive) + Active: MIDlet đang hoạt động. + Destroyed: MIDlet đã kết thúc và sẵn sàng cho việc tái chế bởi bộ thu gom rác. - Chú ý ở đây không có trạng thái nào tương đương với trạng thái loaded của applet, bởi vì ở đây không có phương thức khởi tạo. Thông thường, một MIDlet khởi tạo chính nó ngay lần đầu tiên khi phương thức startApp() được gọi. Hình biểu diễn các trạng thái của MIDlet - Khi người dùng yêu cầu khởi động ứng dụng MIDlet, bộ quản lý ứng dụng sẽ thực thi MIDlet (thông qua lớp MIDlet). Khi ứng dụng thực thi, nó sẽ được xem là đang ở trạng thái tạm dừng. Bộ quản lý ứng dụng gọi hàm tạo và hàm startApp(). Hàm startApp() có thể được gọi nhiều lần trong suốt chu kỳ sống của ứng dụng. Hàm destroyApp() chỉ có thể gọi từ trạng thái hoạt động hay tạm dừng. - Lập trình viên cũng có thể điều khiển trạng thái của MIDlet. Các phương thức dùng để điều khiển các trạng thái của MIDlet: resumeRequest(): Yêu cầu vào chế độ hoạt động. Ví dụ: Khi MIDlet tạm dừng, và một sự kiện timer xuất hiện. notifyPaused(): Cho biết MIDlet tự nguyện chuyển sang trạng thái tạm dừng Ví dụ: Khi đợi một sự kiện timer. notifyDestroyed(): Sẵn sàng để hủy. Ví dụ: Xử lý nút nhấn Exit - Lập trình viên có thể yêu cầu tạm dừng MIDlet trong khi đợi một sự kiện timer hết hạn.Trong trường hợp này, phương thức notifyPaused() sẽ được dùng để yêu cầu bộ quản lý ứng dụng chuyển ứng dụng sang trạng thái tạm dừng. 10. BỘ MIDLET (MIDLET SUITE): - Một tập các MIDlet trong cùng một tập tin JAR được gọi là một bộ MIDlet (MIDlet suite).Các MIDlet trong một bộ MIDlet chia sẻ các lớp, các hình ảnh, và dữ liệu lưu trữ bền vững. Để cập nhật một MIDlet, toàn bộ tập tin JAR phải được cập nhật. Hình biểu diễn hai bộ MIDlet - Trong hình trên, một bộ MIDlet chứa MIDlet1, MIDlet2, và MIDlet3. Bộ kia chỉ chứa MIDlet4. Ba MIDlet trong bộ đầu tiên truy xuất các lớp và dữ liệu của nhau nhưng không truy xuất đến các lớp hay dữ liệu của MIDlet4. Ngược lại, MIDlet4 cũng không truy xuất được các lớp, hình ảnh, và dữ liệu của chúng. CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG GAME AI LÀ TRIỆU PHÚ 1. Giới thiệu: Bạn rất thích chương trình “Ai là triệu phú” phát sóng trên VTV3 nhưng không có dịp thử sức trên truyền hình, hãy thử tài của bạn qua game "Ai là triệu phú" ngay trên điện thoại của bạn. - Đây là game được mô phỏng lại chương trình “Ai là triệu phú” trên VTV3, nhằm đáp ứng nhu cầu giải trí cho mọi người, với những ai chưa có cơ hội ngồi trên chiếc ghế nóng thì đây là nơi để bạn vừa giải trí và kiểm tra lại kiến thức của mình. - Ai đã từng đam mê chương trình “Ai là triệu phú” thì hôm nay chắc chắn không thể bỏ qua các phiên bản game mới mới nhất của gameshow đầy thú vị này. 2. Hình trong Game: Với giao diện đơn giản, dễ sử dụng, mở lên, bạn chỉ cần ấn OK(phím giữa) là có thể bắt đầu chơi, hoặc ấn nút back để thoát. Giao diện khi mở ứng dụng - Với thư viện câu hỏi lên đến hàng trăm câu, ngẫu nhiên và đủ mọi lĩnh vực. - Sử dụng phím lên, xuống để lựa chọn đáp án, nút OK(giữa) để chọn đáp án cuối cùng. Giao diện trả lời câu hỏi Trong khi chơi, bạn có thể ấn nút back để quay trở lại giao diện bắt đầu. Khi trả lời sai, bạn sẽ bị thua cuộc. Giao diện thua cuộc CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN - Hiện nay, lập trình trên điện thoại di động là một lĩnh vực mới đang thu hút nhiều lập trình viên. Việc xây dựng các ứng dụng trên thiết bị các thiết bị nói chung và trên điện thoại di động nói riêng là rất cần thiết do sự phát triển của công nghệ di động. Trong phạm vi đề tài, chúng em chỉ trình bày những phần cơ bản nhất về công nghệ J2ME và kỹ thuật lập trình cho điện thoại di động. Những phần này đã được nghiên cứu, tìm hiểu qua quá trình học tập cũng như làm việc. Hi vọng đề tài này sẽ trở thành một công cụ tham khảo có ích cho những người đang tham gia tìm hiểu về công nghệ J2ME. - Nhìn chung game tạo ra đáp ứng được nhu cầu giải trí của người chơi. Giao diện thân thiện, đơn giản, dễ sử dụng tháo tác. - Tuy nhiên một số tính năng của game chưa được tích hợp đầy đủ, thời gian cho mỗi câu hỏi, các sự trợ giúp, lưu điểm của người chơi…. - Tuy vậy, do những hạn chế về trình độ, thời gian cũng như thiết bị nên chúng em không thể tránh khỏi những vướng mắc và sai sót trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu. Chúng em rất mong được sự đánh giá và chỉnh sửa của các thầy hướng dẫn cũng như các bạn sinh viên đọc qua tài liệu này.