朱勇，伏海旭

（南京工程學(xué)院計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，南京 211167）

0 引言

當(dāng)前受移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的影響，越來越多的學(xué)生事務(wù)處理開始通過電子化的手段實(shí)現(xiàn)，但是通過對(duì)高校的調(diào)查以及筆者自身的體會(huì)發(fā)現(xiàn)，依然有許多高校采用傳統(tǒng)手段，一般流程為學(xué)生打印紙質(zhì)假條，前往輔導(dǎo)員處簽字蓋章，將假條交給任課教師。該流程存在效率低，浪費(fèi)時(shí)間等問題，對(duì)學(xué)生生活影響很大。

針對(duì)上述問題，開發(fā)App或Web應(yīng)用也是一種解決手段，但此方案存在終端適應(yīng)復(fù)雜，開發(fā)周期長(zhǎng)，用戶使用成本高，擴(kuò)展性差等問題。對(duì)此，本文討論并設(shè)計(jì)了一種基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)，旨在解決目前高校存在的“請(qǐng)假難”痛點(diǎn)問題，基于借助微信小程序易用入口解決多終端適配和擴(kuò)展性等問題，令用戶獲得良好體驗(yàn)。

1 RESTful概述

REST（Representational State Transfer），中文意思是表述性狀態(tài)轉(zhuǎn)移，它將任何有被引用必要的事物定義為資源，包含實(shí)體和抽象概念，資源在網(wǎng)絡(luò)中以某種表現(xiàn)形式進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)移。Resource：資源，即數(shù)據(jù)，例如newsfeed、friends等；Representational：某種表現(xiàn)形式，例如用 JSON、XML、JPEG 等；State Transfer：狀態(tài)變化。通過HTTP動(dòng)詞實(shí)現(xiàn)。每一個(gè)URI代表一種資源；客戶端和服務(wù)器之間，傳遞這種資源的某種表現(xiàn)層；客戶端通過四個(gè)HTTP方法（GET/POST/PUT/DELETE）對(duì)服務(wù)器端資源進(jìn)行操作，其目標(biāo)是創(chuàng)建具有良好擴(kuò)展性的分布式系統(tǒng)。RESTful是一種針對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的設(shè)計(jì)和開發(fā)方式，可以降低開發(fā)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可伸縮性。

REST是設(shè)計(jì)風(fēng)格而不是標(biāo)準(zhǔn)。REST通常基于使用HTTP、URI和XML（標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言下的一個(gè)子集），以及HTML（標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言下的一個(gè)應(yīng)用）這些現(xiàn)有的廣泛流行的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。作為一種架構(gòu)，其提出了以下架構(gòu)級(jí)約束：

（1）使用客戶/服務(wù)器模型?？蛻艉头?wù)器之間通過一個(gè)統(tǒng)一的接口來互相通訊。

（2）層次化的系統(tǒng)。在一個(gè)REST系統(tǒng)中，客戶端并不會(huì)固定地與一個(gè)服務(wù)器打交道。

（3）無狀態(tài)。在一個(gè)REST系統(tǒng)中，服務(wù)端并不會(huì)保存有關(guān)客戶的任何狀態(tài)，客戶端自身負(fù)責(zé)用戶狀態(tài)的維持，并在每次發(fā)送請(qǐng)求時(shí)提供足夠的信息。

（4）統(tǒng)一的接口。一個(gè)REST系統(tǒng)需要使用一個(gè)統(tǒng)一的接口來完成子系統(tǒng)之間以及服務(wù)與用戶之間的交互，這使得REST系統(tǒng)中的各個(gè)子系統(tǒng)可以獨(dú)自完成演化。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

基于RESTful在線請(qǐng)假管理系統(tǒng)架構(gòu)包含前端、后端和數(shù)據(jù)庫。前端分為三種角色(學(xué)生、輔導(dǎo)員、任課教師)三個(gè)模塊(主頁面、歷史記錄、個(gè)人信息及設(shè)置)；后端使用Flask外暴露API響應(yīng)前端HTTP請(qǐng)求并完成與數(shù)據(jù)庫交互和ORM(對(duì)象關(guān)系映射)，通過使用描述對(duì)象和數(shù)據(jù)庫之間映射的元數(shù)據(jù)，將程序中的對(duì)象自動(dòng)持久化到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)庫中設(shè)三張表(請(qǐng)假表、學(xué)生表、教師表)。

用戶通過前端進(jìn)行操作，前端JavaScript通過AJAX向后端發(fā)起請(qǐng)求，后端根據(jù)請(qǐng)求內(nèi)容與數(shù)據(jù)庫交互，完成邏輯操作、ORM和數(shù)據(jù)持久化，返回JSON數(shù)據(jù)，前端解析JSON，異步刷新，呈現(xiàn)結(jié)果。

基于RESTful在線請(qǐng)假管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 架構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)請(qǐng)假系統(tǒng)需求和特點(diǎn)，基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(leaveDB)設(shè)計(jì)有三張表，分別為請(qǐng)假表(leave)、教師表(teacher)、學(xué)生表(student)。通過登錄號(hào)碼長(zhǎng)度來區(qū)分用戶角色，學(xué)生學(xué)號(hào)為9位，教師工號(hào)為6位。教師表通過Boolean類型的role字段來區(qū)分輔導(dǎo)員和任課教師角色。密碼通過Varchar類型passwd字段存儲(chǔ)經(jīng)SHA256加密后的密碼。

基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

2.3 API設(shè)計(jì)

根據(jù)前后端交互過程中數(shù)據(jù)的情況特點(diǎn)，基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)API設(shè)計(jì)主要如下：

（1）資源標(biāo)識(shí)

REST中使用資源的特定名詞作為資源的URI，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制器和模型類?？刂破饔糜谔幚磉壿?，模型類用于和數(shù)據(jù)庫交互。根據(jù)交互過程中涉及的資源。

（2）參數(shù)設(shè)計(jì)

為了增加前后端交互的便攜性，對(duì)于不同功能返回不同的JSON鍵值對(duì)，前后端事先約定JSON格式，便于解析。參數(shù)設(shè)計(jì)詳見圖3。

圖3 參數(shù)設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 微信小程序

基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)前端采用微信小程序?qū)崿F(xiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的App應(yīng)用，小程序可以在線熱更新，方便版本迭代和敏捷開發(fā)，同時(shí)降低了用戶使用成本?！坝猛昙醋摺碧峁┝藘?yōu)質(zhì)的用戶體驗(yàn)。

微信小程序分登錄功能、學(xué)生用戶功能和教師用戶功能，根據(jù)功能點(diǎn)包含不同數(shù)量的page，page由WXML、WXSS、JS和JSON構(gòu)建。WXML構(gòu)建頁面DOM，WXSS構(gòu)建頁面樣式，JS負(fù)責(zé)獲取全局應(yīng)用程序?qū)嵗龑?duì)象并創(chuàng)建頁面實(shí)例對(duì)象，同時(shí)內(nèi)含生命周期函數(shù)用于監(jiān)聽頁面加載、頁面初次渲染完成、頁面顯示、頁面隱藏、頁面卸載及頁面相關(guān)事件處理函數(shù)，包含用戶下拉動(dòng)作和自定義點(diǎn)擊事件。程序啟動(dòng)后，login頁面與用戶交互，將數(shù)據(jù)使用AJAX與后端并根據(jù)后端返回JSON解析提取后的結(jié)果跳轉(zhuǎn)用戶對(duì)應(yīng)的page，異步刷新、渲染頁面，不需要整頁面重新刷新，減少了資源占用和用戶等待時(shí)間，提高了用戶體驗(yàn)。

在圖片憑證保存的功能點(diǎn)上，目前業(yè)界通用做法一是使用存入后端文件系統(tǒng)并保存路徑至數(shù)據(jù)庫對(duì)應(yīng)字段，加載時(shí)根據(jù)文件路徑下載；二是直接將圖片Base64轉(zhuǎn)碼后以JSON數(shù)據(jù)包格式傳入數(shù)據(jù)庫longtext或binary類型字段中。做法一需要單獨(dú)構(gòu)建文件系統(tǒng)或使用在線圖床并從外鏈加載，提高了成本且降低了安全性；做法二占用資源過多且上傳時(shí)間過長(zhǎng)，用戶體驗(yàn)非常差。在這里本文使用微信官方提供的小程序云開發(fā)功能，在微信官方服務(wù)器上構(gòu)建相互隔離的云環(huán)境，每個(gè)環(huán)境都包含獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫實(shí)例、存儲(chǔ)空間等資源。通過對(duì)將環(huán)境構(gòu)建單獨(dú)的內(nèi)置云函數(shù)，處理上傳邏輯。上傳圖片時(shí)，調(diào)用該內(nèi)置函數(shù)將圖片上傳至云環(huán)境儲(chǔ)存空間中，獲得唯一文件ID并將該ID存入數(shù)據(jù)庫leave表中ensure字段，讀取時(shí)根據(jù)RESTful后端返回JSON中ensure字段通過內(nèi)置函數(shù)直接調(diào)用圖片，對(duì)上傳、下載文件明顯起到簡(jiǎn)化加速作用，使用微信官方云開發(fā)環(huán)境，穩(wěn)定性高，文件加載速度快，與小程序耦合程度高，調(diào)用簡(jiǎn)單，開發(fā)迅速。

（1）學(xué)生請(qǐng)假功能

學(xué)生登錄后在“請(qǐng)假”界面選擇請(qǐng)假類別、時(shí)間等，提交請(qǐng)假請(qǐng)求，在“消息”界面查看請(qǐng)假歷史記錄，在“我”界面查看個(gè)人信息和修改密碼。學(xué)生請(qǐng)假功能見圖4。

（2）輔導(dǎo)員審批功能

輔導(dǎo)員登錄系統(tǒng)后，在“消息”界面查看今日待審批假條，選擇通過或不通過，在“批假”界面可查看已批假歷史記錄并可按學(xué)生姓名查找假條。輔導(dǎo)員審批功能見圖5。

圖4 請(qǐng)假功能

圖5 審批功能

（3）任課教師查看假條功能

任課教師在“消息”查看自己班級(jí)內(nèi)學(xué)生的假條和狀態(tài)(待批準(zhǔn)/已批準(zhǔn)/不通過)；在“我”界面查看個(gè)人信息和修改密碼。

基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)功能流程見圖6。

3.2 ORM 實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)后端操作數(shù)據(jù)庫時(shí)，使SQLAlchemy作為ORM框架[3]，創(chuàng)建 SQLAlchemy對(duì)象并定義 student、teacher、leave 對(duì)象，分別對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫中 student、teacher、leave表。使用sessionmaker定義會(huì)話類，操作該會(huì)話類實(shí)例對(duì)象的操作方法進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作，操作方法為add()、delete()、update()、query()。

圖6 功能流程

以“修改密碼”功能為例，部分代碼如下：

class teacher(db.Model):

#定義Model，用于ORM綁定數(shù)據(jù)

__tablename__='teacher'

teacher_id=db.Column(db.DECIMAL(65)，primary_key=True)

#數(shù)據(jù)類型與數(shù)據(jù)庫中類型對(duì)應(yīng)

name=db.Column(db.VARCHAR(255))

passwd=db.Column(db.VARCHAR(255))

role=db.Column(db.VARCHAR(2))

school=db.Column(db.VARCHAR(255))

def to_dict(self):

#轉(zhuǎn)字典方法用于方便與json交互

return{c.name:getattr(self，c.name，None)for c in self.__table__.columns}

@app.route("/change_pwd"，methods=['GET'，'POST'])

#Flask對(duì)外暴露URL供前端JS調(diào)用

def change_pwd():

#處理json并與Controller交互

if(request.method=='POST'):

if not(request.json):

return jsonify('not json')

else:

data=request.get_json()

rec_id=data['userId']

rec_pwd=data['userPwd']

if(change_passwd(rec_id，rec_pwd)==True):

#調(diào)用Controller修改密碼

return jsonify("True")

else:

return jsonify("Flase")

else:

return jsonify('not POST method')

def change_pwd(userId，userPwd):

#Controller用于與數(shù)據(jù)庫和Model交互

print("用戶"+userId+"修改密碼")

data=db.session.query(teacher).filter_by(

teacher_id=userId).first()

#新建ORM實(shí)例查詢數(shù)據(jù)庫中對(duì)應(yīng)的行

data.passwd=generate_password_hash(str(userPwd))

#對(duì)明文SHA256加密

db.session.commit()

#提交數(shù)據(jù)庫

db.session.close()

#關(guān)閉實(shí)例

print("用戶"+userId+"密碼修改成功")

return(True)

使用ORM技術(shù)可以節(jié)約與數(shù)據(jù)庫交互的步驟，有效提高開發(fā)效率，并解決面向?qū)ο笈c關(guān)系數(shù)據(jù)庫存在的互不匹配的問題。

4 結(jié)語

根據(jù)高校學(xué)生事務(wù)中“請(qǐng)假難”的痛點(diǎn)問題，主要表現(xiàn)在學(xué)生請(qǐng)假流程繁瑣，學(xué)校仍采用紙質(zhì)假條不便于管理等方面。提出了基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)，旨在取代目前高校中采用傳統(tǒng)紙質(zhì)假條請(qǐng)假的方式。本文對(duì)基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)進(jìn)行了總體架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、RESTful API設(shè)計(jì)，運(yùn)用Python語言、ORM技術(shù)、Flask框架并以微信小程序的前端為例實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)的主要功能。實(shí)際測(cè)試表明基于RESTful的在線請(qǐng)假系統(tǒng)速度快、功能完善、兼容性好、擴(kuò)展性好、易于維護(hù)，達(dá)到了預(yù)期的效果。顯著提高了請(qǐng)假的效率，節(jié)約了教師和學(xué)生的時(shí)間，解決了“請(qǐng)假難”的問題。