（教育技术学专业论文）基于分布式多层结构的实验室管理信息系统的设计与实现.pdf

硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 摘要 仪器设备与实验室管理是学校教育管理信息化的一个重要组成部分，它涉 及到与实验室相关的人员队伍、仪器设备、实验教学、环境与安全、规章制度 及体制与管理等多方面的内容。目前对实验室信息的管理主要有手工管理和计 算机管理两种，手工管理已越来越不适应当前形势发展的要求，而现有的一些 实验室信息管理系统软件又均在不同程度上表现出功能不全，技术不新，或是 实用性不强等缺陷，所以难以达到推广的目的。本文即以高等学校基础课教 学实验室评估办法和标准和教育部最新发布的教育管理信息化标准( 第一 部分学校管理信息标准) 为参照标准，研究设计出一套功能全面、技术先进 的基于i n t r a n e t i n t e r n e t 的实验室管理信息系统。 本系统采用最新的分布式技术，形成一个包括应用层、业务层和数据库服 务层在内的三层分布式结构。采用这种技术，可提高系统的稳定性、延展性、 易维护性以及执行效率。 系统针对实验室管理员、国资处和设备处领导、院系领导和校级主管领导、 一般用户等不同级别的用户，给予不同权限的管理功能。系统主要功能模块包 括：用户权限管理、业务处理、数据导入与导出、基本信息管理、实验教学管 理和综合查询与统计模块等。 本文在章节内容组织上大体也是按软件工程的思想，从系统需求分析开 始，依次进行系统总体设计、详细设计及系统的编码实现。因整个系统是分工 完成的，所以尽管文中前面部分是对整个系统的分析和总体设计，但后半部分 讨论研究的主要是客户端部分的设计与实现。 第一章首先从系统功能和性能两个主要方面分析系统需求，需求分析之 后，作出了系统的逻辑模型。最后，分析了m i s 常用的几种体系结构的特点， 并得出本实验室信息管理系统合适的体系结构分布式多层结构。 第二章主要是对本系统作出总体设计，包括系统的功能模块设计、数据库 设计以及应用程序服务器的接口设计。 第三章简要讨论了与本系统开发有关的几个主要技术。包括面向对象技 术、分布式技术、c o m c o m + 技术、m i d a s 技术和多线程技术等。 硕士学位论文 m a s i 强s 曰嘲 第四章主要以专题的形式讨论客户端几个主要功能模块的设计与实现技 术。包括多线程访问应用程序服务器的设计与实现、用户权限管理的设计与实 现、在客户端数据集中动态创建查找字段的实现、数据导入与导出功能的设计 与实现、业务处理的设计与实现、实验教学管理的设计与实现和综合查询与统 计功能的设计与实现。 第五章主要从系统执行效率的提高和用户界面的设计两方面探讨了系统 的优化设计策略。 关键词：分布式；多层结构；多线程；实验室；管理信息系统 硕士学位论文 m a s m s 曰口b s i s a b s t r a c t n l e m a n a g e m e n t o fe q u i p m e n ta n d l a b o r a t o r y i sa n i m p o r t a n tp a r t o f e d u c a t i o n a l m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n i z a t i o n i tr e l a t e st o t e a c h e r s ，s t u d e n t s ， i n s t r u m e n t s ，e q u i p m e n t s ，e x p e r i m e n tt e a c h i n g ，c i r c u m s t a n c e , b y l a w s ，a n ds oo n a t p r e s e n t ，t h e r e a r et w om e t h o d so fm a n a g i n g l a b o r a t o r y , n a m e l ym a n u a l a n d a u t o m a t i c m a n a g e m e n t m a n u a lm a n a g e m e n t m e t h o di st ob ew a s h e do u t a u t o m a t i cm a n a g e m e n ti sb a s e do nm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e ms o f t w a r e s o m el a b m i ss o f t w a r e sh a v es o m es h o r t c o m i n g ss u c hs of u n c t i o ni sn o te n t i r e ，t h e t e c h n o l o g yi so l d p r a c t i c a l i t y i sn o tg o o d s ot h e s em i ss o f t w a r e sa r ed i f f i c u l tt ob e g e n e r a l i z e d i n t h i sd i s s e r t a t i o n ，aa e v vl a b m i si sr e s e a r c h e da n dd e s i g n e dw h i c hi s b a s e do nt h ee v a l u a t i n gm e t h o da n ds t a n d a r d f o rt h eb a s i cc u r r i c u l u mt e a c h i n g l a b o r a t o r yo fc o l l e g e s a n dt h es t a n d a r d o f e d u c a t i o n a l m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n i z a t i o n t h i sl a b m i sa d t sd i s t r i b u t e dt e c h n o l o g y i ti sm a d eo fa p p l i c a t i o nt i e r , o p e r a t i o nt i e ra n dr d b m s u s e d d i s t r i b u t e dt e c h n o l o g y , l a b m i si ss t a b l e r , m o r e e x p a n s i b l e ，m o r ee f f i c i e n ta n dm a n a g e de a s i l y i nt h i sl a b m i s ，e v e r yu s e rc a nb ee n d o w e dd i f f e r e n tp e r m i s s i o n f o r e x a m p l e ， l a b o r a t o r ym a n a g e r , d e p a r t m e n td i r e c t o ra n dp r e s i d e n th o l dd i f f e r e n tr i g h t m o s t l y o ff u n c t i o nm o d u l e so fl a b m i sc o n s i s to fu s e r s p e r m i s s i o nm a n a g e m e n t ， t r a n s a c t i o n p r o c e s s i n g ，i m p o r t i n g 龇e x p o r t i n g d a t a , b a s i c i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t ，e x p e r i e n c et e a c h i n gm a n a g e m e n t ，i n t e g r a t e dq u e r y i n ga n ds t a t i s t i c ， a n ds oo n n es t r u c t u r eo ft h i sd i s s e r t a t i o ni sb a s e do nt h ei d e ao fs o f t w a r ee n g i n e e r i n g t h i sd i s s e r t a t i o ns t a r t s 、机t ht h e a n a l y s i s o fu s e rd e m a n d t h e n d e s i g n s f r o m c o l l e c t i v i t y , d e s i g n sd e t a i l e d l ya n di m p l e m e n t s f o r t h ew h o l es y s t e mi sd e s i g n e d a n di m p l e m e n t e db yt w od e s i g n e r , t h i sd i s s e r t a t i o nm o s t l yd i s c u s s e st h ed e s i g na n d r e a l i z a t i o no fc l i e n tt h o u g hi ta n a l y s e sa n dd e s i g n sf r o mc o l l e c t i v i t yi nf r o n t i nt h ef i r s tc h a p t e r , i tf i r s t l ya n a l y s e su s e rd e m a n df r o ms y s t e mf u n c t i o n sa n d 硕士学位论文 m a s t e r s 钌嘲 c a p a b i l i t y t h e na d d r e s s e st h el o g i cm o d e l f i n a l l y , p u t sf o r w a r dt h ed i s t r i b u t e d m u l t i - t i e rs w u c t u l 陀a f t e ra n a l y s i n gt h r e ea r c h i t e c t u r e su s e di nm i sa n d p o i n t i n gi t s p l u s e sa n d m i n u s e s i nt h es e c o n d c h a p t e r , i tm o s t l yd e s i g n sf r o mc o l l e c t i v i t y , i n c l u d i n gt h ed e s i g n o f f u n c t i o n ，d a t a b a s ea n ha p p l i c a t i o ns e r v e ri n t e r f a c e i nt h et h i r dc h a p t e r , i tb r i e f l y p r e s e n t ss e v e r a lp r i m a r yt e c h n o l o g y r e l a t e dt ot h e s y s t e m ，i n c l u d i n go b j e c to r i e n t e dt e c h n o l o g y , d i s t r i b u t c dt e c h n o l o g y , c o m c o m + t e c h n o l o g y , m i d a st e c h n o l o g ya n dm u l t i - t h r e a d e dt e c h n o l o g y i nt h ef o u r t h c h a p t e r , i te l a b o r a t e st h ei m p l e m e n t a t i o no fp r i m a r yf u n c t i o n m o d u l e si nc l i e n ta p p l i c a t i o n i n c l u d i n gt h ei m p l e m e n t a t i o n o f a c c e s s i n ga p p l i c a t i o n s e r v e ru s i n gm u l t i - t h r e a d e d ，t h ei m p l e m e n t a t i o no f m a n a g i n gu s e rp e r m i s s i o n ，t h e i m p l e m e n t a t i o n o f d y n a m i c c r e a t i o n l o o k u p f i e l d so f c l i e n t d a t a s e t ，t h e i m p l e m e n t a t i o no fi m p o r t i n ga n de x p o r t i n gd a t a , t h ei m p l e m e n t a t i o no fp r o c e s s i n g o p e r a t i o n ，t h e i m p l e m e n t a t i o n o f e x p e r i m e n tt e a c h i n gm a n a g e m e n t ，t h e i m p l e m e n t a t i o n o f q u e r y i n g a n d c o u n t i n g i nt h el a s tc h a p t e r , i td i s c u s s e st h et a c t i co f i m p r o v i n gs y s t e me f f i c i e n c ya n d o p t i m i z i n gs y s t e mi n t e r f a c e k e y w o r d s ：d i s t r i b u t e d ；m u l t i - t i e r s t r u c t u r e ；m u l t i t h r e a d e d ；l a b o r a t o r y ； m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m 硕士学位论文 b l a s t e r s 曰嘲 刖菁 一、研究背景与意义 l 、研究背景 随着我国信息化创建步伐的加快，特别是近几年来我国信息化水平的不断 提高，教育管理信息化建设的范围不断扩大，已涵盖各级各类学校和教育行政 部门，教育管理信息化的应用领域也不断延伸，已覆盖了人事、学生、科研、 体育卫生、办公、房产与设施、仪器设备与实验室、图书管理以及教育行政管 理等各个领域。但是也出现了一些新的问题，如基层单位面对不同部门的要求 建立了一些互不兼容的信息系统，信息资源难以交流与共享；教育管理信息化 市场的软件产品信息不规范，兼容性差：基于网络的信息资源共享由于缺乏统 规范而无法实现。 因此，制定教育管理信息化标准，解决教育管理信息系统互操作的问题迫 在眉睫。从1 9 9 9 年开始，教育部专门成立了专家组、顾问组和课题组，历时 三年，于2 0 0 2 年9 月正式颁布了教育管理信息化标准中的第一个部分“学 校管理信息标准”。并要求，从2 0 0 3 年起，对正在使用的、未采用教育管理 信息化标准的，与标准相抵触的管理软件，应根据标准进行改造，对新开展 的管理信息系统建设工作，应按标准进行设计，并逐步完成教育系统教育管理 信息工作的标准化，实现教育管理信息资源共享。 教育管理信息化标准( 第一部分学校管理信息标准) 的发布实施，是 为适应教育管理信息化新形势、为推动我国教育管理信息化建设快速、健康、 稳步发展而制定的。它是目前我国教育管理信息化标准的一次最为全面、系统、 规范的创新和集成，它对于我国教育管理信息系统建设具有里程碑式的重要意 义。 实验室管理信息化是学校教育管理信息化的一个重要组成部分。为完善实 验室的管理，教育部还在早些时候组织编写了高等学校基础课教学实验室评 估办法和标准，该书的内容为实验室管理的内容作了详细的规定。 管理标准的确立、管理内容的规范，管理信息化的要求和趋势，促进了我 们开发实验室管理信息系统动机的形成。 硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 2 、研究意义 在教育管理信息化标准开始颁布、实旖之际，设计一套功能全面、符 合国家最新标准、基于校园网应用的实验室管理信息系统，具有较大的理论和 现实意义。 理论意义：通过对本系统的开发，可促进对教育管理信息化内容和意义的 理解。 现实意义：开发出一套功能全面、符合国家最新标准、适合当前管理模式 的实验室管理信息系统。不仅可大大提高各单位实验宣管理的水平，提高实验 教学的效率和促进实验研究的开展，还可为整个学校甚至教育行政管理部门的 教育信息化提供相关信息资源。从而促进整个学校乃至整个教育界的管理信息 化进程。 二、研究内容 本课题以国家教育部颁发的有关最新文件( 主要是教育管理信息化标 准、高校实验室工作规程、高等学校实验室工作规章制度选编和高等 学校基础课教学实验室评估办法和标准等) 为标准，开发一套功能全面、符 合标准的实验室管理信息系统。 按高等学校基础课教学实验室评估办法和标准的要求，实验室的建设 与管理分为“体制与管理”、“实验教学”、“仪器设备”、“实验队伍”、“环境与 安全”、“管理规章制度”六个大方面，因此该系统也应具有以下几大功能模块： 人员管理：实现对实验教学人员( 包括教师和学生) 的管理： 教学管理：实现对实验课程、实验项目和实验教学的管理： 设备管理：实现对实验仪器设备和耗材的管理； 规章制度管理：实现对各种规章制度及其执行情况的管理； 实验室本身的管理：包括实验室的基本情况及其安全等方面的管理。 硕士学位论文 m a s m s 曰口b s i s 第一章系统分析 1 1 需求分析。 1 1 1 系统功能要求 本l a b m i s 系统的总体功能是适合多级用户在i n t r a n e t 或i n t e m e t 上对某个 实验室或是院校多个实验室的相关信息进行访问和管理。具体来说，包括： 为院系管理部门及基础实验室管理人员提供一个高效的实验室管理工具。 使其对本室( 本部门) 的实验室情况有一个清晰的完整的掌握。从而协助本室 人员提高实验教学效率、仪器设备使用效率及评估教学效果，并能生成上级部 门所需的各种报表。 给校领导部门提供本校实验教学、仪器设施、实验教学人员等详细的信息。 从而为其评估本校实验室工作提供依据，并辅助作出各项决策( 如设备、材料 购置是否合理，教学任务是否合格完成等等) 。 为上下级实验管理部门之间的信息交流与沟通提供一个快速的通道。 针对不同级别的用户，在系统中的权利和义务也应各不相同： 实验室管理员能对本实验室的人员、设施、科研服务及实验教学等信息进 行全面的维护，包括记录的添加、修改和删除；对相关信息的查询、统计与报 表；实验教学的安排；网络信息的接收和发送等。 院系领导能通过本软件系统，对本院系的人员情况、仪器设备及实验教学 情况等作查询、统计等操作。 校级设备管理部门( 国资处、实验管理处等) 能通过本软件，对全校的人 员情况、仪器设备情况、实验教学情况等作查询、统计等操作：可通过本软件 系统发出一定的消息( 通告等) 至基层实验室，并接收反馈信息。 1 1 2 系统性能要求 1 、操作方便灵潘。考虑到该软件的使用对象一般为非计算机专业人员， 界面操作应方便简单。 2 、系统可配置。系统具有较高的柔性，适合不同学校对信息处理的不同 要求，如人员编号、财产编号等： 硕士学位论文 m a s m s 曰口b s i s 3 、具有一定的安全性。人员与对信息的操作一一对应，即特定的人员只 能对特定的信息进行特定的操作； 4 、具有一定的开放性。能较为方便的扩充，并为学校其他信息管理系统 提供数据接口。 1 。1 3 系统信息分析 一、实体分析 l a b m i s 系统的实体包括以下几大类： 人员：指群具有一定属性及职责的员工，包括在实验室工作的专职或兼 职教学、行政、技术、管理等人员。人员不同于用户，用户是可以进入本系统 执行一定操作的人，它可以是人员中的某一个也可以不是，用户具有一定的使 用权限。 教学对象：这是与员工不同的一类实体，其属性主要是年级、专业、类别。 这类实体的成员不是单个的学生，而是个班级。 教学设施：它包括贵重仪器设备( 指单价超过指定值v l 或其他规定的仪 器设备) 、普通的仪器设备( 指单价超过指定值v 2 的非贵重仪器设备) 、低值 耐用品( 指单价低于指定值v 2 的一般仪器设备) 、易耗品、房舍家俱等设施、 计算机软件和书刊资料等。 规章制度：上级部门及本实验室制定的各种规章制度、下发的各种通知及 其执行记录，它包括三类实体： 规章制度本身，包括上级下发的规章制度和本室指定的各种规章制度； 规章制度的执行记录，例如一些定期安全检套记录等； 上级部门通过网络发出的各种通知。 教学计划：实验室所承担的各种教学任务( 包括计划及大纲，以及实际的 执行情况) ，包括两类2 级实体： 实验大纲：可再分解成2 个3 级实体： 实验课程：如微机原理； 实验项目：如微机原理中的“循环程序设计”项目。 实验教学记录：是对实验教学大纲具体实施的记录，以“实验课程”为单 位，每实施了一次具体的教学，就留下一个记录。 4 硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 科研项目：本实验室承担的或参与的各种科研项目、课题以及取得的各种 科研成果。 服务项目：本实验室承担的各种对外服务项目。 实验室属性：本实验室名称、代码等基本情况。 系统所含实体关系层次图如下： 二、数据流图 新设备入库： 图卜i 系统实体关系图 图卜2 新设备入库数据流图 5 硕士学位论文 m a s m s 曰口b s i s 实验教学安排： 课程教学登记： 图卜3 实验课表生成数据流图 三、系统拓扑图 图卜4 课程教学登记数据流图 图1 - 5 系统拓扑图 1 2 系统结构 1 2 1 当前m i s 常用的几种体系结构 一、客户机服务器( c s ) 结构 硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 传统的两层c s 结构通常由多个客户机和单一服务器组成。企业逻辑写在 客户端应用程序中，客户机完成与用户的交互，服务器负责数据的管理。由于 所有的数据操作都在服务器端进行，保证了数据的完整性、可靠性、安全性和 数据的易维护性。 然而随着企业规模的目益扩大，程序的复杂度不断提高，这种传统的两层 c s 结构也逐渐暴露出许多问题，主要表现在以下几点： ( 1 ) 可扩展性差。因它是以单一服务器且以局域嘲为中心的，所以难以扩展 至大型企业网或i n t e r n e t ； ( 2 ) 软硬件的组合及集成能力有限： ( 3 ) 难以管理大量的客户机。 对于一般的管理信息系统( m i s ) ，只要应用系统的客户端数目在2 0 0 个用 户之内并且是在同一个区域中，c s 结构是很适合的。但是这种结构最突出的 问题在于经常把应用系统的企业逻辑编写在客户端应用程序中，因此当应用系 统需要改变时，所有在客户端的应用程序都必须改变。这些显然不利于m i s 系 统的发布与维护。加上近年来i n t e r n e t i n t r a n e t 的兴起，许多 d i s 系统要改 为b s 结构，很多的企业逻辑部分必须以新的技术重新编写，这又大大增加了 系统重复开发的成本。由此看出c s 结构的伸缩性、可扩展性比较差。 二、浏览器n 务器( b s ) 结构 浏览器服务器结构是在w 珊方式下实现信息访闽和共享的种体系结构。 在此结构中，根据超文本传输协议( h t t p ) 和标准浏览器中输入的统一资源定位 器( u r l ) 就可以访问分布在各个w e b 服务器上的信息。b s 结构解决了c s 结构 中客户端程序的异构性和跨平台性，规范和统一了客户端程序的标准浏览 器模式，完全实现了跨平台访问计算机及其网络上的各种资源。 但纯粹的b s 结构，其界面的动态性、交互性、以及信息的实时性和功能 实现的完备性都不是很强，而且它对服务器的要求也相对较高。再说客户端脚 本也并不适合做所有类型的处理。比如任何财产所有权的计算( 因为客户端的 脚本能够被客户从源代码中读到，从保密的角度讲，这是应该避免的) 、任何 计算高度密集的任务，如排课算法( 因为客户端脚本是解释性的，因此比服务 器端经过编译的c o m 代码慢得多) 以及任何对数据库的大量的操作( 因为在 硕士学位论文 n a s t 强s 曰嘲 假定的情况下，服务器比任何运行浏览器的机器都有快得多的数据库访问能 力，而且很有可能就在服务器的本地，这样可以节约时间) 等都不适合在b s 结构中处理。 三、分布式多层结构 为了解决c s 结构伸缩性、可扩展性差的问题，在客户端和数据库服务器 之间导入一个中间层应用程序服务器，形成分布式结构。如图卜6 所示： 表示层 ( 客户端) 业务逻辑层 应用服务器) 数据服务层 ( 数据服务器) 图卜6 分布式三层结构简图 应用程序服务器简单的说就是一个包含企业逻辑的应用程序。软件开发人 员以某种分布式技术，如m i c r o s o f t 的c 0 m d c o m c o m + ，封装企业逻辑程序代 码。客户端程序只需负责和用户的交互，应用服务器运行企业逻辑，数据库服 务器提供数据。由于整个应用系统的执行是分成数个不同的部分并且执行在不 同的机器之中，整个系统的延展性太为提高。 从重复使用的角度看，分布式多层结构也优于c s 结构。分布式结构能够 半强迫软件开发人员以企业对象的形态编写企业逻辑，进而允许其它系统或是 i n t e r n e t i n t r a n e t 系统可以重复使用这些企业对象。这对于软件开发，以及 客户端的维护都有正面韵效益，同时也能降低系统的维护成本。 由于分布式应用系统强调系统的稳定性、延展性以及执行效率，加之现在 很多的分布式系统提供容错能力和负载平衡能力。所以分布式多层结构得到了 越来越广泛的应用。 1 2 2 本系统的结构 对本l a b m i s 系统，每个实验室的数据都存储在各自的数据库中，数据库操 作主要集中在实验室的内部，因此每个实验室的数据库服务器的负荷并不大， c s 结构能够胜任。但当涉及到诸如学校设备处这样的外部用户也要访问实验 室的数据时，这些外部用户对各个实验室的数据库服务器的访问可能要跨越多 个网关，这就是说客户端和数据库服务器有可能不在一个区域内。如果采用c s 结构，客户端可能会被禁止访问数据库服务器。再加上如上所述的c s 结构的 硕士学位论文 m a s m s 曰口b s i s 伸缩性和可扩展性差的闯题，所以本系统采用c s 结构不太合适。 本系统采用分布式技术，形成一个包括应用层、业务层和数据库服务层在 内的分布式三层结构。应用层即客户端应用程序，在客户端上提示显示数据的 界面并与用户交互；业务层，即应用程序服务器，为客户端程序提供数据服务 并执行企业逻辑；数据层，即数据库服务器，给应用程序服务器提供原始数据。 但是由于实验室的数据分散存储，每个实验室相应的应用程序服务器的负荷不 大，因此没必要提供容错能力和负载平衡能力，并且可以把应用程序服务器和 数据库服务器放在同一台机器中。这样就形成一种物理上看似两层、逻辑上是 三层的分布式结构。 1 2 3 开发工具 由于分布式结构牵涉到许多不同的软件元素，因此一个支持分布式应用系 统的开发工具也必须能够同时的开发、制作这些不同的分布式元素。如中介应 用程序服务器中的企业对象，客户端应用程序以及w e b 服务器中的执行程序等。 此外应用程序服务器也有许多不同的种类，开发工具支持哪一种应用程序服务 器也非常重要。 d e l p h i 基本上能开发各种不同的分布式结构，同时也支持开发客户端应用 程序，应用程序服务器中的企业对象以及先进的容错能力和负载平衡能力。因 此本系统采用较新的d e l p h i7 0 作为开发工具。 关系数据库管理系统( r d b m s ) 我们选用微软的s o ls e r v e r2 0 0 0 ，因为它的 网络功能和安全性都比较强。另外它在实现客户端的连结上是以t h r e a d 为导 向的( 这与o r a c l e 是以p r o c e s s 为导向的不同) 。对于每一个连结的客户端是 产生一个t h r e a d 来为其服务的。而使用t h r e a d 服务客户端需要较少的资源， 执行速度比起使用p r o c e s s 的方式也较为快速。 硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 第二章系统设计 2 1 系统功能模块设计 客户端要实现的主要功能模块包括： 用户权限管理模块：完成对不同级别用户操作权限的管理。 业务处理模块：完成实验室常见业务如借书、借设备、还书、还设备、设 备使用登记、耗材领用登记等。 数据导入模块：完成从其它格式的数据导入到本系统数据库中： 数据导出模块：完成数据网格内容的导出，如导出到w o r d 格式等： 基本信息管理模块：完成对教职工、学生、书刊资料、教学设施、实验课 程与项目、科研与服务项目、文件及规章制度等基本信息的添加、修改、删除、 查询、打印等操作的管理； 实验教学管理模块：完成实验室的实验教学安排、教师课表和课程课表的 生成、工作量统计等；4 综合查询与统计模块：灵活实现各种条件的综合查询与统计。 系统功能模块结构图如下： 实验室管理信息系统 用 户 权 限 管 理孙骗 查 询 与 统 计 鍪il 薹jl 薹ll 兰ll 雾ll 萋l 蓁! 喜li 萎 图2 1 系统功能模块 1 0 硕士学位论文 m 峪t e r s 曰嘲 2 2 数据库设计 与本系统有关的信息总体上可分为两大类，即用户信息和实验室相关信息， 用户信息包括用户名、登录密码、用户权限等。实验室相关信息包括教职工、 学生、设备、实验教学、规章制度等方面的信息。考虑到这两种信息可能会在 两台不同的机器中分开存储，所以我们设计了两个数据库：用户数据库 ( l a b u s e r d b ) 和实验室数据库( l a b d b ) 。 用户数据库( l a b u s e r d b ) 只包含一个数据表，即用户数据表( u s e r ) ，其 结构如下： 表1 用户数据表结构 字段名中文描述数据类型长度说明 u s e r n a m e用户名v a r c n a r5 0 主键 p a s s w o r d密码v a r c n a r5 0 fp e r m is s i o t i s权限v a r c h a r2 0 0符合一定格式的字符 由 c o o k i ev a r c h a x3 8 动态生成 a c t i v i t v t i m e登录时间d a t e t i m e8 实验室数据库( l a b d b ) 包含的主要数据表如下 表2 实验室信息数据库所含主要数据表 教职工表学生表书刊资料表软件表 设备表厂商名录表耗材表耗材类型表 设备使用表设备借用登记表耗材使用登记表课程表 教师能讲授课实验项目表实验项目使用设备 实验项目使用耗材表 程表表 课程教学登记 教师实施教学表课程时间分配表科研项目表 表 社会服务项目 文件表制度执行登记表实验室表 i 表 1 分实验室表 此外，还有一些名称代码表 硕士学位论文 m a s m s 曰口b s i s 与教职工相关的民族表、政治面貌表、学历表、学位表、类别表、职称表、 职务表、在岗状况表、专业表： 与学生属性相关的学生来源表、层次表、类别表及以上的专业表； 与设备相关的设备类型表、状况表、用途表： 与耗材类型相关的耗材类别表、属性表、危险类别表、计量单位表、用途 表： 与实验课程相关的课程类别表、考核方式表； 与实验项目相关的实验项目类别表： 与科研项目相关的科研层次表、科研类别表； 与社会服务相关的社会服务类别表： 与文件相关的文件类别表、文件级别表、发文形式表； 与实验室相关的实验室级别表。 2 3 应用程序服务器接口的设定 读数据元信息： f u n c t i o nr e a d m e t a i n f o ； 读数据：f u n c t i o nr e a d i n f o ； 写数据：f u n c t i o nw r i t e l n f o ： 用户登录： f u n c t i o nl o g i n ： 用户注销：p r o c e d u r el o g o u t ； 添加用户：p r o c e d u r ea d d u s e r ： 删除用户：p r o c e d u r ed r o p u s e r ； 获得权限：f u n c t i o ng e t p e r m i s s i o n s ： 设置权限：p r o c e d u r es e t p e r m i s s i o n s ； 更改用户名：p r o c e d u r ec h a n g e u s e r n a m e ； 更改密码：p r o c e d u r ec h a n g e p a s s w o r d 。 硕士学位论文 r k s t e r s 曰嘲 第三章主要基本技术简介 3 1 面向对象技术 本系统采用面向对象盼开发工具d e l p h i 作为主要开发工具。采用面向对象 技术有如下几个好处：一是与人类习惯的思维方法一致：二是稳定性好：三是 可重用性好；四是可维护性好。封装、继承和多态是面向对象开发技术的主要 特征。 封装，是抽象数据类型的特性。在o b j e c tp a s c a l 中，实现了两个级别的封 装：类级和单元级。类级别的封装是最常见的封装形式。每个o b j e c t p a s c a l 类， 有四种访问级别：p r i v a t e 、p r o t e c t e d 、p u b i c 和p u b l i s h e d 。在类级别的封装中， 对外的接口是p u b i c 方法和p u b l i s h e d 成员的集合。p r i v a t e 和p r o t e c t e d 的集合 则属于类的实现细节。单元级别的封装包含：在一个u n i t 中声明的多个类，互 为友元类；在一个u n i t 的i n t e r f a c e 部分声明的变量为全局变量，其它u n i t 可 见；在一个u n i t 的i m p l e m e n t a t i o n 部分声明的变量为该u n i t 的局部变量，只 在该u n i t 可见。无论是单元级别的封装，还是类级别的封装，封装的目的都是 一样的，即简化用户接口，隐藏实现细节。 继承是为了表现类和类之间的“是一种”的关系。有了继承之后，构建 多层次的类框架成为可能。 在面向对象的软件技术中，继承是派生类自动地共享基类中定义的数据和 方法的机制。继承性使得用户在开发新的应用系统时不必完全从零开始，可以 继承原有的相似系统的功能或者从类库中选取需要的类，再派生出新的类以实 现所需有的功能。继承性使得相似的对象可以共享程序代码和数据结构，从而 大大减少了程序中的冗余信息。比如在本l a b m i s 系统中定义的线程类 t t h r e a d e x ，它继承于d e l p h i 中的t t h r e a d 类，完成应用程序服务器的连接， 并获得服务器的i d i s p 类型的接口赋予变量f s e r v e r ，其它子类如登录线程类 t l o g i n t h r e a d 、读数据线程类t r e a d d a t a t h r e a d 等都直接继承于n h e a d e x ， 因为它们在执行之前都需要与服务器连接，并要利用接口f s e r v e r 。定义了 t t h r e a d e x 类后，即可使代码简化许多。这就是充分利用了类的继承性的优势。 硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 利用类的继承性，软件的修改也变得容易得多。当需要完全改变原有的操 作算法时，可在派生类中实现一个与基类方法同名而算法不同的方法；当需要 增加新的功能时可在派生类中实现一个新的方法。继承也是多态的存在基础。 多态，是面向对象编程的核心。多态性允许用户将派生类类型的指针赋值 给基类类型的指针。多态性在o b j e c tp a s c a l 中是通过虚方法( v i r t u a lm e t h o d ) 实现的。而虚方法是通过晚绑定( 动态绑定) 实现的。虚方法就是允许被其派 生类重新定义的方法。派生类重新定义基类虚方法的做法，称为“覆盖” ( o v e r r i d e ) 。 按传统的说法，封装、继承、多态是面向对象编程的三个基本特性。实际 上，封装只是抽象数据类型( k d t ) ，有了继承才能被称为面向对象。而继承 的存在，除了扩展现存类的功能外，另一个更重要的作用就是作为多态存在的 基石。多态是一种能够带来灵活性的东西，它使得通过接口重用来实现代码重 用。 总而言之，封装可以隐藏实现细节，使得代码模块化：继承可以扩展已存 在的代码模块，它们的目的都是为了代码重用。而多态则是为了实现另一个目 的接口重用。 3 2 分布式技术 3 。2 1 什么是分布式结构 分布式结构是在传统的c s 结构的基础上再导入一个中间层应用程序 服务器，应用程序服务器简单的说就是一个包含企业逻辑的应用程序，软件开 发人员以一种特定的组件形态，如m i c r o s o f t 的c o m d c o m c o m + ，c o r b a 对象等， 封装企业的逻辑程序代码。这种经过封装，能够执行特定企业功能的对象称为 “企业对象”。当应用程序服务器包含了许多的企业对象后，客户端应用程序 就可以利用这些企业对象提供的服务。 采用这种包含应用程序服务器的结构有许多好处，除了可以增加企业对象 的重复使用之外，整个系统的开发和维护成本都立刻的降下来了。图3 - 1 便是 一个典型的分布式应用系统结构图。 硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 图3 - 1 分布式应用系统结构图 因为整个应用系统的执行是分成数个不同的部份并且执行在不同的机器 之中。由于分布式结构把系统不同的运作部份分布在独立的机器之中，所以整 个应用系统的延展性也大为提升。由于分布式应用系统强调系统的稳定性、延 展性以及执行效率，所以现在有许多的分布式应用系统还提供了容借能力和负 载平衡能力。 3 2 2 多层应用系统的结构 应用层：客户端应用程序 客户端应用程序通过 m i d a s d l l利用 i a p p s e r v c r 接口和应用程 序服务器通讯 业务层：服务器应用程乎 服务器应用程序实际上是 一个o l e a u t o m a t i o n 服务 器。远程数据模块可视为 一种中介服务对象，它输 出l a p p s e r v c r 接口和客户 端通讯 数据层：数据唪服务器 远程数据模块 ( i a p p s e r v e r 接口) id a t a s c t p r o v i d 嚣组件 8 i数据集组件 b d e 川i d a p i o l ed b a d 0 数据库服务器 图3 - 2 多层应用系统结构图 硕士学位论文 m a s t e r s 曰嘲 3 2 3 多层应用程序处理数据的原理 一、存取数据原理 当客户端应用程序使用t c l i e n t d a t a s e t 组件以分段的方式向应用程序服 务器取得数据时，先触发t c l i e n t d a t a s e t 的b e f o r e g e t r e c o r d s 事件，然后触 发应用程序服务器中t d a t a s e t p r o v i d e r 的0 n g e t d a t a 事件。最后触发的是 t c l i e n t d a t a s e t 的 f t e r g e t r e c o r d s 事件。具体过程如图3 3 所示： 2 触发b c f o r c g e t r e r d s3 触发b e f o r c g e 墩啪r d 5 4 触发d a m s “p r o v i d e r 组件的o n g c t d a t a 事件 处理函数 6 触发a f l c r g c t r e c o r d s 务器取得数据5 触发a r e r g c 值c c o r d s 事件处理函数事件处理函数 图3 - 3 系统存取数据原理图 二、更新数据流程 自客户端应用程序调用a p p l y u p d a t e s 开始，就进入更新数据的过程。当应 用程序服务器的t d a t a s e t p r o v i d e r 收到客户端的调用时，在开始更新数据库 中的数据时，应用程序服务器便开始进入交易控制状态，一直到更新的数据成 功的更新回数据库之后，才调用c o m m i t 确认。如果在更新数据时发生错误， 就会调用r o l l b a c k ，并触发c l i e n t d a t