基于Socket實現Android（java）與C#的同步通信

何誠等

摘 要：基于Socket的通信機制，闡述了Java和C#語言通過Socket編程來互相通信的步驟，并給出了一種C/S模式的Socket通信系統框架，該框架解決了通過USB連接的安卓應用和Windows桌面應用之間通信的問題，達到了不同平臺下文件和不同語言的對象的互傳。

關鍵詞：Socket編程；Java；C#；Json；數據同步

1 引言

隨著Android智能手機市場的擴大，基于Android系統的應用程序也越來越多。Android程序多以Java語言為基礎進行開發，而在Windows平臺上，c#已經成為開發桌面程序的主流平臺。在一些應用場景中，需要Android設備與裝有Windows系統的計算機通過USB連接，用C#編寫客戶端，java編寫服務器，實現跨平臺的通信。

而標準的Socket方法可以實現任何平臺和任何進程之間的Socket通信，在PC和Android手機通過USB連接的情況下，可用Android系統的ADB工具進行端口的轉發，從而使兩端設備的Socket連通。

2 實現通信的關鍵技術

基于以下技術，實現滿足需求的Socket通信系統框架：

2.1 Socket通信技術

Socket是一種套接字規范，利用客戶/服務器模式，解決了進程之間建立通信連接的問題。安裝了TCP協議軟件和實現了套接字規范的設備之間即可通過Socket進行通信。套接字之間連接的過程需要經過這三個步驟：服務端開啟監聽，客戶端發出請求，服務端通過監聽收到請求后再確認連接。兩端連接上后即可進行數據傳輸的操作。

Socket有兩種操作方式，一種使用TCP協議，在本系統中要求數據傳輸的準確性，因此采取使用TCP協議的來傳輸數據的方法。

2.2 C#中的套接字編程

Microsoft.Net.Framework的名字空間System.Net和System.Net.Socket包含豐富用以網絡編程的類，其中Socket類為實現套接字網絡編程提供了大量方法。

通過Encoding.UTF8.GetBytes（String），C#可以將將字符串轉換為UTF-8字節數組，通過Encoding.UTF8.GetString（bytes[]，0，Length）將UTF-8字節數組轉換為字符串。

在創建Socket對象后，可通過Send方法發送字節數組形式的數據，或使用Receive方法接收字節數組數據，再用以上方法轉換為相應字符串進行處理。

2.3 Java中的套接字編程

Java在包java.net中提供了兩個類，Socket和ServerSocket。服務端和客戶端之間先建立Socket之間的連接，之后進行通信。在服務端新建ServerSocket對象，循環執行accept方法來監聽設備指定的端口，當客戶端有Socket來連接它時，它會接受該Socket的連接請求，同時在服務端建立一個對應的Socket對象并和它進行通信。這樣兩邊各一個互相連接的Socket對象，通過兩個socket傳遞數據實現了通信。

Java同樣提供了字節數組和字符串之間的進行轉換的方法，將字節數組轉換為字符串的過程如下：

String string = new String（charArray， 0， length）；

字符串轉換為字節數組的過程如下：

byte[] byte = strContent.getBytes（"UTF-8"）；

2.4 用Json將對象序列化

除了傳輸文件數據外，在面向對象編程中，發送的數據要用實體類封裝，將封裝的對象存入List（）泛型集合中，可以通過序列化List對象來靈活的封裝和傳遞大量數據。

因為跨語言的需要，用Java或C#一方自己的序列化方式是行不通的，而Json提供了一個通用的序列化格式。

C#可以用開源的項目JSON.NET，在項目中添加引用：using Newtonsoft.Json；和using Newtonsoft.Json.Converters即可使用以下方法：

序列化：

JsonConvert.SerializeObject（string）；

反序列化：

JsonConvert.DeserializeObject（obj）；

Java可以用開源項目google-gson，在項目中導入這個項目的第三方jar包，然后添加引用：import com.google.gson.Gson；就可使用以下方法：

序列化：

Gson gson=new Gson（）；

String s=gson.toJson（obj）；

反序列化：

Gson gson=new Gson（）；

Object obj=gson.fromJson（s，Object.class）；

2.5 C#啟動cmd調用Android系統的調試工具ADB

通過C#名字空間System.Diagnostics提供的Process類調用Windows系統

的cmd.exe，在USB連接的情況下，執行“adb forward tcp：12581 tcp：10087”命令轉發端口信息，并通過“adb shell am broadcast -a”命令發送一個廣播給Android應用程序，以啟動Android程序相應的service，在service中編寫socket實現通信。

3 數據同步方法實現流程

根據以上列舉的關鍵技術來設計一個實現Android應用程序和桌面程序通信的模型，分為C#客戶端和Java服務端兩部分：

3.1 客戶端程序編寫流程如下

⑴C#通過ADB發送Android系統的BroadCast廣播，來啟動Android的Service后臺程序。

⑵新建一個Socket對象，Android默認手機端的IP為“127.0.0.1”，因此以“127.0.0.1”和指定的端口號為參數，執行該對象的Connect方法。

⑶發送對象時將要傳遞的對象用Json序列化函數JsonConvert.SerializeObject（）序列化為字符串，再將字符串轉換為字節數組，最后通過Socket對象的Send方法發送數據。

⑷接收數據時執行Socket對象的Receive方法，將得到的字節數組轉換為字符串，再用JsonConvert.DeserializeObject（）方法反序列化字符串得到對象。

⑸程序關閉時執行Socket對象的close（）方法關閉socket連接，并發送關閉service的廣播。

3.2 服務端程序編寫流程如下

⑴編寫一個Android端繼承了Service類的后臺運行的程序，作為服務器端，再編寫一個繼承BroadcastReceiver類的程序來接收廣播，當接收到客戶端發來的廣播時來打開或關閉Service。

⑵Service啟動的時候以固定端口號作為參數新建一個SocketServer的對象，當有客戶端的socket連接時，通過SocketServer的accept方法新建Socket類的對象。

⑶新建BufferedOutputStream對象來發送Socket要發送的數據，新建BufferedInputStream對象來接收Socket對象接收的的數據。

⑷新建Gson對象，執行該對象的序列化和反序列化方法，將要發送的數據轉換為字節數組，將接收的字節數組轉換為對象。

⑸Service關閉時關閉通訊流和Socket。

4 結語

給出了解決C#平臺和基于java的Android平臺的同步通信的一個方案，總結了實現該方案所用到的技術基礎，即Java和c#系統具有基于Socket的靈活通信機制，并在格式方面可以通過Json進行轉換。

[參考文獻]

[1]周培.基于Socket的即時通信系統的研究與實現[D].廣州：華南大學，2010.

[2]李楊，耿昌宇，張麗芬.基于Socket通訊模式下的跨平臺數據同步[J].北京理工大學學報，2002（2）.

[3]米洪，鄭瑩.基于SOCKET和JNI的Java與C++通信對比研究[J].軟件導刊，2009（1）.