采用JSON数据交换格式实现数据交换框架的设计

作者：胡文发,白中英

1 引言

随着无线技术的发展和无线通信设备的普及，基于手机、PDA等小型消费类和嵌人式设备的无线移动应用越来越广泛。在可编程手机中，基于Java的手机最为通行，事实上，Java已为多数手机制造商所接受，成为手机应用与服务的标准。构建网络感知软件时，选择正确的数据交换格式是一项重要的设计决策，尤其在设计移动和嵌入式应用程序时，此时，轻量和有效等特性是需要考虑的重要特征。此类特征非常重要，因为它们可转化为较低的计算要求和功耗使用、能发挥更好的性能以及较低的运营成本。这里研究JSON数据交换格式相比XML和传统数据交换格式所具有的优势，并提出在客户端（J2ME）与服务器端（J2EE）之间采用JSON数据交换格式的一般实现框架。

2 J2ME／J2EE简介

J2ME（Java 2 Platform. MICRO Edition）是Java 2的一部分。将Java语言与平台无关的特性移植到小型电子设备上，允许移动无线设备之间共享应用程序。J2ME是针对有限硬件、有限功率、有限网络连接设备进行应用开发的技术，适合在无限通信设备上开发交互性较强的网络应用。在此基础上编写的MIDP应用程序具有良好的兼容性和可移植性，可在PDA等手持设备上很好的运行。

J2EE是Java 2平台的企业版，是一种利用Java 2平台简化企业解决方案的体系结构。J2EE使用多层分布应用模型，其典型的4层结构为：①运行在客户端机器上的客户层组件，如Web浏览器、Java Applet等；②运行在J2EE服务器上的Web层组件，如Servlet和JSP；③运行在J2EE服务器上的业务逻辑层组件（EJB）；④运行在EJS（Enterprise Information System）服务器上的企业信息系统层软件。

3 JSON简介

JSON（JavaScript. Object Noation）是一种轻量级的数据交换格式，易于阅读和编写，也易于机器解析和生成。JSON采用完全独立于语言的文本格式，但也使用类似于C语言家族的习惯。这些特性使JSON成为理想的数据交换语言。

JSON格式的数据有对象和数组两种。对象是一个无序的“名称／值”对集合。一个对象以“{”开始，“}”结束。每个“名称”后跟一个“：”；“名称／值”对之间使用“，”分隔。数组值（value）的有序结合。一个数组以“{”开始，“}”结束。值之间使用“，”分隔。

4 数据交换格式分析

XML是一种用于描述信息存储格式的语言，其优点是健壮性和描述性强，且是新一代开放、可互操作的Web Services选用的通信数据格式。在移动应用程序中，开发者通常自己创建数据交换格式或可扩展标记语言XML。前者的优势是可针对特定情况进行调整，从而最大限度地提高性能，并最大限度地利用计算资源。当在HTTP上使用后者时，其优势在于它是事实上的数据交换标准。另外，在XML中使用的基于文本的表示形式使其易于调试。这两种方法各有其缺陷，前者本质上是专用的、非标准的，并可能是不可互操作的，而后者数据表示过于正规和繁琐，对于移动和嵌入式应用程序尤其如此。

JSON是一种轻量级的数据交换格式，是基于文本的，具有良好的可读性且易于调试。JSON支持所有基本数据类型的表示法，并提供将这些数据类型相互解析为Java类型的方法。对于轻量级应用，JSON数据交换格式能够较好的节省手机的计算资源，减少网络传输时间，加快网络传输速度。

5 数据交换框架实现

5.1 框架总体设计

框架结构包括2部分：J2ME客户端和J2EE服务器端。客户端采用J2ME的MIDP技术，服务器端使用J2EE的servlet技术。客户端使用HTTP协议发送已序列化的JSON消息到服务器端，服务器端通过反序列化JSON消息，根据客户端请求进行相应的操作后，把请求的结果序列化成JSON消息返回给客户端，客户端获取到返回的JSON消息后，反序列化成具体需要的数据。图1为总体设计框架。

5.2 服务器端

服务器端使用serverlet接收客户端发送的基于HTTP协议的JSON消息，并调用JSONObject类对JSON进行反序列化操作，得到所需的详细信息。根据JSON格式的数据类型，需要分3种情况对JSON格式的数据进行反序列化：①简单的对象形式。实现方法：创建一个JSONObiect实例，然后调用getString（）函数，具体形式如下：JSONObject jsonObj=newJSONObject（message）；String title=jsonObj.getString（“title”）；其中message为接收到的JSON消息，title代表想要获取的名称。②对象里面嵌套对象的形式。实现方法：在原对象基础上调用其getJSONObject（）方法。具体形式如下：JSONObjectbody_obj=jsonObj.getJSONObject（）；③数组形式。实现方法：在原对象的基础上调用其getJSONArray（），得到一个数据类型为JSONOebject的数组。反序列化得到请求的详细信息后，J2EE端根据请求进行其他操作，如从网络上获取XML数据、从数据库获取数据等。得到数据后，服务器端把数据序列化成JSON格式消息，发送到客户端。

5.3 客户端

客户端向服务器端发送已被序列化的JSON格式消息，然后等待服务器端返回的消息，接到服务器返回的消息后，反序列化JSON消息。处理过程调用ison.me的API。具体实现如下：①序列化成JSON格式。只需调用JSONObjeet的put方法添加相关项。JSONObject可以添加3种对象：简单的对象、JSONObject对象、JSONArray对象。具体操作如下：JSONObject header=new JSONObjeet （）；headerput（“title”，“yahoonews”）；JSONObject childObj=new JSONObject（）；header.put（“child”，childObj）；JSONArray arrayObj=new JSONArray（）；headerput（“array”，arrayObj）；②反序列化JSON格式消息。反序列化也包括3种情况：简单的JSONObject对象、嵌套的JSONObject对象、数组对象。具体实现如下：JSONObject bj=new JSONObject（str）；String title=obj-getString（“title”）；intcount=obj.getInt（“count”）；JSONObject body=obj.getJSONObject（“body”）；JSONArray arrayObj=obj.getJSONArray（“array”）；

5.4 传输协议层

客户端和服务器端之间的通信采用HTTP协议。HTTP协议是一种广泛使用的协议，所有MIDP设备都支持HTTP协议。且在各种不同的无线网络上，HTTP协议实现相对较容易。HTTP协议请求方式有GET和POST两种。由于GET请求发送大数据块时对URL字符串长度有限制。对象JSON字符串长度可能很长，尤其当使用极其复杂的对象时。

同时，在跨域网络以纯文本方式发送所有数据，安全性难以保证．因此建议采用POST方式发送机密或内容极长的请求。

6 结束语

通过分析JSON、XML与自定义数据交换格式，提出以JSON作为轻量级数据交换格式，并给出其在客户端（J2ME）与服务器端（J2EE）解决方法的一般框架，解决了自定义和使用XML数据交换格式所带来的繁琐、耗费资源的缺陷。