虚拟现实建模语言（virtual reality modeling language 即vrml）和java语言都是 可执行的代码“技术，通过网络传输的只是一个很小的描述文件（指令性数据集），客户端通过本地的vrml浏览器、java虚拟机交互地访问这些文件并解释执行。将java与vrml结合，能够很好地实现网络多媒体课件技术：使用vrml进行场景构造，内嵌用java编写的程序设计实现对象的编程行为。这使vrml在网上创建充满真实感的三维虚拟世界，为用户提供一种自然的、身临其境的体验方式，包括交互性、动态效果、连续性及参与感，而这将是未来网络教学的主要形式之一。

    1、 vrml简单交互

    vrml简单交互，即vrml空间中各节点间数据交互。vrml有统一的数据传输接口和完善的属性集合和事件集合，可接收传感器节点发送过来的数值，并根据所对应的接口属性域设置提取数据、改变自身的属性值、触发事件进而改变自己在空间中的位置、外型和显示效果，还可以将处理后的数据送到输出域，传递给其他模型节点。各节点通过接口域的相互路由（route to）实现数据传输，路由的映射关系自由，但接口域的数据规格必须严格一致。

    2、vrml扩展交互

    vrml本身交互机制是无法构建一个大型多媒体课件的，因为vrml本身不能完成普通程序设计中的转折、分支、循环等基本特征。因此实际系统设计中，可利用java语言提供的强大网络编程能力，编写与远程系统通信和共享能力处理等功能的应用程序。java对vrml的所有支持都通过附加的封装类实现。通过这些类，java程序就能够访问vrml场景、接受和发送事件、从页面上得到vrml对象等，实现对vrml场景的完全控制。[2]根据访问方式的不同，又可分为：脚本编程接口sai（script authoring interface） 交互与外部编程接口eai（eai external authoring interface） 交互。

    2.1脚本编程接口sai交互

    sai交互即使用事件机制和路由利用script节点实现vrml与 java（或javascript）的交互。首先，通过eventin将事件传至script节点中的脚本；其次，在script节点中的脚本中调用相应的java类（或javascript）进行处理；最后，通过eventout将结果送回到vrml场景以实现动画或交互。

    vrml的script节点是一种控制传感器和内插器的节点，通过它可以定义和改变场景中对象的外观和行为。script节点的url域可以包含一段javascript程序或者是链接的一个javaclass.script节点可放置在场景的任何地方，用ｄｅｆ命名它，从而完成事件的删除成传递。script节点的字段是由用户延伸的，到达这些字段的字段会自动移到和script节点相关程序中。另外，script节点也能够通过编写合适程序脚本，动态生成（改变）三维造型并绑定合适的感应器和内插器。

    2.1. 1java通过script类（vrml.node包）与script结点建立联系，控制vrml结点

    首先，定义script节点中的各域域值，设置路由（route）使vrml中的其它节点与script节点联系起来。当与script节点有联系的节点发生事件时，事件通过路由传给script节点的eventin域，script节点则通过url域中指定的地址找到java类。

    然后，java类开始工作，最先执行的是initialize（）方法：在initialize（）方法中必须获得script节点中eventin或field域的值，或者把java中的值返回给script中的eventout域。script类提供的方法有： getfield（fieldname）； geteventin（eventinname）； geteventout（eventoutname）； 作为参数的fieldname、eventinname、eventoutname要与script节点中定义的名称相符合，对应的field类的子类（vrml.filed包）与script节点中定义的各种type类型一致。它提供getvalue（）和setvalue（）方法。

    再则，通过script类提供的processevent（event p0）或processevents（int p0， event[] p1）方法来捕获script节点传递的事件。processevent和processevents方法是所有外部事件公共的输入点。java程序通过替代这两个方法对事件做出相应的处理。vrml包中event类的getname（）方法返回事件名称（该名称与script节点中发生该事件的eventinname相同），确定发生的事件，从而做出相应的处理；event类的getvalue（）方法则返回一个constfield类的实例 （它是script节点中发生该事件的eventin域），constfield类是field类的子类，它没有setvalue（）方法，因而只能取出script节点中eventin域的值，而不能修改。

    最后，所有事件处理完后，程序就调用script类中的eventsprocessed（）方法，在这儿可以加入用户想要实现的动画、交互等各种效果。script类中的shutdown（）方法实现离开vrml文件的方式。

    通过script节点，能java程序处理过的数据返回给vrml文件。通过初始化时geteventout（）得到的变量的setvalue（）方法将值传递给script节点的eventout域，再通过路由传递给vrml中的各类节点，完成整个通信过程。

    2.1.2 java通过script节点和node类（vrml.node包）直接修改vrml节点

    通过script节点和路由，同时又必须在script节点的eventout域设置控制点，java程序才能改变vrml文件中节点值。当有大量数据需要传送时，这种给每个数据设置一个eventout域加一个路由的方法显然是相当麻烦的。因此java，提出直接修改节点的方法。

    java直接修改场景中的节点，仍然要用到script节点。首先在定义script节点时，将eventout域改为field域，fieldtype定义为sfnode，具体格式如下：

    “field sfnode fieldname use nodename”。 “nodename”为要修改的节点名称（在vrml中由def语句命名），产生一个指向名为nodename节点的指针。执行初始化时通过getfield（）方法得到相应的sfnode类的一个实例，通过getvalue（）方法得到该类的值，这里它的值恰好是名称为nodename的node类的实例，然后通过node类提供的方法直接修改节点。getexposedfield（string p0）、geteventin（string p0）方法，分别得到节点的field和eventin域，并把结果作为field类；再通过各field类的子类提供的方法读取和设置值，将设置结果直接返回节点，不用再设置路由，从而达到了直接修改节点的目的。

    node类还提供了geteventout（string p0）方法，用它可以得到节点的eventout域，与前两个方法不同，它得到的结果是一个不能修改的field类，即field类的子类constfield类。 使用改进后的方法，可以有效的缩减代码长度，节省vrml文件的计算时间，提高vrml场景的生成速度。

    2.1.3 java通过script节点和browser类（vrml包）直接创建vrml场景

    设置group节点的addchindren和removechindren的值来可添加和删除具体节点，但还无法操作路由。当有大量不同的并相互关联的节点要通过java在vrml中创建时，工作量是难以想象的。为了满足这一要求，script类继承basenode（vrml包）类，basenode类中定义了两个方法：getbrowser（）和gettype（）。getbrowser（）方法将会返回basenode类所处的浏览器。browser类存在于vrml包中，它提供了一系列方法来对整个vrml文件进行控制。 如：

    （1）、添加和删除路由：addroute（sfnode fromnode，sfstring fromeventout，sfnode tonode，sfstring toeventin），deleteroute（sfnode fromnode，sfstring fromeventout，sfnode tonode，sfstring toeventin）

    （2）、直接创建vrml：createvrmlfromstring（sfstring vrmlsyntax）（把要创建的节点语法以字符串的方式作为参数写入）

    （3）、在vrml中建立相应节点：createvrmlfromurl（mfstring url，sfnode node，sfstring event）（该方法的提供节点语法的参数是放在url地址所指出的vrml文件中，浏览器通过url找到要加入的节点，把它加入到node参数指定的节点中event参数指定的eventin域中）

    （4）、用指定的节点来替换整个vrml文件：replaceworld（mfnode nodes）

    用url指定的另一个vrml文件来替换当前的文件：loadurl（mfstring url，mfstring parameter）。

    script类执行initialize（）方法时，得到浏览器实例，然后processevent（event e）方法执行时使用上述方法建立、修改vrml场景。 通过改进，不仅vrml文件代码长度缩减，java程序代码也大大减少，进一步提高了vrml场景的生成速度。

    2.2外部编程接口（eai）交互

    sai交互vrml离不开script节点和script类（vrml.node包）。为了实现通信功能编写的java类都必须继承自script类。但java不支持多继承，如果用applet操控vrml场景， java程序要继承script类的方法相当复杂。特别是要把vrml文件与applet集成在同一个html页面时，用script类来实现颇为困难，而且程序代码冗长、可扩展性差。

    vrml97标准提供的eai定义了外部环境怎样通过vrml现存的事件驱动模式来访问vrml内部的节点的一系列方法，实现了applet与vrml场景的通信。eai包含浏览器脚本接口的全部功能，例如查询浏览器的状态，增加或删除路由，生成新的节点等功能。

    java主要使用browser和node两个类（vrml.external包），以及其它一些如处理eventin域和eventout域的各个属性类（eventin*、eventout*）和处理例外的各种*exception类完成对eai的描述。

    browser类提供了三个方法：getbrowser（applet papplet）、getbrowser（applet papplet，string framename，int index）和getnode（string name）方法。前两个方法是静态方法，直接在applet类中使用这两个方法得到applet类和vrml所在的浏览器类的实例。getnode（）方法可以直接得到vrml文件的具体节点（node类）的实例，用inline语句嵌入在vrml文件中的各个节点是用getnode（）方法是无法得到的。这里的node类与方法一的node类是完全不同的，它用自己的geteventin（）和geteventout（）方法来得到vrml节点的各个域。然后使用返回的event*的实例的getvalue（）和setvalue（）方法来控制具体的值。eventin*类仅提供了设置值的setvalue（）方法；eventout*类相对复杂，不仅提供了getvalue（）方法来获得当前值，还提供了监听eventout域的接口？？eventoutobserver，随时监听vrml节点中是否有新的eventout事件发生，一旦有新事件发生，通过替代该接口提供的callback（eventout value，double timestamp，object data）方法响应事件。

    通过browser和node类，可以抛弃script节点和script类甚至路由而现实对vrml文件的各种节点即node类的各个实例直接操控。但getbrowser（）方法的参数必须是applet的实例，因而该方法只能通过applet来控制vrml.

    3.总结

    vrml与其它实现三维场景的技术手段（如opengl，cult3d，3dsmax，viewpoint）相比，具有语法简单、三维建模功能强大、便于网上发布等优点。但由于vrml本身仅仅是一种标准，不可能满足各行各业的所有需要。所以，高级交互功能的实现必须借助于java等功能强大的高级语言。这样，可以有效地弥补vrml本身的一些不足（例如逻辑判断、文件操作、键盘输入、精确控制场景等），进而完善与html等其它媒体的交互，也可实现复杂的虚拟环境系统网络课件。