Программирование мобильных устройств на платформе .NET Compact Framework

Как нами ранее уже обсуждалось, в случае мобильных устройств наблюдается совершенно иная ситуация. Учитывая ограниченность объема доступной памяти и отсутствие вспомогательных накопителей, которые можно было бы использовать для временного хранения страниц памяти, разработчики обязаны использовать память и ресурсы весьма расчетливо. Разработчик мобильного приложения обязан целенаправленно выбрать модель данных, в соответствии с которой будет осуществляться управление хранением данных в памяти и сборкой мусора. В случае устройств правильная стратегия часто заключается в освобождении памяти от данных или явном их перемещении на карту флэш памяти и повторном вызове данных в память, когда они вновь потребуются.

Удачная модель данных означает высокую производительность и гибкость дизайна

(неудачная модель — заведомо низкую производительность)

Если согласиться с тем, что существует искусство создания замечательных приложений, то важнейшей его составляющей является умение выбирать наиболее подходящие модели данных. Рациональное управление памятью и ресурсами подразумевает следующее: 1) приобретение навыков экономного расходования памяти и хранения в ней только тех объектов, в которых действительно существует острая необходимость и которые будут немедленно использоваться, 2) использование кэширования важных данных на устройстве, но вне активной памяти и 3) перемещение остальных данных на накопитель, находящийся за пределами устройства. Научившись этим трем вещам, вы пройдете значительную часть дистанции, отделяющей вас от создания великолепно функционирующих приложений, работа с которыми будет доставлять удовольствие пользователям.

Шаг 4: выберите подходящую модель коммуникации и модель ввода-вывода

Выбор коммуникационной модели, а также модели ввода-вывода определяет, каким образом ваше приложение будет связываться с ресурсами, хранящимися вне текущего процесса. В качестве таковых могут выступать либо локальные ресурсы устройства, например, хранящиеся на нем файлы и базы данных, либо ресурсы, являющиеся внешними по отношению к физическому устройству, например такие, доступ к которым осуществляется посредством связи через сокеты, или же такие, как файлы на серверах, Web-службы и удаленные базы данных. Выбор способов, используемых приложением для связи как с локальными, так и с удаленными ресурсами оказывает большое влияние на восприятие приложения пользователями, и поэтому занимает одно из ведущих мест в списке всего того, что должно быть включено в вашу методологию разработки.

Работа с локальными ресурсами устройства

Почти все приложения, способные предоставлять пользователю информацию, хранящуюся в течение длительного времени, обеспечивают эту возможность путем локального сохранения и извлечения информации на устройстве.

Рис. 4.4. Проектирование коммуникационной модели, ориентированное на достижение высокой производительности

Наиболее важными факторами, оказывающими влияние на работу с локальными данными устройства, являются формат данных и уровень абстракции программной модели, используемой для работы с этими данными.

Формат данных

Вообще говоря, формат, в котором хранятся данные, выбирается на основе компромисса между требованиями эффективности и удобства использования. Любые конкретные данные могут храниться в виде двоичных файлов, простых текстовых файлов, текстовых XML-файлов или в виде структурированных таблиц локальных баз данных. Требования эффективности означают минимизацию размера данных и обеспечение максимально возможной производительности приложения. К числу требований удобства использования относятся максимально возможное повышение производительности труда разработчика, улучшение условий сопровождения кода, минимизация объема необходимого тестирования, обеспечение возможности обмена данными между приложениями и гибкость формата, обеспечивающая возможность его последующего расширения.

Двоичные форматы хранения данных предлагают самые широкие возможности как в отношении снижения размера данных, так и в отношении повышения производительности приложения. По этой причине данные, характеризующиеся большой плотностью информации, например, изображения, чаще всего сохраняются в двоичных форматах. Потребности в сохранении данных изображения настолько специфичны, что для этого имеется целый ряд популярных форматов, каждый из которых предлагает свой вариант достижения компромисса между размером данных, производительностью и точностью передачи изображения. Каждый из двоичных форматов изображения отвечает определенным запросам. Двоичный формат может использоваться для хранения не только изображений, но и данных произвольной природы. Однако работать с двоичными данными труднее; если вы создаете собственные двоичные форматы, то у вас появятся заботы, связанные с необходимостью учета различий в версиях данных и обеспечением возможности использования этих данных другими приложениями.

Хранение данных в текстовых форматах значительно облегчает их использование и расширяет возможности их переноса в другие приложения, так как декодировать их легче. Однако размеры текстовых файлов больше по сравнению с их двоичными аналогами. Размеры XML-файлов оказываются еще большими, чем размеры обычных текстовых файлов, поскольку текстовые данные в них дополняются информацией о схеме данных. Эти дополнительные метаданные схемы значительно повышают гибкость данных в отношении учета их версий и переносимости в другие приложения, но требуют использования дополнительного пространства. Кроме того, при чтении и записи XML файлов их необходимо дополнительно пропускать через синтаксические анализаторы, что усложняет их обработку по сравнению с обычными текстовыми файлами, в которых для разделения данных используются запятые или символы табуляции. Отмеченная гибкость достается за счет дополнительных накладных расходов. Эти дополнительные расходы можно снизить, используя разумные стратегии реализации, но полностью избавиться от них невозможно.

Базы данных предлагают наивысшую степень организации данных, однако привносят с собой дополнительные накладные расходы, связанные с выполнением процессора базы данных.

Различные уровни абстракции программной модели

Обычно программные модели, предназначенные для работы с сохраненными данными, имеют несколько уровней. Так, для работы с файлами в .NET Compact Framework предлагаются следующие уровни абстракции, перечисленные в порядке их повышения:

■ Двоичные потоки.

■ Текстовые потоки.

■ Объекты однонаправленного чтения и записи XML.

■ Объектная модель документов (DOM) XML.

Каждый из указанных уровней предлагает все более высокий уровень абстракции для облегчения работы с данными, что связано с соответствующим увеличением накладных расходов. В некоторых случаях эти накладные расходы пренебрежимо малы и вполне оправдывают то повышение производительности труда разработчика и степени надежности, которое обеспечивают протестированные высокоуровневые API интерфейсы. В других случаях, особенно при работе с большими объемами данных, высокоуровневые абстракции выдвигают такие дополнительные требования к памяти и процедуре разработке, которые являются неприемлемыми. В подобных случаях разработчикам следует переходить на один уровень абстракции ниже в стеке API-интерфейсов и попытаться решить возникшие проблемы с использованием API-интерфейса более низкого уровня, который характеризуется меньшими накладными расходами. Важно уметь оценивать, какие накладные расходы связаны с применением того или иного уровня абстракции. 

Выбор формата хранения данных и программной модели

Какой формат данных следует использовать для хранения данных — целиком зависит от целей вашего приложения; никакого универсального рецепта здесь не существует. Распространенной ошибкой тех, кто только приступает к разработке программного обеспечения для мобильных устройств, является допущение о том, что, поскольку в этом случае приходится иметь дело с ограниченными ресурсами, следует сразу же переходить на самый низкий уровень абстракции и использовать двоичные файлы наряду с потоковыми операциями файлового ввода-вывода. Иногда необходимость в этом действительно существует, но в большинстве случаев это просто означает выполнение ненужной работы, которая потребует дополнительного тестирования и, вероятно, приведет к худшему решению, не обеспечивающему достаточной гибкости. Общее правило заключается в том, чтобы использовать наивысший уровень абстракции, допустимый с точки зрения размера данных и достигаемой при этом производительности. Было бы неразумно изобретать собственный двоичный формат для данных сравнительно небольшого объема, поскольку при средних запросах памяти лучшего варианта, чем XML, не найти. С XML легко работать, он обеспечивает надежную работу с различными версиями данных и для него существует высокоуровневый API- интерфейс, упрощающий процесс программирования. Точно так же, в случае возникновения действительной необходимости в двоичном формате, например, для хранения больших объемов данных, описывающих изображения, гораздо предпочтительнее воспользоваться уже имеющимися и проверенными на практике форматами, если таковые имеются. Поскольку существует целый ряд хорошо зарекомендовавших себя форматов изображения, изобретение собственного формата будет, как правило, напрасной тратой времени. При любой удобной возможности старайтесь использовать уже существующие компоненты и форматы данных; изобретайте свои собственные форматы лишь в тех случаях, когда вы убеждены, что высокоуровневые подходы не сработают.

Работа с внешними по отношению к устройству ресурсами

Не считая простейших игр и элементарных приложений вспомогательного характера наподобие калькуляторов, большинство представляющих интерес приложений для мобильных устройств, так или иначе, взаимодействуют с данными, хранящимися за пределами устройств. Эти данные могут находиться в базе данных, реплицируемой на устройстве. Они могут содержаться в хранящейся на устройстве адресной книге, синхронизируемой с электронным почтовым сервером. Ими также могут быть изображения или музыкальные файлы, загруженные с Web или настольного компьютера или "полученные" от другого устройства через инфракрасный порт. Пользователи мобильных телефонов обмениваются SMS-сообщениями. XML-данные передаются Web-службам и принимаются от них.