趙洪強

【摘 要】隨著J2EE平臺的廣泛采用,MVC已成為系統(tǒng)框架設(shè)計中廣泛采用的一種先進的框架設(shè)計模式。本文介紹了使用Struts、Spring和Hibernate技術(shù)整合設(shè)計實現(xiàn)基于MVC模式的實驗室管理系統(tǒng)。介紹了MVC模式的結(jié)構(gòu)和特點、系統(tǒng)開發(fā)過程中采用的關(guān)鍵技術(shù)、系統(tǒng)的功能、結(jié)構(gòu)和詳細實現(xiàn)過程。

【關(guān)鍵詞】MVC;Struts;框架;實驗室管理系統(tǒng)

隨著高等院校教育改革的深入和發(fā)展,大學(xué)實驗室已成為學(xué)校學(xué)生學(xué)習(xí)和應(yīng)用專業(yè)知識、增強動手能力的重要基地。但是受傳統(tǒng)管理方式的約束,儀器設(shè)備的管理工作普遍比較混亂,學(xué)生與實驗室管理者之間缺少有效的溝通,造成大多數(shù)實驗室不能夠滿足教學(xué)計劃之外的實驗要求,既降低了儀器設(shè)備的使用效率,也不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的鍛煉提高。雖然國內(nèi)外現(xiàn)有的實驗室管理信息系統(tǒng)種類繁多,但真正功能比較完備適合于高校教學(xué)型實驗室的成型系統(tǒng)卻非常少。本文針對高校實驗室管理的現(xiàn)狀,通過使用先進的J2EE技術(shù),選擇B/S模式,開發(fā)了基于MVC設(shè)計模式的一個實驗室管理系統(tǒng)。本系統(tǒng)極大提高了對實驗室及儀器設(shè)備使用的管理,帶動實驗室的管理工作走向規(guī)范化、制度化、科學(xué)化。

1、關(guān)鍵技術(shù)

1.1MVC設(shè)計模式

MVC是Xerox PARC在八十年代為編程語言Smalltslk-80[1]所發(fā)明的一種軟件設(shè)計模式,至今已被廣泛使用,并被推薦為Sun公司J2EE平臺的設(shè)計模式。MVC把應(yīng)用程序的輸入、處理和輸出分開,將應(yīng)用程序分為模型、視圖和控制器三部分,它們分別擔(dān)負(fù)不同的任務(wù)。

(1) 模型(Model)。模型包含了應(yīng)用程序的核心,它封裝了應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和事物邏輯,集中體現(xiàn)了應(yīng)用程序的狀態(tài)。換言之,模型就是業(yè)務(wù)流程、狀態(tài)的處理以及業(yè)務(wù)規(guī)則的制定。業(yè)務(wù)流程的處理過程對其它層來說是黑箱操作,模型接受視圖請求的數(shù)據(jù),并返回最終的處理結(jié)果。MVC并沒有提供模型的設(shè)計方法,而只告訴你應(yīng)該組織管理這些模型,以便于模型的重構(gòu)和提高重用性。

在MVC的三個部件中,模型擁有最多的處理任務(wù)。被模型返回的數(shù)據(jù)是中立的,就是說模型與數(shù)據(jù)格式無關(guān),這樣一個模型能為多個視圖提供數(shù)據(jù)。由于應(yīng)用于模型的代碼只需寫一次就可以被多個視圖重用,所以減少了代碼的重復(fù)性,提高了系統(tǒng)設(shè)計的可重用性。

(2) 視圖(View)。視圖通過顯示的形式把信息轉(zhuǎn)達給用戶,是應(yīng)用程序的外在表現(xiàn)。在視圖中其實沒有真正的處理發(fā)生,不管這些數(shù)據(jù)是聯(lián)機存儲的還是一個雇員列表,作為視圖來講,它只是作為一種輸出數(shù)據(jù)并允許用戶操縱的方式。它可以訪問模型的數(shù)據(jù),卻不了解模型的情況,同時也不了解控制器的情況。當(dāng)模型發(fā)生改變時,視圖會得到通知,它可以訪問模型的數(shù)據(jù),但不能改變這些數(shù)據(jù)。一個模型可以有多個視圖,而一個視圖理論上也可以與不同的模型關(guān)聯(lián)起來。

(3) 控制器(Controller)。

控制器通過時間觸發(fā)的方式接受用戶的輸入。控制器的作用很明顯,它就是一個分發(fā)器,選擇什么樣的模型,選擇什么樣的視圖,可以完成什么樣的用戶請求。控制層不做任何的數(shù)據(jù)處理,它只把用戶的信息傳遞給模型,告訴模型做什么,選擇符合要求的視圖返回給用戶。

1.2 Struts框架

Struts按照MVC模式思想,提供了一種創(chuàng)建Web應(yīng)用程序的框架,其中對應(yīng)用程序的用戶界面表示和數(shù)據(jù)的后端邏輯處理代碼進行了抽象,整合了Servlets和JSP在Web應(yīng)用開發(fā)上的優(yōu)勢以建立靈活,擴展性強,復(fù)用程度高的應(yīng)用系統(tǒng)。Struts是實現(xiàn)MVC模式的一個優(yōu)秀的應(yīng)用框架[2]。Struts的體系結(jié)構(gòu)[3]實現(xiàn)了MVC設(shè)計模式的概念,它將這些概念映射到Web應(yīng)用程序的組件和概念中。

模型由實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的JavaBeans或EJB組件構(gòu)成。在模型層,業(yè)務(wù)邏輯被封裝在獨立的組件里,并向Action類提供接口,這樣有助于重用。

視圖由HTML、StrutsActionForm、JSP頁面、自定義標(biāo)記和Java資源包構(gòu)成。JSP頁面結(jié)合Struts的標(biāo)簽庫構(gòu)成了視圖組件的主體。

控制器由ActionServlet和Action來實現(xiàn)。ActionServlet是Struts框架的集中控制點,接收所有客戶請求進行最初的處理,并將其影射到適當(dāng)?shù)腁ction進行處理。Action類是Struts框架的核心,也是客戶請求和業(yè)務(wù)操作的橋梁。它根據(jù)客戶的請求調(diào)用相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯,并根據(jù)執(zhí)行的結(jié)果決定程序的去處,以ActionForward對象的形式返回給ActionServlet。

1.3 Spring和Hibernate框架

Spring是一個開源框架,它是為了解決企業(yè)應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性而創(chuàng)建的。Spring使用基本的JavaBean來完成原來只能由EJB完成的事情。然而,Spring的用途不僅限于服務(wù)器端的開發(fā)。從簡單性、可測試性和松耦合的角度而言,任何Java應(yīng)用都可以從Spring中受益。

Hibernate是一個開放源代碼的對象關(guān)系映射框架[4],它對JDBC進行了非常輕量級的對象封裝,使得Java程序員可以隨心所欲的使用對象編程思維來操縱數(shù)據(jù)庫。 Hibernate可以應(yīng)用在任何使用JDBC的場合,還可以在應(yīng)用EJB的J2EE架構(gòu)中取代CMP,完成數(shù)據(jù)持久化的重任。

2、系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用JAVA語言進行服務(wù)器端應(yīng)用程序的開發(fā),使用Tomcat作為應(yīng)用服務(wù)器,數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)選用SQL Server 2000。整個系統(tǒng)采用基于MVC模式的Struts框架進行設(shè)計,下面說明系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)。

2.1 系統(tǒng)開發(fā)背景

Internet和Web技術(shù)的快速發(fā)展為教育信息化提供了新的技術(shù)支持。實驗室管理系統(tǒng)是教育信息化的主要內(nèi)容之一,它的應(yīng)用促進了教育體制的改革和創(chuàng)新,同時也反應(yīng)了一個學(xué)校管理現(xiàn)代化的水平。設(shè)計和實現(xiàn)一個基于Web的實驗室管理系統(tǒng),對實驗室和儀器設(shè)備的使用進行有效合理地調(diào)整搭配,對實驗室及儀器設(shè)備的使用頻率和使用效果及時準(zhǔn)確地評估,是高校實驗室管理工作中首要需求[5]。

2.2 系統(tǒng)性能需求分析

為滿足高職院校的發(fā)展對實驗室管理的要求,科學(xué)高效的使用實驗室資源。經(jīng)研究分析,本系統(tǒng)應(yīng)該滿足以下性能需求:

(1) 高可靠性。系統(tǒng)除了具有完善的功能之外,應(yīng)具有很好的可靠性。作為實驗室管理的主要工具,系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障將會直接影響實驗室正常的工作日程,所以系統(tǒng)必須具有高可靠性,從而保證實驗室管理的穩(wěn)定性。

(2) 良好的開放性。考慮到本系統(tǒng)以后有可能與高校其他管理系統(tǒng)進行集成,本系統(tǒng)必須具有良好的開放性,既要滿足現(xiàn)有集成需求,又要為將來系統(tǒng)的擴展預(yù)留接口。

(3) 易用性。系統(tǒng)應(yīng)面向用戶進行設(shè)計。系統(tǒng)的使用者一般都對計算機了解得少,因此系統(tǒng)的操作應(yīng)該盡量簡單、方便,用戶界面友好,使用戶能夠易學(xué)易用。

(4) 高安全性。系統(tǒng)應(yīng)提供安全可靠的數(shù)據(jù)存儲服務(wù),拒絕未被授權(quán)的人員訪問、篡改數(shù)據(jù)信息的企圖,而只向被授權(quán)的用戶提供與其權(quán)限一致的數(shù)據(jù)服務(wù)。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

本系統(tǒng)針對高校的實際情況,在校園網(wǎng)的基礎(chǔ)上,采用Struts技術(shù),結(jié)合Spring的IOC技術(shù)和Hibernate的ORM工具,基于SQL Server2000數(shù)據(jù)庫開發(fā)設(shè)計了一個基于MVC模式的實驗室管理系統(tǒng),實現(xiàn)了實驗室人員管理、實驗室設(shè)備管理、實驗課程安排、實驗室開放等一系列功能系統(tǒng),系統(tǒng)各個模塊功能如下:

(1) 系統(tǒng)注冊與登錄功能。實驗室管理系統(tǒng)遵循一般的管理信息系統(tǒng)的特點,可以進行用戶的注冊、登錄、權(quán)限劃分與控制等功能。

(2) 實驗室日常管理。實驗室日常管理工作是本系統(tǒng)最重要的功能之一。實驗室介紹模塊提供對實驗室的介紹,方便用戶對實驗室進行了解。用戶權(quán)限管理模塊可以對用戶的權(quán)限進行管理,系統(tǒng)管理員和實驗室工作人員都可以進行用戶權(quán)限設(shè)置。用戶管理模塊根據(jù)用戶的權(quán)限對用戶個人信息管理、用戶查詢管理、查看系統(tǒng)信息等功能進行設(shè)置。實驗室管理員可以通過實驗課程管理模塊對實驗室的課程進行增加、刪除、修改、查詢等操作,并可以進行課程計劃的制定等功能。實驗室公告發(fā)布模塊方便實驗室用戶靈活掌握實驗室的的規(guī)劃和通知,進行公告管理。

(3) 實驗室設(shè)備管理。庫存管理模塊可以對實驗室設(shè)備入庫,并設(shè)備的詳細信息記錄,對設(shè)備進行增加、修改等操作。耗材管理模塊對實驗室耗材進行記錄,并對耗材的使用情況進行統(tǒng)計和分析,耗材的增刪改查等操作。維護管理模塊記錄實驗室設(shè)備的狀態(tài),設(shè)備的維修情況。

(4) 實驗室信息查詢。課程查詢模塊對實驗室管理員排好的課程進行查詢,查詢結(jié)果主要包括上課得時間、地點、授課教師等信息。設(shè)備查詢模塊可以查詢實驗室某一設(shè)備的具體信息及設(shè)備分配使用情況。用戶查詢模塊可以查詢用戶的詳細信息。綜合查詢模塊可以進行多條件查詢,綜合了以上各種查詢,只對實驗室管理員公開。

(5) 實驗室統(tǒng)計分析。設(shè)備使用分析模塊對實驗室設(shè)備的使用率,損耗情況進行統(tǒng)計分析。實驗室使用分析模塊對實驗室的開出率、利用率等情況進行統(tǒng)計分析。耗材情況使用分析模塊對耗材的使用情況、購買支持情況進行統(tǒng)計分析。

2.4數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本系統(tǒng)采用的是SQL Server2000服務(wù)器版作為底層關(guān)系數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫用戶界面優(yōu)秀,功能全面、強大,日志功能完善、穩(wěn)定、安全,是現(xiàn)代電子商務(wù)應(yīng)用中比較好的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品。本系統(tǒng)主要有如下數(shù)據(jù)表:

用戶基本信息表eustomer_info:記錄用戶的基本信息;用戶登陸信息表signon_info:記錄用戶的登陸信息;管理員表manager_info:記錄管理員的詳細信息;實驗室類型表labtyp_info:記錄實驗室的類型信息;實驗室表lab_info:記錄實驗室的詳細信息;設(shè)備表shb_info:記錄實驗室設(shè)備的詳細信息;實驗室使用情況表labuse_info:記錄實驗室使用情況詳細信息。

3、結(jié)束語

本文根據(jù)高校實驗室管理的特點和Web應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展,提出了利用MVC模式進行實驗室管理系統(tǒng)開發(fā)的方案,并采用Struts框架實現(xiàn)了這個系統(tǒng),系統(tǒng)由于采用MVC設(shè)計模式具有良好的可擴展性和可維護性。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和國家對高校教學(xué)質(zhì)量要求的不斷提高,基于網(wǎng)絡(luò)平臺的實驗室管理系統(tǒng)的研究將會朝著更好的層次發(fā)展。

參考文獻:

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