基于Android+MySQL实现在线课堂APP【100012074】

# 《移动平台开发》课程报告 # （在线课堂） # 1 概述 ## 1.1 选题背景 在新冠疫情的影响下，为了不影响学生正常课程，我国推出了“停课不停学”政策，推 进了在线教育的发展；同时，随着互联网的不断发展与普及，我国的在线教育发展迅速。 在线教育是通过网络学习知识的行为，是通过互联网信息技术开展教学活动的方式，经 过多年的发展，目前已逐渐成熟，并向精细化发展。但疫情期间实践也暴露出一些问题，例 如电脑对中小学生的普及程度不高，部分课堂受到地域限制等。这些问题表明，更加完善的 移动端在线学习工具更需要普及。 ## 1.2 目的意义 2020疫情期间，各大院校以及线下培训机构全面停止线下授课，采用线上授课方式进行教学，推动用户从线下转为线上，使得各大院校学生逐渐习惯在线学习的方式，让广大学 生拥有更多获取知识的途径与习惯。同时丰富学生的学习方式，提升学生的学习兴趣和提高 教学质量。 ## 1.3 人员分工 曾小庆 1862410131 整体架构设计； UI 布局设计； 音视频文字交互功能的实现。 孟繁致 1862410133 实现移动端用户登录和注册的界面设计； 后端 SpringBoot 工程的搭建； 账户信息关系型数据库的设计。 姚徐 1862410127 阿里云服务器的配置； 云端数据库的搭建； Kurento 流媒体服务器的搭建，因时间原因未使用。 # 2 需求分析 ## 2.1 功能性需求 1. 登录注册功能； 2. 一对一视频对讲功能； 3. 在线直播教学功能； 4. 打开关闭麦克风或摄像头功能； 5. 课堂多人语音聊天讨论功能； 6. 文字聊天功能； 7. 画板功能； ## 2.2 数据性需求 1. 用户基本信息，包括用户会话 ID，用户名称与密码等； 2. 用户发送一对一视频请求时，需要传输对应的操作字符串，发起请求用户的 fromID，被呼叫方 toID，语音视频流的发送与接收，同时显示本次通话时间； 3. 当用户发起直播，需要传输对应操作的字符串，申请直播的用户 ID 以及创建的直播间名称，返回在线人数等实时数据与人数上限。 ## 2.3 技术可行性 目前存在 webRTC、rtmp、腾讯 TRTC 等音视频互动解决方案，可以调用相关 API 或 SDK 进行开发，以实现以上功能性需求。 ## 2.4 业务流程 我们主要通过以下步骤，来实现视频对讲业务的完成： 1. 音频和视频采集：通过硬件设备对视频和音频进行采集，主要是利用摄像头和收 音装置进行数据的采集，并将其转化为电信号。 2. 视频预处理：对视频帧进行美化，使视频呈现多种效果。 3. 视频的编码和封装：为了降低视频数据量，把视频的像素数据压缩成视频码流， 以防止视频过大。进行封装则有效减少了加载的延迟。 4. 推流：采集好的音视频数据，通过流媒体协议来发送到流媒体服务器。 5. 服务器处理数据：数据分发，将网站的内容发送到用户网路的边缘，方便用户获 得内容。同时还有回源，录制，实时转码等操作。 6. 拉流：通过传输协议，从流媒体服务器获取视频数据。 7. 视频解码：从视频，音频的混合流中分离视频和音频，并进行解码。 8. 视频播放：将音视频通过显示器和音响播放来。 ## 2.5 业务逻辑 点击进入 app，选择进行身份验证，验证通过后，进入主页面，选择相应需要的服务，通过调用 starRTC 的 SDK 接口与云服务器的流媒体服务通信，进而实现相应的功能。具体逻辑如下图所示：  # 3 总体设计 ## 3.1 系统架构设计 移动端：用户使用该产品时需要连接云服务器中的 MySQL 数据库，进行身份验证后，登录后获取接入点信息，与接入服务相连接。输入相应服务需要的数据，点击执行相应 操作，例如一对一教学服务，需要输入对方用户 ID 进行通信。最后输出界面，呈现音视频画面。 MySQL 服务端：服务器收到移动端传送的数据后，与 MySQL 数据库数据进行匹配， 匹配成功则返回相应字符串数据，提示用户端进行页面跳转。否则进行相应提示。 流媒体服务端：服务器相应端口收到移动端发送的数据时，对数据进行解析，匹 配需要进行的操作，例如选择一对一直播服务，则开启 voipServer 服务，并根据传输的用户 ID 进行媒体流的分配。  ## 3.2 功能结构设计 在线课堂系统拥有以下功能： - 包括基本的用户管理功能。 - 一对一辅导功能。可以实现音视频同时通话和音频、视频通话。 - 教学直播功能。包括发起直播和收看直播的功能，除此之外还有画板和文字交流 功能。 - 课堂讨论功能。用户可以进行多人的语音和文字同时交流。 具体如下图所示：  ## 3.3 数据结构设计 1 用户基本数据：目前只需要简单的登录注册功能，因此只简单设计了用户的姓名 与密码字段。  2 音视频交互数据：当用户创建直播视频流时需要以下数据： userId： 申请创建 channel 的用户 ID roomId： 此 channel 对应的聊天室 ID，如果无聊天功能，则没有 roomId 参数 channelId： 流 ID conCurrentNumber： 此房间的人数上限 extra： (可选)客户端 SDK 发过来的自定义数据 若进行一对一视频，还需要提供对方 ID 进行音视频流的传输。 # 4 详细设计与实现 ## 4.1 主页面设计 整个页面顶端为软件标题“在线课堂”，单独设置为 title.xml 静态资源，以便每个页面顶端布局一致。从上到下分为四块，第一块为用户相关信息，头像为随机设置， ID 为服务器随机生成 ID，用于发起和接收通话的唯一标识。第二块为一对一辅导功能， 为整个图片板块设置一个点击监听事件，当接收到监听事件后跳转到一对一辅导的功能相关界面。剩余界面采用相同布局和事件跳转方式。  ## 4.2 一对一辅导 当前用户发起视频请求，需要设置媒体类型，例如选择音视频或只有音频等；用户将自己 ID 与想要实现通话的用户的 ID 封装为键值对数据，移动端初始化设置显示双方 画面的 player，若不需要视频，则传输 NULL，将所有数据通过 starRTC 提供的 SDK 向 voipServer 接口发送。voipServer 接口接收到数据后进行解析，向被呼叫方发送数据， 提示对方有视频通话需要处理，若选择接听，服务器通过 API 返回字符串“1”给发送端并加入双方会话列表中，发送端用户进行视频的推流编码与拉流解析，接收方进行同样的操作。演示效果与相应会话列表如下图。   ## 4.3 课堂讨论 当用户创建课堂讨论聊天室，用户将自己 ID 和创建的聊天室名称封装为键值对数据， 将所有数据通过 starRTC 提供的 SDK 向 chatRoomServer 接口发送。chatRoomServer 接口接 收到数据后进行解析，