基于Linux 的嵌入式瀏覽器的研究

隨著(zhù)信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展， 以及人們日常生活對網(wǎng)絡(luò )信息的需求的不斷增加。掌上電腦、上網(wǎng)本、手機、導航儀器、智能電視、智能家電等對嵌入式系統提出了更多更高的要求。在嵌入式系統中利用嵌入式瀏覽器獲取網(wǎng)絡(luò )信息是必不可少的， 因此嵌入式瀏覽器技術(shù)成為現如今的技術(shù)熱點(diǎn)之一。而且Linux 操作系統完全開(kāi)源， 可以降低產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本， 因此對基于Linux 操作系統的嵌入式瀏覽器開(kāi)發(fā)技術(shù)的研究有著(zhù)重要意義。

1 嵌入式瀏覽器的結構

根據嵌入式瀏覽器的特點(diǎn)， 分析嵌入式瀏覽器的各個(gè)部分功能。下面介紹嵌入式瀏覽器的主要功能：

（1） 詞法分析， 主要是對HTML 語(yǔ)言進(jìn)行詞法分析， 并且要求HTML 詞法分析可以兼容XML 等其他標簽語(yǔ)言，達到只需更換語(yǔ)言的元素名稱(chēng)就可以進(jìn)行詞法分析的效果；（2） 語(yǔ)法分析與布局， 在非嵌入式瀏覽器中語(yǔ)法分析是獨立的一個(gè)模塊， 但是在嵌入式瀏覽器中不作為一個(gè)獨立模塊， 簡(jiǎn)化系統結構， 即實(shí)現語(yǔ)法分析與布局同步化， 節省了語(yǔ)法分析數據存儲的內存空間； （3） 嵌入式瀏覽器的用戶(hù)界面， 設計高效快捷的用戶(hù)界面是應用軟件的重要部分；（4） 嵌入式瀏覽器JavaScript 支持，JavaScript 在瀏覽器里主要是用于操縱界面元素并與瀏覽器內部命令進(jìn)行結合；（5）I/O 端， 主要是通過(guò)HTTP 協(xié)議和文本系統來(lái)讀取頁(yè)面信息；（6） 控制機制， 負責命令響應和消息處理。嵌入式瀏覽器功能結構如圖1 所示。

圖1 嵌入式瀏覽器功能結構圖

2 HTML 詞法分析

2.1 組成及功能

HTML 詞法分析是嵌入式瀏覽器開(kāi)發(fā)的基礎， 是整個(gè)嵌入式瀏覽器整體設計的最前端部分，HTML 詞法分析的數據結構是語(yǔ)法分析與布局的重要依據。HTML詞法分析的效率、準確率以及容錯率的高低在一定程度上決定了整個(gè)嵌入式瀏覽器的工作效率。下面對HTML詞法分析的組成和功能進(jìn)行解析。

HTML 詞法分析的功能主要是負責接收從I/O 端讀取到的HTML 代碼并進(jìn)行詞法分析， 提取網(wǎng)頁(yè)中HTML代碼中的各元素信息， 按照定義的數據結構保存元素的屬性和名稱(chēng)等， 實(shí)現數據的結構化。

根據HTML 詞法分析的功能可以解析為幾個(gè)組成部分：（1） 初始化。完成對數據結構的初始化， 主要是分配內存， 變量賦初值； （2） 主體的數據流分析， 逐字符地進(jìn)行判斷， 確定數據的歸屬類(lèi)型； （3） 元素的分析， 提取元素的名稱(chēng)、屬性和值域； （4） 釋放， 主要是對數據內存空間的釋放。

2.2 算法

根據HTML 詞法分析的功能以及組成部分， 可以很清晰地得到一個(gè)簡(jiǎn)單的算法。其算法過(guò)程具體如下：

（1）從I/O 端讀取的字符串流中，順序讀取一個(gè)字符；（2） 如果遇到 ， 表示將遇到元素， 處理該元素（ 使用元素處理函數來(lái)處理該元素） ， 元素處理結束后， 指針指向該元素的尾部；（3） 如果遇到空格或回車(chē)， 則跳過(guò)；（4） 如果遇到>， 則跳過(guò)（因為不可能存在>這種不包含任何元素的情況， 只是為了增強程序的容錯性）；（5） 如果遇到的不是上述幾種情況， 則遇到的是文字（ 使用文字處理函數來(lái)處理該文字） ， 文字處理結束后，指針指向下一個(gè)元素的首部；（6） 循環(huán)（1）～（5 ） 步驟， 直到I/O 端讀取的字符串流全部分析完。

根據上述詞法分析算法過(guò)程可以得到相應的流程圖， 如圖2 所示。

圖2 詞法分析算法流程圖

2.3 詞法分析的設計

根據上述提出的詞法分析的算法， 通過(guò)掃描I/O 端讀取的字符串， 來(lái)檢測字符是否為標簽元素、提取標簽元素屬性等。設計詞法分析的基礎要定義數據結構， 為詞法分析算法的實(shí)現提供基礎。根據功能需要設計基本的數據結構， 定義如下：

　　char token[]; // 標簽元素表

　　char * tokenPointer; //指向標簽元素表的指針

　　char chText[]; // 字符表

　　char *chPointer; // 字符表指針

　　char text[]; // 字符串表

　　char *textPointer; // 字符串表指針

　　char textRead[]; //存放待識別的源程序字符串

　　char *textReadPointer; //讀取字符串指針

　　char ch; //存放最讀取的源程序字符

　　char STrToken[]; //存放構成單詞符號的字符串

　　bool flag=false; //是否掃描過(guò)一次

3 瀏覽器JavaScript 支持

3.1 JavaScript 簡(jiǎn)介

JavaScript 是一種基于對象和事件驅動(dòng)并具有相對安全性的客戶(hù)端腳本語(yǔ)言。它的一個(gè)重要功能就是面向對象的功能， 通過(guò)基于對象的程序設計， 可以用更直觀(guān)、模塊化和可重復使用的方式進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)。一組包含數據的屬性和對屬性中包含數據進(jìn)行操作的方法， 稱(chēng)為對象。用戶(hù)與網(wǎng)頁(yè)交互時(shí)產(chǎn)生的操作， 稱(chēng)為事件。事件可以由用戶(hù)引發(fā)， 也可能是頁(yè)面發(fā)生改變， 甚至還有看不見(jiàn)的事件（ 如Ajax 的交互進(jìn)度改變） 。絕大部分事件都由用戶(hù)的動(dòng)作所引發(fā)， 例如用戶(hù)按鼠標的按鍵， 就產(chǎn)生click 事件， 若鼠標的指針在鏈接上移動(dòng)， 就產(chǎn)生MouseOver 事件等。在JavaScript 中， 事件與事件處理程序配套使用。而對事件的處理用addEventListener（） 函數， 它有3 個(gè)參數： 事件、引發(fā)的函數以及是否使用事件捕捉。

為了保障安全性， 將第三個(gè)參數始終設置為false。

JavaScript 具有幾個(gè)特性： 能使網(wǎng)頁(yè)增加互動(dòng)性； 能使有規律地重復的HTML 源代碼簡(jiǎn)化， 減少下載時(shí)間；能及時(shí)響應用戶(hù)的操作， 對提交表單做即時(shí)的檢查， 無(wú)需浪費額外的驗證時(shí)間。

3.2 JavaScript 引擎

JavaScript 引擎一般作為共享庫使用， 應用程序調用引擎提供的API 函數。引擎API 函數大致分為以下幾種： 數據類(lèi)型操作、RunTime 控制、類(lèi)與對象的創(chuàng )建和維護、函數與腳本執行、字符串操作、錯誤處理、安全控制、Debug 支持。一般情況下， 在應用程序中只需使用某幾類(lèi)函數。例如， 在進(jìn)行JavaScript 調用之前必須調用JS_NewRuntime 函數來(lái)創(chuàng )建并初始化JavaScript 引擎。有些類(lèi)型的函數（像安全控制類(lèi)）提供可選擇的特征。

JavaScript 引擎是系統上的一個(gè)共享資源。通過(guò)將引擎API 調用嵌入到應用程序中， 可以請求JavaScript 引擎進(jìn)行操作。引擎處理請求， 并將結果或狀態(tài)信息返回給應用程序。例如， 假定使用JavaScript 引擎自動(dòng)化應用程序， 腳本應用程序鑒別用戶(hù)并設置權限。首先， 應用程序創(chuàng )建JavaScript 對象， 該對象描述用戶(hù)信息， 包括姓名、ID、權限和可用的函數列表。在這種情況下， 應用程序首先調用JS_NewObject 創(chuàng )建對象。當JavaScript 引擎創(chuàng )建對象后， 返回一個(gè)指針給應用程序。應用程序再調用JavaScript 引擎執行腳本。在創(chuàng )建用戶(hù)對象后， 應用程序即刻傳遞腳本給JS_EvaluateScript 以便編譯和運行。腳本獲許取得并校驗用戶(hù)信息， 然后建立用戶(hù)存取的權利。

JavaScript 引擎收到初始化請求后，給JavaScript Run-Time 分配內存， 應用程序使用的變量、對象和上下文都保存在RunTime 中。一個(gè)上下文是腳本的執行狀態(tài)（JavaScript 引擎使用的） 。每個(gè)同時(shí)存在的腳本或線(xiàn)程都必須有自己的上下文。單個(gè)的JavaScript RunTime 可以包含多個(gè)上下文、對象和變量。幾乎所有的JavaScript 引擎調用都需要一個(gè)上下文變量， 應用程序在創(chuàng )建RunTime后， 首先應調用至少一次JS_NewCONtext 來(lái)創(chuàng )建一個(gè)上下文。上下文的實(shí)際數量依賴(lài)于程序中同時(shí)使用的腳本數。程序中每個(gè)同時(shí)存在的腳本都需要一個(gè)上下文。另一方面， 如果某個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)腳本編譯和運行， 則只需一個(gè)上下文給每個(gè)腳本重復使用即可。

3.3 JavaScript 與瀏覽器結合

3.3.1 直接加入方式

絕大部分含有JavaScript 代碼的網(wǎng)頁(yè)都采用直接加入的方式。

　　script type=test/javascript>

　　document.write（This is Javascript! ）；

　　/script>

其中，script> /script> 是JavaScript 的標簽。scripttype = test/javascript > 用來(lái)提示瀏覽器該程序采用JavaScript 語(yǔ)言編寫(xiě)， 需要調動(dòng)相應的解釋程序進(jìn)行解釋。

除此之外， 還有一個(gè)更高版本的嵌入腳本， 使用HTML 中的CDATA 語(yǔ)法， 就是把CDATA 中的文本全部當作純文本處理， 當遇到CDATA 時(shí)結束。

　　script language=javascript type=test/javascript>

　　! CDATA[[>

　　! ]]>

　　/script>

3.3.2 引用方式

如果已經(jīng)存在一個(gè)JavaScript 源文件（以js 為擴展名），則可以采用引用的方式提高程序代碼的利用率。其基本格式如下：

　　script src=url type=test/javascript>

　　/script>

其中url 就是程序文件的地址。

同樣地， 這樣的JavaScript 程序語(yǔ)句可以放在HTML文檔頭部或主體的任何部分。如果要實(shí)現直接加入JavaScript 程序代碼， 可以首先創(chuàng )建一個(gè)JavaScript 源代碼文件“javascript.js ” ， 其代碼為document.write （This isJavascript! ） 。在網(wǎng)頁(yè)中調用程序的方法， 如：

　　script src＝j(luò )avascript.js type=test/javascript>

　　/script>

也可以同時(shí)在導入文件時(shí)指定JavaScript 的版本，如：

　　script src ＝ javascript.js type = test/javascript; version =2.0>

　　/script>

本文對Linux 操作系統的嵌入式瀏覽器進(jìn)行了研究與分析。分析了嵌入式瀏覽器的結構， 并對嵌入式瀏覽器的各部分功能進(jìn)行闡述， 其中包括詞法分析、語(yǔ)法分析與布局、瀏覽器JavaScript 支持、I/O 端等部分。其中，在嵌入式瀏覽器的研究過(guò)程中， 詞法分析的算法是開(kāi)發(fā)技術(shù)的核心。在后續研究工作中， 可以對詞法分析算法做進(jìn)一步的研究， 提高詞法分析的效率， 完善嵌入式瀏覽器功能實(shí)現的效果。