（管理科学与工程专业论文）基于J2EE的矿井瓦斯等级鉴定系统研究与开发.pdf

摘要 摘要 瓦斯治理是确保煤矿企业安全生产的一项重要的基础工作，随着理论和技术 的进步，各种管理办法、安全规章、治理技术不断涌现。瓦斯( 二氧化碳) 等级 鉴定作为“一通三防”的一项基础技术工作，在煤矿安全生产中起到了非常重要 的作用。其工作是对矿井的各工作面和通风巷道进行风量、瓦斯浓度、二氧化碳 浓度等指标的测量计算，按照技术标准对矿井、采区、工作面进行瓦斯等级划分， 对不同的瓦斯等级进行具有针对性的瓦斯治理和瓦斯事故预防措施。 在这个信息化的时代背景下，我困的煤矿企业在很多方面都已经实现了信息 化的管理。然而瓦斯( - - 氧化碳) 等级鉴定工作作为一项十分重要又非常繁杂的 工作，仍停留在手工操作的水平上。因此，设计开发一套针对于瓦斯( - - 氧化碳) 等级鉴定的管理信息系统是非常迫切和必要的。在此前提，与淮北矿业集团合作 设计开发了一套基于j 2 e e 的瓦斯( - - 氧化碳) 等级鉴定系统。该系统的实现能 够把工作人员从复杂的计算工作中解放出来，提高等级鉴定工作的效率和其结果 的正确性，并对可能出现的误差进行智能分析，找出误差的原因和给出消除误差 的解决方案。以此给矿井的瓦斯治理工作提供依据。 在整个项目过程中，笔者主要完成以下几个内容的工作： 1 研究目前瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定工作的数据采集、数据转化计算过 程、鉴定结果表示方式。 2 分析数据间的复杂关系，找出数据间的转化关系，确定数据结构，为系 统数据库的建立提供基础。 3 通过对安全规章的研究和与相关专家、技术人员的讨论，完成误差智能 分析的知识库，内容包括：可能出现的误差及其原因，误差产生的推理 过程和判断条件。 4 按照系统功能的需求选择开发技术和工具，并结合系统的需求分析，设 计系统的结构和功能模块，以及系统的实现。 本系统在比较成熟的j 2 e e 技术平台基础上，结合优秀的m v c 开发模式，采 用了易于部署和维护b s 结构来实现。系统具有友好的人机界面，操作简单，具 有良好的移植性和可扩展性。 图3 2 表5 参5 7 关键词：瓦斯等级鉴定；j 2 e e ；m v c ；数据库连接池；专家系统 分类号：c 9 3 1 6 摘要 a b s t r a c t g a sc o n t r o l l i n gi sa ni m p o r t a n tb a s i cw o r ki ns e c u r i n gt h es a f e t yi np r o d u c t i o no f c o a lm i n ee n t e r p r i s e s a st h ep r o g r e s si nt h e o r ya n dt e c h n o l o g y , v a r i o u sm a n a g e m e n t m e t h o d s ，s a f e t yr e g u l a t i o n sa n dt r e a t m e n tt e c h n o l o g yc o n s t a n t l ye m c e e d a p p r a i s i n g t h eg r a d eo fg a s ( c a r b o nd i o x i d e ) ，a sab a s i ct e c h n i c a lw o r ko f o n et h r o u g ht h r e e p r e v e n t i o n ，p l a y sa l le x t r e m e l ys i g n i f i c a n tr o l ei nc o a lm i n es a f e t yp r o d u c t i o n t h e m a i nc o n t e n t so fg a s ( c a r b o nd i o x i d e ) g r a d ea p p r a i s i n gi n c l u d e sm e a s u r e m e n ta n d c a l c u l a t i o no fa i rv o l u m e ，g a sa n dc a r b o nd i o x i d ed e n s i t yo ne a c hc o a l f a c ea n d v e n t i l a t i n gr o a d w a y , c l a s s i f y i n gg a sg r a d e so fc o a lm i n es h a f t s ，m i n i n ga r e a sa n dc o a l f a c e sa c c o r d i n gt or e l e v a n tt e c h n i c a ls t a n d a r d sa n dt a k i n gs o m em e a s u r e si ng a s c o n t r o l l i n ga n ds a f e t ya c c i d e n tp r e v e n t i n ga c c o r d i n g t od i f f e r e n tg r a d e s u n d e rt h eb a c k g r o u n do fa ni n f o r m a t i o ne r a , al o to fc o a lm i n ee n t e r p r i s e si n c h i n ah a v ea l r e a d yr e a l i z e di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ti nm a n yw a y s h o w e v e r , a sa l l i m p o r t a n ta n dc o m p l i c a t e dw o r k ，g a s ( c a r b o nd i o x i d e ) g r a d ea p p r a i s i n gi ss t i l li nt h e s t a g eo fm a n u a lo p e r a t i n g s oi t sp r e s s i n ga n dn e c e s s a r yt od e s i g na n dd e v e l o pam i s o na p p r a i s i n gt h eg r a d eo f g a s ( c a r b o nd i o x i d e ) u n d e rt h i sp r e m i s e ，w ed e s i g n e dag a s ( c a r b o nd i o x i d e ) g r a d ea p p r a i s i n gs y s t e mb a s e do nj 2 e ei nc o r p o r a t i o n 、丽t hh u a i b e i m i n i n gg r o u p t h i ss y s t e mc a ns e tt h es t a f f sf r e ef r o mi n t r i c a t ec a l c u l a t i o n s ，i n c r e a s e e f f i c i e n c ya n dt h ea c c u r a c yo ft h ea p p r a i s i n gr e s u l t sa n dm a k ei n t e l l i g e n ta n a l y s i so n p r o b a b l ee r r o r s f u r t h e r m o r e ，i tc a na l s of m do u tt h er e a s o no f e r r o r sa n dp u tf o r w a r d s o l u t i o n st ot h e m ，t h u s p r o v i d i n gf o u n d a t i o nf o rg a sc o n t r o li nc o a lm i l l ee n t e r p r i s e s i nt h ep r o c e s so ft h ee n t i r ep r o g r a m ，t h ew r i t e rc o m p l e t e dt h ef o l l o w i n gw o r k ： 1 s m d yo nt h ed a t ac o l l e c t i n g ，c a l c u l a t i n gp r o c e s so fd a t at r a n s f o r m i n ga n d r e p r e s e n t a t i o nm o d e so fa p p r a i s i n gr e s u l t s 2 a n a l y z et h ec o m p l i c a t e dr e l a t i o n s h i pb e t w e e nd a t aa n df m do u tt h e t r a n s f o r m i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e m ，d e t e r m i n et h ed a t as t r u c t u r ea n d p r o v i d ef o u n d a t i o nf o rt h eb u i l d i n go fs y s t e md a t a b a s e 3 b ys t u d y i n go ns a f e t yr e g u l a t i o n sa n dd i s c u s s i n g 、析t l lr e l e v a n te x p e r t sa n d t e c h n i c i a n s ，b u i l dt h ek n o w l e d g eb a s eo fe r r o ri n t e l l i g e n ta n a l y s i sw h i c h c o n t a i n st h ep r o b a b l ee r r o r sa n dt h e i rr e a s o n sa n dt h er e a s o n i n gp r o c e s sa n d j u d g i n gc o n d i t i o n sf o rt h ee r r o r s i i 摘要 4 c h o o s ed e v e l o p i n gt e c h n o l o g ya n dt o o l sa c c o r d i n gt ot h ed e m a n d so fs y s t e m f u n c t i o n ，d e s i g nt h es t r u c t u r ea n df u n c t i o nm o d u l e sa n dr e a l i z a t i o nf o r mo f t h es y s t e mb a s e do ns y s t e md e m a n da n a l y s i s t h i ss y s t e mc o m b i n e st h er e l a t i v e l ym a t u r et e c h n i c a lp l a t f o r m - - j 2 e e 、析t l l e x c e l l e n tm v c ( m o d e l 。_ v i e w _ c o n t r o l l e r ) d e v e l o p i n gt e c h n o l o g y , e m p l o y sb s s t r u c t u r et h a ti se a s yi nd e p l o y m e n ta n dm a i n t e n a n c et or e a l i z ei t i th a saf r i e n d l y h u m a n - m a c h i n ei n t e r f a c et h u sc o n v e n i e n tf o ro p e r a t i n g t h i ss y s t e mi sa l s oe a s yt o t r a n s p l a n ta n dh a sag o o de x p a n s i b i l i t y f i g u r e3 2 t a b l e5r e f e r e n c e5 7 k e yw o r d s ：g a s ( c a r b o nd i o x i d e ) g r a d ea p p r a i s i n g ；j 2 e e ；m v c ；d a t a b a s ec o n n e c t i o n p o o l ；e x p e r ts y s t e m c h i n e s eb o o k sc a t a l o g ：c 9 31 6 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 塞徼堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示谢意。 学位论文作者签名：善盐日期：边咩年j 月卫日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塞徼堡王太堂有保留、使用学位论文 的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于 塞邀堡王太堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位 论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：累婊 签字日期：2 川年彳月，。日 锄摊：形裼 磐呲岬彬胪日 第1 章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 1 绪论 以我国目前的经济发展模式来看，经济的增长依赖于能源的消耗，其增长速 度越快，能源消耗也就越快，其中以煤、石油和各类矿产等为代表。在经济增长 模式没有彻底改变之前，这种现象将会持续下去，那么对以煤为代表的主要能源 物质的需求量将会不断上升。以淮南矿业集团为例，煤炭从2 0 0 0 年不足5 0 0 0 万 吨到2 0 0 8 年超过了1 亿吨i ，而从全国范围来看，煤炭产量从2 0 0 1 年的近1 3 亿 吨增加到2 0 0 5 年的2 1 9 亿吨，增加了近9 亿吨，增幅为6 9 2 1 ，年平均增长1 1 。 再从对煤炭到消耗来看，2 0 0 5 年全国消费了2 1 4 亿吨，比2 0 0 1 年增加了8 9 5 亿 吨，增幅达到了9 1 9 ，年增长1 1 2 【2 】。由此数据可以得出整个社会对煤炭的需 求是不断提高到到，于是国家在全国范围内对煤炭企业进行整改重组、优化配置， 并投入大量资金新建煤矿，来满足社会发展对能源的需求。 然而煤矿业属于高危行业，由于井下环境恶劣、复杂，容易发生危机人身安 全的恶性事故。据煤矿各类事故统计表明，我国瓦斯事故已占煤矿事故总数8 0 以上，造成的伤亡占到特大事故伤亡人数的9 0 【3 】。国家安全生产监督管理局领 导指出：瓦斯已经成为导致我国煤矿特大恶性事故的“头号杀手。近期接连发生 的煤矿特大事故，几乎全部是由瓦斯爆炸引起的，“瓦斯不治矿无宁同 1 4 1 。可见， 瓦斯灾害直接影响到煤矿生产、国民经济、更重要的是对生命和财产安全造成极 大危害。为此，煤炭行业制定了“一通三防 等一系列的安全规程来管理和确保 井下工人的安全作业。 在信息化潮流的带动下，国家在制定的“十五 和“十一五 发展目标中， 明确提出利用信息技术改造传统产业，促进信息技术在能源、交通运输、冶金、 机械和化工等行业的普及应用。而煤炭企业作为典型的传统企业，是国家重点支 持到对象之一。随着作业规程计算机管理系统、动态采掘工程管理系统软件、采 掘对组管理信息系统、采掘生产计划报表软件、物资管理系统软件包、煤炭运销 及煤质管理信息系统的实施【5 l ，标志着我困的煤矿企业走向了信息化管理的道路。 上述系统的成功实施也加快了煤矿企业信息化建设到步伐。随着科技到进一步发 展，在专家智能系统广泛应用的基础上，在有关方面到学者、高水平技术人才的 努力研究，以及在罔家政策大力扶植下，人工智能技术也逐步地融入到煤矿企业 第1 章绪论 的生产管理当中，例如矿井开发条件评价与开发次序决策到智能化系统、矿田资 源预测与估算智能系统、矿井资源开采条件综合评价与工作面产量预测智能系统、 矿山开采工艺与设备优化选择到综合智能系统、矿区可持续发展评价与决策智能 系统【6 】。煤矿企业到信息化建设是建立在机电一体化产品推广以及应用普及到基 础上的。 时至今日，煤矿企业的信息化得到更加充分的发展，已经覆盖了生产调度、 设备管理、物资管理、财务、人力资源、市场营销、办公自动化等各个方面【| 丌。 但作为“一通三防 的基础技术工作瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定工作信息化 水平较为低下。通过对淮北矿业集团的瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定工作的调研， 目前的等级鉴定工作仍停留在利用e x c e l 电子表格的人工计算层面上。如此繁杂 的工作采用人工的方式完成可能会出现以下几个问题： 1 ) 矿井瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定测点安排布置不够合理，致使矿井瓦斯( 二 氧化碳) 涌出量闭合困难、井下风量平衡困难，无法科学、具体地进行矿井瓦斯 来源分析。 2 ) 手工进行繁杂的数值计算，无法避免出现计算错误，出现错误后难以查找， 只能多次重复计算。 3 ) 缺乏高素质的专职矿井瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定技术人员，理论基础知 识薄弱，采集的鉴定数据自相矛盾。 4 ) 矿井瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定的仪器仪表测量精度不够，尤其是在检测 值较低的情况下难以保证检测的准确度，致使计算困难。 5 ) 由于计算工作量巨大，为了保证计算结果一致，只能简化计算过程，或者 数据造假，导致计算结果不能真实反映矿井瓦斯来源及分布情况，更无法进行误 差分析，甚至造成矿井瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定的结果错误。 为了避免或进一步解决上述i u j 题，国内外专家学者展开了许多相关方面的工 作，本课题的提出也只是从一个方面提出问题的解决思路和办法。 1 1 2 研究目的和意义 瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定工作的作用是通过对矿井现有的通风网络系统设置 测点，在每个测点上对温度、风速、瓦斯浓度和二氧化碳浓度等关键技术指标进 行测量，将测量的结果通过科学的计算来真实反应井下瓦斯的分布情况和现有的 通风网络系统是否符合确保安全生产的需要。由此可以看出，瓦斯等级鉴定工作 对于煤矿企业的意义和重要性来说是不言而喻的，因此这项工作的j f 确性和客观 一2 第1 章绪论 性显得尤为重要。 要只要有人参与的工作就不能保证不出现错误，尤其的是面对如此繁杂的计 算，因此手工操作计算很难保证结果的正确性。在整个计算处理的过程中，一旦 中间的某个过程出现错误是很难发现的，为了保证鉴定结果的正确性，只能采取 多次重复的计算的方法，如此增加了工作人员的工作负担。并且由于人有思维惯 性的特点，往往在整个重复计算的过程中，会出现同样的错误，所以采用人工的 计算机处理手段不能确保鉴定结果的j f 确性。其次从客观性来看，由于计算工作 量巨大，为了保证计算机结果一致，也就是为了保证鉴定结果的正确性，工作人 员可能会简化计算过程或数据造假，导致计算结果不能真实的反应矿井瓦斯的来 源及分别情况，甚至造成瓦斯等级鉴定的结果错误。 除此之外，可能出现如下现象。工作人员为了简化工作，对真实数据进行篡 改，但为了避免风险，一律将矿井的瓦斯等级报高。这种做法对于矿井的开采工 作确实没有影响，也可以确保井下作业的安全，但无形中会提高不必要的生产成 本。如果都采取了这样的做法，那么瓦斯等级鉴定就失去了本来的意义，也就不 必区分高瓦斯、低瓦斯和瓦斯突出的瓦斯等级了。 瓦斯( 二氧化碳) 等级鉴定系统的设计就是为了保证鉴定结果的正确性和客 观性。系统为了确保鉴定结果的正确性和客观性，数据的处理和计算过程无需人 工参与，工作人员只要将井下测点的数据j 下确的录入系统，系统将会根据需要得 出相应的结果数据。在使用系统的i j f 提条件下，只要保证原始数据的正确性和客 观性就可以确保整个鉴定结果的正确性和客观性。这相对于以往对整个过程的控 制和监督，大大地提高了可行性。 根据对淮北矿业集团的近两年的瓦斯等级鉴定工作的调查研究得出，由于其 所辖煤矿的负责等级鉴定工作人员和主要负责人对于操作细则的理解不同，出现 了上报瓦斯等级鉴定结果报表内容并不一致，缺乏了统一的标准。瓦斯等级鉴定 系统的实施，可以避免此类问题的出现。 1 2 国内外发展现状 在以人为本建设和谐社会的时代前提下，防止重大安全事故的发生是全社会 共同的呼声。瓦斯作为我国煤矿特大安全事故的头号杀手，引起了学术界普遍关 注，从不同的角度和层次对其进行了深入的研究。例如利用人j 一：神经网络分别预 测开采煤层、邻近煤层、采空区的瓦斯涌出量【8 l ；基于模糊粗糙集神经网络预测 模型对瓦斯涌出量进行预测( 9 l 等等。 3 第1 章绪论 国内外对于瓦斯( - - 氧化碳) 等级鉴定的工作研究很多，不断丰富其内容， 修改技术参数和鉴定标准等。国内外的专家对于瓦斯( - - 氧化碳) 等级鉴定过程 中可能出现的问题，例如测量仪器的精确度、操作人员的规范操作、井下测点位 置的不合理以及上述可能人为原因所带来的错误，都展开了许多相关的研究和实 践。但到目前为止，从各类文献来看，尚未有利用信息系统方法实现矿井瓦斯( 二 氧化碳) 等级鉴定分析、计算过程的研究。 4 第2 章技术基础与开发环境 2 技术基础与开发环境 2 1w e b 服务器的选择 由于系统开发和系统运行的需求不同，因此在这两个阶段使用了不同的服务 器。由于开发阶段服务器的作用仅限于调试系统，因此用小型的轻量级的应用服 务器即可。而由于系统的运行阶段不仅要求系统可以正常运行，还有对可扩展性、 稳定性、灵活性等有更高的要求，因此选择了适用于大型分布式w e b 应用的服务 器。 2 1 1t o m c a t 服务器 t o m c a t 服务器是一个免费的开放源代码的w | e b 应用服务器，它是a p a c h e 软件 基金会( a p a c h es o f t w a r ef o u n d a t i o n ) 的j a k a r t a 项目中的一个核心项目，由a p a c h e 、 s u n 和其他一些公司及个人共同开发而成0 1 。由于有了s u n 的参与和支持，最新 的s e r v l e t 和j s p 规范总是能在t o m c a t 中得到体现。因为t o m c a t 技术先进、性能 稳定，而且免费，因而深受j a v a 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可， 成为目前比较流行的w e b 应用服务器。t o m c a t 是一个小型的轻量级应用服务器， 在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试j s p 程序的首选。因此在整个系统开发的过程中选择了t o m c a t 作为丌发服务器。 t o m c a t 和i i s 、a p a c h e 等w e b 服务器一样，具有解释处理h t m l 页面的功能， 除此之外，它还是一个s e r v l e t 和j s p 容器，独立的s e r v l e t 容器是t o m c a t 的默认 模式n 1 。由于j a v a 的跨平台性，基于j a v a 的t o m c a t 也支持跨平台，在w i n d o w s 平台下调试运行成功的应用程序很容易移植到其他操作系统平台部署和运行。 2 1 2 w e b l o g i c 服务器 w e b l o g i c 是美国b e a 公司出品的一个a p p l i c a t i o ns e r v e r ，确切的说是一个基 于j 2 e e 架构的中间件，w e b s e r v e r 是用来构建网站的必要软件，具有解析发布网页 等功能，它是用纯j a v a 开发的。b e a w e b l o g i e 是用于开发、集成、部署和管理大 型分布式w 曲应用、网络应用和数据库应用的j a v a 应用服务器【1 2 】。将j a v a 的动 态功能和j a v ae n t e r p r i s e 标准的安全件引入大型网络应用的开发、集成、部署和管 理之中。 b e aw e b l o g i cs e r v e r 拥有处理关键w e b 应用系统问题所需的性能、可扩展性 s 第2 章技术基础与开发环境 和高可用性。与b e aw e b l o g i cc o m m e r c es e r v e rt m 配合使用，b e aw e b l o g i e s e r v e r 可为部署适应性个性化电子商务应用系统提供完善的解决方案。 b e a w e b l o g i cs e r v e r 具有开发和部署关键任务电子商务w e b 应用系统所需的 多种特色和优势1 洲l i4 1 ，包括： 1 ) 领先的标准 对业内多种标准的全面支持，包括e j b 、j s b 、j m s 、j d b c 、x m l 和w m l ， 使w e b 应用系统的实施更为简单，并且保护了投资，同时也使基于标准的解决方 案的丌发更加简便。 2 ) 无限的可扩展性 b e a w e b l o g i cs e r v e r 以其高扩展的架构体系闻名于业内，包括客户机连接的 共享、资源p o o l i n g 以及动态网页和e j b 组件群集。 3 ) 快速开发 凭借对e j b 和j s p 的支持，以及b e aw e b l o g i es e r v e r 的s e r v l e t 组件架构体 系，可加速投放市场速度。这些开放性标准与w e bg a i ns t u d i o 配合时，可简化开 发，并可发挥已有的技能，迅速部署应用系统。 4 ) 部署更趋灵活 b e a w e b l o g i cs e r v e r 的特点是与领先数据库、操作系统和w r e b 服务器紧密集 成。 5 ) 关键任务可靠性 其容错、系统管理和安全性能已经在全球数以千记的关键任务环境中得以验 证。 6 ) 体系结构 b e a w e b l o g i es e r v e r 是专门为企业电子商务应用系统开发的。企业电子商务 应用系统需要快速开发，并要求服务器端组件具有良好的灵活性和安全性，同时 还要支持关键任务所必需的扩展、性能、和高可用性。b e aw e b l o g i cs e r v e r 简化 了可移植及可扩展的应用系统的开发，并为其它应用系统和系统提供了丰富的互 操作性。 凭借其出色的群集技术，b e aw e b l o g i es e r v e r 拥有最高水平的可扩展性和可 用性。b e aw e b l o g i cs e r v e r 既实现了网页群集，也实现了e j b 组件群集，而且不 需要任何专门的硬件或操作系统支持。网页群集i 叮以实现透明的复制、负载平衡 以及表示内容容错，如w e b 购物车；组件群集贝l j 处理复杂的复制、负载平衡和e j b 组件容错，以及状态对象( 如e j b 实体) 的恢复。 一6 第2 章技术基础与开发环境 无论是网页群集，还是组件群集，对于电子商务解决方案所要求的可扩展性 和可用性都是至关重要的。共享的客户机服务器和数据库连接以及数据缓存和 f 3 b 都增强了性能表现，这是其它w e b 应用系统所不具备的。因此系统的现场部 署采用了w e b l o g i c 服务器。 2 2 数据库的选择 m y s q l 是关系型数据库管理系统的一种，开发者为瑞典m y s q l a b 公司。目 前m y s q l 被广泛地应用在i n t e r n e t 上的中小型网站中。由于其体积小、速度快、 总体拥有成本低，尤其是开放源码这一特点，许多中小型网站为了降低网站总体 拥有成本而选择了m y s q l 作为网站数据库1 5 1 。 2 2 1m y s q l 的特性 m y s q l 的特性可以概括为：内部构件和可移植性，连接性，本地化性，安全 性，可伸缩性和限制。具体的主要表现在以下几点：1 1 6 l i l 7 】 1 使用c 和c + + 编写，并使用了多种编译器进行测试，保证源代码的可移 植性 2 支持a i x 、f r e e b s d 、h p - u x 、l i n u x 、m a co s 、n o v e l ln e t w a r e 、o p e n b s d 、 o s 2w r a p 、s o l a r i s 、w i n d o w s 等多种操作系统 3 为多种编程语言提供了a p i 。这些编程语言包括c 、c + + 、e i f f e l 、j a v a 、 p e r l 、p 肿、p y t h o n 、r u b y 和t e l 等。 4 支持多线程，充分利用c p u 资源 5 优化的s q l 查询算法，有效地提高查询速度 6 既能够作为一个单独的应用程序应用在客户端服务器网络环境中，也能够 作为一个库而嵌入到其他的软件中提供多语言支持，常见的编码如中文的 g b2 3 1 2 、b i g 5 ，日文的s h i f tj i s 等都可以用作数据表名和数据列名 7 提供t c p d p 、o d b c 和j d b c 等多种数据库连接途径 8 提供用于管理、检查、优化数据库操作的管理工具 9 可以处理拥有上千万条记录的大型数据库 2 2 2j d b c 数据库链接技术 1 j d b c 概述及其优势 j d b c ( j a v ad a t ab a s ec o n n e c t i v i t yj a v a 数据库连接) 是一种用于执行s q l 语 7 第2 章技术基础与开发环境 旬的j a v aa p i ，可以为多种关系数据库提供统一访问，它由一组用j a v a 语言编写 的类和接口组成。 目前，m i c r o s o f t 的o d b ca p i 可能是使用最广的、用于访问关系数据库的编 程接口。它能在几乎所有平台上连接几乎所有的数据库。但o d b c 很难学，它把 简单和高级功能混在一起，而且即使对于简单的查询，其选项也极为复杂。相反， j d b c 尽量保证简单功能的简便性，而同时在必要时允许使用高级功能。启用“纯 j a v a 机制需要像j d b c 这样的j a v a a p i 。如果使用o d b c ，就必须手动地将o d b c 驱动程序管理器和驱动程序安装在每台客户机上。如果完全用j a v a 编写j d b c 驱 动程序则j d b c 代码在所有j a v a 平台上( 从网络计算机到大型机) 都可以自动安 装、移植并保证安全性。 j d b c 技术到优势可以简单地归纳为以下几个方面：一是充分利用已有到数据 资源，使用j d b c ，j a v a 程序可以方便地访问已有到数据库资源；二是开发简单， 从a p i 到角度来看，j d b ca p i 是比较简单到，方便于使用j a v a 开发数据库应用系 统；三是零配置，j d b c 本身不需要任何配置，j d b ca p i 已经是j a v as d k 的标准 组成部分，因此只要安装了j a v as d k 就等于安装了j d b c l l 9 】。 2 j d b c 体系结构1 2 0 1 高度概括，j d b c a p i 可以完成3 项功能： 1 ) 建立同数据库连接，其不但可以与关系数据库连接，同时也可以与任何表 格化数据源连接； 2 ) 发送s q l 语句，进行数据库操作； 3 ) 处理数据库操作结果。 这些功能的实现要通过j d b ca p i ( 应用程序设计人员使用到到a p i ) 和底层 到j d b c 驱动器a p i ( 数据库驱动程序设计人员使用到a p i ) 两组接口实现。j d b c a p i 到体系结构如图l 所示 8 第2 章技术基础与开发环境 t y p e lt y p e 2 图i j d b ca p i 的体系结构 f i g ls y s t e m a t i cs t r u c t u r eo f j d b c a p i 从图l 可以清晰得出，j a v a 应用程序使用j d b ca p i 通过j d b c 访问数据库， 数据库到访问则在j d b c 驱动器管理器和数据源对象的管理下进行，并且它们还管 理着实现数据库访问的底层数据库驱动程序。图1 中列出了4 种类型到驱动器， 每种驱动器程序都是由数据库厂商提供，每种驱动程序都有各自的特点和使用条 件，设计开发人员应根据不同的项目需求来选择合适的驱动类型。 9 第2 章技术基础与开发环境 2 3 开发工具的选择 e c l i p s e 是一个开放源代码的软件开发项目，专注于为高度集成的工具开发提 供一个全功能的、具有商业品质的工业平台。e c l i p s e 平台是一个开放的集成开发 工具，拥有强大的开发功能。它是建立在插件机制( 发现新插件、集成新插件、 和运行新插件) 之上的。e c l i p s e 平台可以为开发者提供将各种工具无缝集成的功 能，并为集成软件开发、构造和运行提供基础模块，拥有一整套的公共服务梨2 1 1 。 e c l i p s e 软件开发工具箱( 简称s d k ) 主要由e c l i p s e 项目、e c l i p s e 工具项目 和e c l i p s e 技术项目三个项目组成，具体包括四个部分组成_ e c l i p s ep l a t f o r m 、 j d t 、c d t 和p d e 。j d t 支持j a v a 开发、c d t 支持c 开发、p d e 用来支持插件开 发，e c l i p s ep l a t f o r m 则是一个开放的可扩展i d e ，提供了一个通用的开发平刽2 2 1 。 e c l i p s e 平台的设计和构建是为了满足以下的需求： 1 支持用于应用开发的各种工具的构建； 2 支持无限多的工具提供者，包括独立的软件提供商( i s v ) ； 3 支持可操作任意内容类型的工具，如h t m l 、j a v a 、c 、j s p 和x m l 等； 4 方便相同和不同内容类型之间以及不同供应商之间的无缝集成； 5 支持图形界面和非图形界面的应用丌发环境； 6 能在多操作系统下运行，包括w i n d o w s 和l i n u x 7 利用广泛应用的j a v a 程序语言来编写工具，以便容易地将现有工具集成 到e c l i p s e 平台中。 2 4 j 2 e e 技术平台 j 2 e e 是一种利用j a v a2 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理相关的 复杂问题的体系结构。j 2 e e 技术的基础就是核心j a v a 平台或j a v a2 平台的标准版， j 2 e e 不仅巩固了标准版中的许多优点，例如”编写一次、随处运行”的特性、方便 存取数据库的j d b ca p i 、c o r b a 技术以及能够在i n t e r a c t 应用中保护数据的安全 模式等等，同时还提供了对e j b ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ) 、j a v as e r v l e t sa p i 、j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 以及x m l 技术的全面支持。其最终目的就是成为一个能够 使企业开发者大幅缩短投放市场时间的体系结构四1 。 2 4 1j 2 e e 的优势 j 2 e e 为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统提供了良好的机制 1 0 第2 章技术基础与开发环境 1 2 4 1 1 2 5 】： 1 ) 保留现存的i t 资产：由于企业必须适应新的商业需求，利用已有的企业 信息系统方面的投资，而不是重新制定全盘方案就变得很重要。这样，一个以 渐进的( 而不是激进的，全盘否定的) 方式建立在已有系统之上的服务器端平 台机制是公司所需求的。 2 ) 高效的开发：j 2 e e 允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务交给中间 件供应商去完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上，相应地 缩短了开发时间。高级中间件供应商提供以下这些复杂的中间件服务： ( 1 ) 状态管理服务让开发人员写更少的代码，不用关心如何管理状态， 这样能够更快地完成程序开发。 ( 2 ) 持续性服务让开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用 程序，能生成更轻巧，与数据库无关的应用程序，这种应用程序更易于 开发与维护。 ( 3 ) 分布式共享数据对象c a c h e 服务一让开发人员编制高性能的系统， 极大提高整体部署的伸缩性。 3 ) 支持异构环境：j 2 e e 能够开发部署在异构环境中的可移植程序。基于j 2 e e 的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。因此设计合理的基于 j 2 e e 的程序只需开发一次就可部署到各种平台。 4 ) 可仲缩性：企业必须要选择一种服务器端平台，这种平台应能提供极佳的 可伸缩性去满足那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户。基于j 2 e e 平 台的应用程序可被部署到各种操作系统上。 5 ) 稳定的可用性：一个服务器端平台必须能全天候运转以满足公司客户、合 作伙伴的需要。 2 4 2j 2 e e 的四层模型 j 2 e e 使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应用 组件根据他们所在的层分布在不同的机器上闭。运行在客户端机器l 的客户层 组件，运行在j 2 e e 服务器上的w e b 层组件，运行在j 2 e e 服务器上的业务逻 辑层组件，运行在e i s 服务器上的企业信息系统( e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ) 层软件2 7 1 ，如f 图所示： 第2 章技术基础与开发环境 j 2 e e 戚用程序2 客户口甜 i e b 层l 勰 蚣 e l s 司蠡雾羹 图2j 2 e e 四层模型 f i 9 2f o u r - l a y e rm o d e lo f j 2 e e 图2 表示的四层模型包括了b s 和c s 两种框架结构的体系模型，其中j 2 e e 应用程序1 表示的桌面应用程序，体现了c s 架构的j 2 e e 设计模型，较之基于 b s 架构的设计模趔少了w 曲层【2 引。下面进行分别说明2 9 】： l 客户层，也可以称为表示层，其作用是人与系统的交互界面。基于b s 架构 的，客户层属于瘦客户端，其作用是向服务器发送请求信息服务并接收服务结果。 基于c s 的客户层可以是瘦客户端也可以是胖客户端，区别是后者有较强的信息 处理能力。 2 业务层，在b s 架构中，业务层有两种实现方式，即w e b 层和业务层。w e b 层主要应用与小中型系统，通常也j s p 页面的形式实现。业务层主要应用于大型 系统，有着更强的业务处理能力，通常以e j b 的形式实现。由于自身的性质，在 c s 架构中只有业务层。 3e i s 层，也可以称为数据层。根据接收的业务层的数据请求信息，检索并处 理数据，将结果数据传回业务层。 2 5j s p 脚步语言 j s p ( j a v a s e r v e rp a g e s ) 是由s u nm i c r o s y s t e m s 公司倡导，许多公司参与一起建 立的一种动态网贞技术标准。j s p 技术有点类似a s p 技术，它是在传统的网负 h t m l 文件( 幸t 岫，毒h t n - a ) 中插入j a v a 程序段( s c n p t i e t ) 和j s p 标记( t a g ) ，从而形成 j s p 文件( 牛j s p ) 【3 0 】。用j s p 开发的w - e b 应用是跨平台的，即能在l i n u x 下运行， 一1 2 圈圈圜曰 撩缝遴 圈固 第2 章技术基础与开发环境 也能在其他操作系统上运行。 j s p 技术使用j a v a 编程语言编写类x m l 的t a g s 和s e r i p t l e t s ，来封装产生动态 网页的处理逻辑。网页还能通过t a g s 和s c r i p t l e t s 访问存在于服务端的资源的应用 逻辑。j s p 将网页逻辑与网页设计和显示分离，支持可重用的基于组件的设计，使 基于w | e b 的应用程序的开发变得迅速和容易【3 1 1 。 2 5 1j s p 的优势 j s p 与a s p 、p h p 是相似的脚本语言，由于其对j a v a 的全面支持，以及可以 与j a v a 无缝整合，相对其他技术来说，j s p 具有更多的优势，具体分析如下1 3 2 1 ： 1 一次编写，到处运行。在这一点上j s p 比p h p 更出色，除了系统之外， 代码不用做任何更改。 2