（机械制造及其自动化专业论文）基于web的缝纫机控制系统设计平台的研究与开发.pdf

摘要 近年来，j 2 e e ( j a v a 2p l m f o r m e n t e r p r i s e e d i t i o n ) 平台发展迅速，己成为开发 企业级应用的事实标准和规范。该平台是应用程序编程接口( a p p l i c a t i o n p r o g r a m m i n gi n t e r f a c ea p i ) 、服务和协议的统一集合。这一集合包含用于构建分 布式多层应用所必需的特性和功能，为开发和配置企业级应用提供健壮、稳定的 服务。而将j 2 e e 平台与w e b 技术相结合，开发具有良好移植性和扩展性的企业 级w e b 应用，己成为当今w 幽技术发展的主流趋势。 本文在分析了大量基于j 2 e e 平台的w e b 应用系统的基础上，深入研究了基 于m v c 设计模式的s t r u t s 应用框架，实现了基于w e b 缝纫机控制系统设计平台， 并详细探讨了开发中的关键技术，使该系统具有可跨平台、易于扩展、易于维护 等特点，可供同类w e b 应用开发研究参考。 根据缝纫机控制系统的特点，对p i d 控制器进行了分析、研究和设计，构建 了相应的控制模型，并利用m a t a l a b 对控制模型进行了仿真。 最后给出了基于w e b 的缝纫机控制系统设计平台的应用实例。 关键字：j 2 e e ，m v c ，p i d ，u m l ，w e b 安全 上海大学硕士学位论文 a b s t r a c t i nt h er e c e n ty e a r s ，t h ej 2 e ep l a t f o r mh a si n c r e a s e dq u i c k l yi th a sb e e nt h e f a c t u a ls t a n d a r da n dc r i t e r i o no f d e v e l o p i n ge n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n t h ep l a t f o r mi sa l l u n i f o r ms e tw h i c hi sm a d eo f a p i s ( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e s ) ，s e r v i c e sa n d p r o t o c o l s t h es e ti n c l u d e st h ec h a r a c t e r sa n df u n c t i o n s ，w h i c ha r en e e d e di n c o n s t r u c t i o no fd i s t r i b u t i n ga n dm o r e l a y e r sa p p l i c a t i o n ： i na d d i t i o n ，t h es e t p r o v i d e sv i g o r o u sa n ds t a b l es e r v i c e st od e v e l o pa n dc o n f i g u r ee n t e r p r i s ea p p l i c a t i o n a f t e ra n a l y z i n gm a n yw e ba p p l i c a t i o n sb a s e do nt h ej 2 e ep l a t f o r m ，t h i sp a p e r d e s c r i b e st h es t r u t sf r a m e w o r kb a s e do i lm v cd e s i g np a t t e r ni nd e t a i l a n da f t e r i m p l e m e n t i n gs o m em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mb yt h es t r u t sf r a m e w o r k ，t h e p a p e rd e e p l yp r o b e si n t oc o r ed e v e l o p i n gt e c h n i q u e si nd e t a i l s t h es y s t e mh a sm a n y c t m r a c t e r i s t i c s ，s u c ha sc r o s s - p l a t f o r md e v e l o p m e n t s u p p o r t ，e a s ye x p a n s i b i l i t y ， e a s ym m n t e n a n c ea n ds oo n i ti sab e n e f i c i a lr e f e r e n c et or e s e m b l er e s e a r c ho nw e b a p p l i c a t i o n a l s ot h ep a p e rd e s c r i b e st h eb a s i ct h e o r yo ff u z z yp i dc o n t r 0 1 a n df u z z yp i d c o n t r o l l e ra p p l i e dt os e w i n gm a c h i n ei sd e s i g n e dw i t hs i m u l a t i o nb ym a t a l a b ； a n a l y s i si nd e t a i lt ot h ec o n t r o le f f e c ti sp r o c e s s e d k e yw o r d s ：j 2 e e ，m v c ，p i d ，u m l ，w e bs a f e t y i i 上海大学硕士学位论文 原创性声明 本人声明：所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入已发表 或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他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了谢意。 本论文使用授权说明 本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：i ! 盛 氅导师签名：翅盘2 日期：2 翌：! ：! ! i i 1 1 课题来源 第一章绪论 课题得到浙江省“十五”制造业信息化工程重大科技攻关项目：基于支持智 能化缝纫机设计的创新开发平台( 项目编号：0 2 1 1 0 1 1 4 6 ) 的资助。 1 2 课题研究目的和意义 随着i n t e m e t i n t r a n e t 和w e b 技术的发展，w e b 技术在i n t e m e t 上的使用也 越来越广泛。w e b 应用不再是仅仅具有静态发布信息的简单功能，而且被要求具 有实时动态处理交互信息的能力，此要求还在不断的变化和提高。正因为如此， 如何才能方便、快捷地开发出具有高效性、灵活性和易扩展性的w e b 应用系统 也就越来越成为一个倍受人们关注的课题【lj 。 基于i n t e m e t 的异地协同设计技术，可以利用信息网络和计算机辅助设计工 具，实现跨空间，跨平台的多点协同设计，实现设计信息的共享，是提高产品开 发质量、缩短产品开发周期、增加企业竞争力的有效手段。 w 曲是一种基于统一资源定位器( u r l ) 、超文本传输协议( h t t p ) 和超文 本标志语言( h t m l ) 的网络多媒体组织和服务形式，对于i n t e m 吼丽言，w e b 是一种高层的网络通讯协议，是一种有效的信息组织形式，个强有力的信息查 询和搜索工具，也是一个友好的图形用户界面。w e b 的易于访问性和强大的应用 开发功能为异地协同设计提供了新的理念和工具。 制造业的中心正在逐渐向中国转移，而信息网络技术的发展加快了这一趋势 的发展。企业充分利用i n t e r n e t 和w e b 的国际互联性和资源共享性，组建企业间 的动态联盟或者虚拟设计小组。通过组合分散在各个地域的企业的技术优势，发 挥各个企业的局部特长，不同的专业技术人员，可以不受地域的限制，在统一的 易于访问的平台下进行异地的协同合作与设计，实现信息、交流和共享，可以快 速开发出产品，提高设计的一次成功率。同时，市场人员、客户也能很方便地参 与到设计中来。通过企业间的设计合作，以及客户和市场需求的即时反馈，可以 极大限度地利用己有的资源，实现集约化产品开发，降低产品成本，实现全球范 围内的设计制造，对制造业的发展和繁荣有着非常重要的意义。 因此，结合w 曲和i n t e r n e t 技术的发展和设计制造业的需要，研究适合我国 特点的企业利用i n t e m e t 相关技术进行异地协同设计的模式，并且进行相关的技 术开发，满足异地设计师对缝纫机协同设计的需求。 课题是以缝纫机控制系统为应用对象，在设计人员和计算机实现之间取得平 衡为出发点，研究如何在基于w e b 的缝纫机控制系统设计中，合理采用网络技 术、计算机技术、信息处理技术和知识等资源，并综合考虑缝纫机设计的特点。 完成后的缝纫机控制系统设计平台将是一个j 2 e e 平台下基于w e b 的企业级应用 系统。该系统运行在公司内部的局域网( i n t r a n e t ) 上，整个系统结构为b s ( b r o w s e r s e r v e r ，浏览器服务器) 模式，在客户端无需安装任何定制软件，通过 w e b 浏览器访问系统，方便快捷。 系统已应用于飞跃集团并取得了良好的效果。飞跃集团是中国缝纫机制造行 业的一个典型代表，本文的解决方法对中国整个缝纫机制造行业具有一定的借鉴 意义。 1 3 国内外研究概况 1 3 1 国内缝纫机控制的发展现状 中国经济与世界经济实现了逐步接轨，开始有效利用大量的国际资金和技 术，弥补工业化进程中的巨大缺口，加快了产业结构的调整和升级。我国缝纫机 械工业也凭借着深厚的市场潜力和较为完善的配套体系取得了飞速的发展。田民 裕表示，近5 年来，中国缝纫机械工业发展很快，产量占世界的6 0 ，德国、 日本等世界著名缝纫机械生产企业纷纷在华投资办厂，中国已成为世界最大的缝 纫机械制造基地。 结合电子技术的发展，缝纫设备厂家已广泛采用微电子的控制技术，大力开 发免技能、免保养的机、电、气一体化高效产品。从重机、胜家、兄弟、普法夫 等公司推出的系列产品来看，都围绕采用微电子控制技术来简化操作维修程序。 如重机公司在平缝机上推行的e c - - 5 a 型电机，彻底解决了机器停针位置无确定 状态，从而大大方便了操作，提高了生产效率，兄弟公司推出的d h 4 - - b 9 8 0 电 2 闱内的设计制造，对制造业的发展和繁荣有着非常重要的意义。 因此，结合w 曲和i n t e m e t 技术的发展和设计制造、i ! 的需要，研究适合我国 特点的企! l p 利用i n t e m e t 相关技术进行异地协同设计的模式，并且进行相关的技 术开发，满足异地设计师对缝纫机尚同设计的需求。 课题是以缝纫机控制系统为应用埘象，在设计人员和计算机实现之间取得平 衡为出发点，研究如何在基于w e b 的缝纫机控制系统设计中，合理采用网络技 术、计算机技术、信息处理技术和知识等资源，并综合考虑缝纫机设计的特点。 完成后的缝纫机控制系统设计平台将是个j 2 e e 平台下基于w e b 的企业级应用 系统。该系统运行在公司内部的局域网( i n t r a n e t ) 上，整个系统结构为b s ( b r o w s e r s e r v e r ，浏览器服务器) 模式，在客户端无需安装任何定制软件，通过 w e b 浏览器访问系统，方便快捷。 系统已应用于飞跃集团并取得了良好的效果。飞跃集团是中国缝纫机制造行 业的一个典型代表，本文的解决方法对中国整个缝纫机制造行业具有一定的借鉴 意义。 1 3 国内外研究概况 1 3 1 国内缝纫机控制的发展现状 中国经济与世界经济实现了逐步接轨，开始有效利用大量的国际资金和技 术，弥补工业化进程中的巨大缺口，加快了产业结构的调整和升级。我国缝纫机 械工业也凭借着深厚的市场潜力和较为完善的配套体系取得了飞速的发展。田民 裕表示，近5 年来，中国缝纫机械工业发展很快产量占世界的6 0 ，德国、 r 本等世界著名缝纫机械生产企业纷纷在华投资办厂，中国已成为世界最大的缝 纫机械制造基地。 结合电子技术的发展，缝纫设备厂家己一泛采用微电子的控制技术。大力开 发免技能、免保养的机、电、气一体化高效产品。从重机、胜家、兄弟、普法夫 等公司推出的系列产品来看，都围绕采用微电子控制技术来简化操作维修程序。 如重机公司在平缝机上推行的e c - - 5 a 型电机，彻底解决了机器停针位置无确定 状态，从而大大方便了操作，提高了生产效率，兄弟公司推出的d h 4 - - b 9 8 0 电 状态，从而大大方便了操作，提高了生产效率，兄弟公司推出的d h 4 - - b 9 8 0 电 2 脑控制圆头锁眼机，不仅简化了操作，而且在降低调整、维护复杂性方面有了根 本性的突破。该机能随意设定扣眼形状，编制程序；操作时，只要变换程序，就 能高速、高质量地锁西服、夹克、裤子、上衣、工作服等服装的圆头眼，同时大 幅度解除了到目前为止，缝纫机所必不可少的维修与机械调整等麻烦；首次采用 脉冲马达，因而机器运转安静耐用。先切或后切转换，只需按一下按钮，无需更 换凸轮；刀具间隙、刀具位置修正，可以从操作盘上进行调整，这些都无需进行 机械性的调整，十分方便简单。胜家公司推出的以制作牛仔服用的系列厚料专用 机，如1 6 5 0 e v 3 双头锁式双针皮带环钉环机，7 2 2 5 j 小型牛仔裤后袋缝纫机， 3 0 2 u 4 0 6 a e v 自动缝腰带机，5 9 1 v 3 0 0 b - - 1 v 牛仔裤脚管卷边机等，都配有先进 的电子控制技术，无需熟练技能，就能缝制出质量均的产品，这些无疑为服装 生产厂家解决了技术复杂产品调整、维护力量薄弱所带来的后顾之忧。 为了适应现今互联网技术及控制技术的发展，将w e b 技术及先进控制有效 的结合，并创建出基于w e b 的缝纫机控制系统的设计平台。这在国内还属于空 白，也是本文所研究的主要内容。 1 3 2w e b 应用系统的研究现状 目前，面向w e b 应用系统开发的技术发展迅速，新技术不断涌现1 2 。在服务 器端，当前正在广泛被使用的技术有c g i ，a s p ，p h p ， j s p ，j a v as e r v l e t 等；而在客户端，则包括v b s c r i p t ，j a v a s c r i p t ， j a v aa p p l e t 等。这些技术为 w e b 应用系统的开发提供了坚实的基础。从总体上来说，这些技术在开发效率、 运行速度、分布式事务处理以及可扩展能力等方面，具有各自的优势，这就要求 开发人员在开发过程中依据具体要求灵活选用。在一般情况下，一个实际的w e b 应用系统是由多个开发人员，依据各自的任务，采用不同的技术进行协同开发而 成。但是，在目前的许多实际项目的开发过程中，由于缺乏一个规范的编程开发 模式，各部分开发人员之间缺乏充分的交流而导致出现互相影响、互相制约的局 面，造成系统开发、集成与维护的成本的上升。因此，为w e b 应用系统的开发 引入一套规范、合理、有效的开发模式就显得尤为重要了。而m v c f m o d e l v i e w c o n t r o l l e r ) 模式凭借其具有的模型和显示分离、由控制器进行流程 控制等优势，符合了当前w e b 应用系统开发的基本要求，己逐渐成为开发w e b 应用系统的主流模式。 当前，a s p 和p h p 技术由于具有易开发、周期短、成本低等特性受到了开 发者尤其是中小型网站开发者的广泛青睐。但由于这些技术不是遵循面向对象的 软件设计思想，因此采用这些技术开发的应用系统藕合程度较高，这就必然导致 在应用系统的开发后期出现系统功能扩展困难、维护成本高等问题。而由s u n 公司在l9 9 9 年推出的j 2 e e ( j a v a2p l a t f o r m ， e n t e r p r i s ee d i t i o n ) 平台，是一整套 功能非常健壮的开发企业级中间件的规范口】。它不仅完全继承了j a v a 安全性高、 可移植性高等特性，而且尤为重要的是，它是真正的面向对象的编程( o o v ， o b j e c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n g ) ，因而采用j 2 e e 体系结构的w e b 应用系统就必然 具有了稳定的面向对象程序设计思想，具有耦合度低，模块化程度高，易重用、 易维护、易扩展等优点，满足了当前w e b 应用系统开发的需求，已成为w e b 应 用系统开发的主流体系结构之一。 j 2 e e 作为w e b 应用的底层构架服务于w e b ，其首要目的就是要支持w e b 应用。那些被采用最多的w e b 应用服务器软件均基于j 2 e e ，包括i p l a n e t 应用服 务器、b e a w e b l o g i c ，i b m 的w e b s p h e r e ，o r a c l e9 i ，以及s i l v e r s t r e a r m 等【3 7 j 。 j 2 e e 是一个稳定的、被很好证明了的平台，被广泛用于w e b 应用之中。 综合上述分析，本文将在j 2 e e 平台上采用m v c 设计模式来进行w e b 应用 系统的开发研究。 1 4 论文的主要研究内容 本文以j 2 e e 为基础，结合m v c 设计模式，同时应用p i d 控制，进行控制 仿真。 文章共分六章： 第一章绪论；对课题来源及课题内容进行介绍： 第二章平台的w e b 架构及其相关技术；对课题使用的架构j 2 e e 及m v c 设计模式及建模语言u m l 进行了探讨，建立了系统的平台架构； 第三章控制模型的建立 对课题中控制仿真所运用的p i d 进行理论研究， 建立缝纫机控制系统模型： 第四章平台安全性的研究；对所使用的w e b 的基本安全原理进行研究，构 4 建了系统的安全体系； 第五章应用实例；在研究w e b 技术和控制系统相关理论技术的基础上，构 建了基于w e b 的缝纫机控制系统设计平台； 第六章结论与展望；对系统的使用以及系统的使用前景进行了概述。 第二章平台的w e b 架构及相关技术 2 1 平台的w e b 架构j 2 e e c 4 1 j 2 e e ( j a v a 2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) 是美国s u n 公司推出的一种全新的 概念模型【5 】，是一个基于j a v a 组件技术的企业应用系统开发规范，它为不同厂商 创建平台提供了标准，使不同的j 2 e e 平台产品之间的交互成为可能。j 2 e e 规范 定义了一个局域组件技术的多层企业信息系统的标准平台，旨在简化和规范企业 应用系统的开发和部署。j 2 e e 技术的基础就是核心j a v a 平台或j a v a 2 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 m e t 应用中 保护资料的安全模式等等，同时还提供了对e j b 、j s p 以及x m l 技术的全面支 持。 项目采用了标准的应用开发体系结构和一个部署环境，在这个体系结构中， 应用开发者的注意力集中在封装商业逻辑和商业规则上，一切与基础结构服务相 关的问题以及底层分配问题都由应用程序容器或者服务器来处理。j 2 e e 体系结 构提供中间层集成框架，用来满足无需太多费用而又需要高可用性、高可靠性以 及可扩展性的应用的需求。通过提供统一的开发平台，j 2 e e 降低了开发多层应 用的费用和复杂性，同时对现有应用程序集成提供强有力的支持，完全支持e j b ， 有良好的向导，支持打包和部署应用，添加目录支持，增强了安全机制，提高了 性能。 利用j 2 e e 基于组件一容器模型的系统平台，其核心概念是容器。容器是指 为特定组件提供服务的一个标准化的运行时环境，j a v a 虚拟机就是一个典型的容 器。组件是一个可以部署的程序单元，它以某种方式运行在容器中，容器封装了 j 2 e e 底层的a p i ，为组件提供事务处理、资料访问、目录服务、消息机制、安 全性、持久性等服务。在j 2 e e 中组件和组件之间并不直接访问，而是通过容器 提高的协议和方法来相互调用。组件和容器间的关系通过“协议”来定义。容器 底层是j 2 e e 服务器，它为容器提供j 2 e e 中定义的各种服务和a p i 。 经上述分析，本文采用j 2 e e 来构建平台的w e b 架构。在t o m c a t 下进行平 6 台w e b 搭建，而t o m c a t 是支持j 2 e e 的优秀的w e b 应用服务器，并且开放性好。 2 2 设计模式m v c m v c 一模型视图控粉( m o d e l v i e w c o n t r o l l e r ) ，提供了一个原则，可以按 照模型、表达方式和行为等角色把一个应用系统的各个部分之间的耦合解脱、分 割开来以提高灵活性和复用性。 本文采用m v c 模式来搭建平台w e b ，解决了过去模式中存在的以下缺点来 达到美工和程序员的分离，提高了平台创建的效率，并降低了平台维护难度： 需要编写j a v a 代码。页面上需要显示的数据必须用j a v a 代码来获得，这 导致美工不可能独立完成页面设计，程序员必须参与其中。 解耦不彻底。常常有人把复杂的业务逻辑甚至连接数据库的代码也放在页 面中，因为这样编码比较方便。这种做法使业务逻辑继续与显示逻辑紧密耦合， 严重影响可维护性和可扩展性。 难于调试。这个问题在j s p 中更加明显。由于应用服务器会先把j s p 编译 成s e r v l e t ，页面上输出的调试信息根本无法用于定位错误。 2 2 1m v c 模式各部分含义及关系 在m v c 设计模式中包括三个部分【6 】：模型m o d e l 处理数据，提供改变或访 问信息的方法；视图v i e w 提供当前数据的直观显示；控制器c o n t r o l l e r 定义对 用户操作的响应。 模型端7 】：执行某些任务的代码，而这部分代码并没有任何逻辑决定它对用 户端的表示方法。模型端只有纯粹的功能性接口，也就是一系列的公开方法。通 过这些公开方法，便可以取得模型端的所有功能。在这些公开方法中，有些是取 值方法，让系统其他部分可以得到模型端的内部状态参数，其他的改值方法则允 许外部修改模型端的内部状态。 视图端：数据在客户端的表现形式。比如e x c e l 表格，一个饼图、一个棒图 和一个表格均是同组数据的不同的视图端，当用户通过任何一个视图修改数据 时，所有的视图都会按照新数据更新自己。 控制器：m v c 模式的视图端是与m v c 模式的控制器端结合使用的。当用 户端与相应的视图发生交互时，用户可以通过视窗更新模型的状态，而这种更新 是通过控制端进行的。控制器端通过调用模式端的改值方法更改其状态值。与此 同时，控制器端会通知所有的登记了的视图刷新显示给用户的表示。 m v c 的示意图如图2 1 所示。 状 态 查 询通 知 变 化 视图 描绘模型 向模型请求更新 允许控制器选择视图 模型 包装应用程序的状态 响应对状态的杏询 体现应用程序的功能 将状态的变化通知视图 用户请求 控制器 定义系统的行为 将用户请求映射到模型更新 选择视图作为请求的回应 为每一种功能提供控制器 观看变化 图2 - 1 m v c 示意图 2 2 2m v c 模式在平台中的实现 2 。2 2 。1j 2 e e 应用的一般模型 j 2 e e 平台使用多层分布式应用程序模型，力求根据功能的不同将应用程序 逻辑划分成各个组件。在一般情况下，可以将j 2 e e 应用划分为：客户层、w e b 层、业务层和e i s 层【8 l ( 如图2 2 所示) 。常用的方式是通过 j s p s e r v l e t + j a v a b e a n s e j b 来处理表示层和业务层逻辑，但这种方式往往存在如 下缺点：层与层之间逻辑不清楚；表示层同业务逻辑混合，使得程序员既需要开 发应用逻辑部分，又必须懂得u i ( u s e ri n t e r f a c e ，用户界面) 的设计，这样不利于 8 应用的开发维护与扩充1 9 1 。 图2 - 2j 2 e e 应用的一般模型 2 2 2 _ 2m v c 设计模式在平台中的应用模型 f 二= 习 数据库 l 。j e i s 层 m v c 设计模式是一种用于分离数据维护和数据表现的方法，在平台中引入 m v c 设计模式，有助于把应用划分为合理的组件，从而可以方便的进行系统的 开发、维护和扩充。 在平台开发过程中结合m v c 模式。其中，j s p 用于创建与用户交互的视图， j a v ab e a n 、e j b 等组件用于创建实现业务逻辑的模型，s e r v l e t 用于创建实现业 务逻辑与用户交互的控制器。w e b 应用客户端的用户动作被视图传递给s e r v l e t 集中处理，s e r v l e t 处理控制逻辑，调用b e a n s 激活业务逻辑或修改模型状态。根 据用户动作和模型处理的结果，控制器选择一个视图作为用户请求的响应。这样， 就形成了清晰的m v c 设计模式，简化了w e b 应用系统的开发。 谙集。i( 柠制器) l ，l ：卜 浏 ( 模型) 1 。i ( i e j b7 l 数据库 l 、 ； ； 览 j茹al竺 l 企业服务 器 。晌扁 w e l b 容辨f j r ；鼙暑霉辩，斯据涮 客户层w e b 层业务层e i s 层 图2 3m v c 设计模式在平台中的系统模型 m v c 设计模式在平台中的系统模型如图2 3 所示，借鉴了j s pm o d e l 2 1 1 0 】的 思想，其技术原理是：以m i c r o s o f ts q ls e r v e r ，o r a c l e ，s y b a s e 等企业级数据 库系统作为后台数据库，以s e r v l e t 等高性能服务端程序作为后台总控程序，j s p 页面在前台运行，s e r v l e t 接受用户的输入，分别调用不同的j s p 页面向浏览器反 馈信息，j s p s e r v l e t 通过h t t p 连接在服务器端和浏览器端传递数据；j s p s e r v l e t 并不使用j d b c 技术直接访问数据库系统，而是把参数传递给e j b 组件，由e j b 组件对数据库进行操作，这样就可以封装系统的内部数据；j a v a b e a n 和e j b 组 件还可以把事务分发到其他组件中进行处理，最后把从数据库返回的结果，由 j s p s e r v l e t 发送到前端显示。 从图2 3 中可以看出，m v c 设计模式在平台中的系统模型以w e b 浏览器作 为客户端，以w e b 服务器和e j b 服务器作为中间层完成业务逻辑，数据层则是 传统的大型企业级数据库服务器。 w e b 服务器是平台体系结构中间层的一个重要组成部分。它在技术上主要是 s e r v l e t 和j s p ，其功能是实现用户界面的表现。由于j s p 和s e r v l e t 本质上是服 务端的j a v a 小程序，因而可以与j a v a a p p l e t 及h t m l 客户端交互，具有执行速 度快、用户界面生成灵活、安全性好等特点，同时还能使用j a v a b e a n 实现一些 简单的业务逻辑。 平台可使用e j b 服务器作为e j b 组件的部署环境，在e j b 服务器中提供了 1 0 i 海大学硕十学位论文 在分布式计算中组件需要的所有服务，如组件生命周期管理、数据库连接管理、 分布式事务管理、组件命名服务、自动容错以及负载的自动均衡能力等。实现业 务逻辑的e j b 组件可以在e j b 服务器中高效运行，支持多客户端访问。h t t p 的客户端一般先向运行在w e b 服务器上的s e r v l e t 或者j s p 发出请求，通过在j s p 中嵌入的j a v a 代码或是s e r v l e t 来调用运行在e j b 服务器中的e j b 组件，以实现 复杂的业务逻辑。 2 2 2 3m v c 设计模式在平台中的应用分析 本文对j 2 e e 和m v c 模式进行了研究，建立m v c 设计模式在平台中的系 统模型。基于这种模型的系统，其体系结构的优势主要体现在： 1 ) 系统设计清晰，结构明了，易于更改。采用这种模型，整个系统被强制 性分成三个核心部件：模型、视图、控制器，三者相对独立，各自处理 自己的任务，使应用程序的输入、处理和输出分离，改变其中一个不会 影响其它两个的重用。 2 ) s e r v l e t 和j s p 都要编译为j a v ac l a s s 作为s e n l e t 运行1 1 1 】，系统执行性能 明显提高。s e r v l e t 和j s p 可以使用j a v a 进行编程来完成比较简单的应用 逻辑。特别是j s p ，可以直接书写h t m l x m l ，简化了页面的输出，又 保留了脚本语言易于使用的特点。 3 ) 在系统开发过程中，业务逻辑开发人员和页面设计人员各自的角色和责 任描绘清晰、分工明确。 4 ) 复杂的业务逻辑以组件的形式部署在e j b 中，由于e j b 服务器提供了多 种组件事务服务，使系统能够响应大量的并发用户和管理复杂的商务逻 辑。同时，e j b 组件还可以实现高度安全的加密与认证工作，有效的保 证数据的安全性。 5 1 显示组件提供了单个进入应用程序的入口点，发送给模块的数据信息， 都是由单个用户行为触发，从而使应用程序状态、安全性和显示即统一 又易于维护。 6 ) 这样的系统架构很容易实现分布式网络计算，许多企业应用都能够丌发 成e j b 组件得以重复利用。对于w e b 应用而言，这样既封装了关键的 操作又方便了开发人员，提高了开发速度，使系统的伸缩性、安全性得 到了很好的保证。 尽管采用这种模型的系统具有很多优点，但也存在一些不足之处： 1 ) 在平台开发中引入m v c 设计模式，增加了耨的间接级别，因此在一定 程度上加大了解决方案的复杂性。同时，它还增加了用户界面代码的事 件驱动特性，使得调试用户界面代码变得更加困难。因此在采用m v c 设计模式进行j 2 e e 应用，尤其是基于j 2 e e 的w e b 应用开发时，如能 充分利用已有m v c 框架，往往可以取得事半功倍的效果。本文在引入 m v c 设计模式时，采用了已有的m v c 框架s t r u t s 以解决这一不足。 2 ) 将模型与视图分离并不意味着模型的开发人员可以忽略视图的特性。例 如，如果模型发生频繁更改，则可能向视图发出大量的更新请求。而一 些视图( 如具有图形显示功能的视图) 的显示需要花费一定的时间，因此， 视图的显示很可能滞后于更新请求。所以平台在开发过程中，系统开发 人员和视图开发人员须进行有效的沟通来解决这一不足。 2 2 3 基于s t r u t s 架构的m v c 模式 为了将m v c 设计模式有效地应用于j 2 e e 应用开发之中，在a p a c h e 软件基 金赞助下，一个叫做j a k a r t a 的项目计划得以开展，项目的创立者希望通过对该 项目的研究，改进和提高j a v as e r v e rp a g e ( j s p ) ， s e r v l e t 、标签库以及面向对象 的技术水准，为开发人员提供个开发m v c 模式的应用框架，s t r u t s 正是这个 项目的产物，也是本文所使用的m v c 架构。 2 。2 。3 。1s t r u t s 概述 s t r u t s 这个名字来源于在建筑和旧式飞机中使用的金属支架，它的目的是 为了帮助开发人员减少在运用m v c 设计模式来开发w e b 应用的时间。s t r u t s 按照m v c 模式的思想，提供了一种创建w e b 应用程序的框架，其中对应用 程 序的用户界面表示和数据的后端逻辑处理代码进行了抽象，整合了s e r v l e t 和 j s p 在w e b 应用开发上的优势以建立灵活，扩展性强，复用程度高的应用系统。 1 2 上海大学硕士掌位论文 s t r u t s 是实现m v c 模式的一个优秀的应用框架。 s t r u t s 具有以下系列优点： 1 其具有m v c 模型的所有特性和优点； 2 其简化了基于m v c 的应用程序的开发； 3 其提供了很多对象实现m v c 的基本特征； 4 其允许开发人员使用x m l 文件来配置很多默认的框架； 5 其提供了一个灵活的体制来处理错误和异常； 6 其提供了一个方便的方法对应用程序的信息进行国际化。 2 2 3 2s t r u t s 与m v c s t r u t s 是对m v c 设计模式的一种实现。m v c 设计模式为构建可扩展、可重 用的代码打下了一个坚实的基础，m v c 模式最大的特性在于其迫使开发人员必 须抽象自己的代码，把项目分解为表示、逻辑和控制三部分，而分化的作用正如 一个交响乐团中的音乐、团员和指挥。 如图2 - 4 所示为从m v c 的角度体现了s t r u t s 框架中的各种织件的功能角色。 图2 - 4s t r u t s 的m v c 视图 框架依照m v c 设计模式分为三个组成部分：模型，视图和控制器。 一、模型m o d e l 基于s t r u t s 的系统中的m o d e l 部分可以分为两个部分 1 系统的内部状态； 2 能够改变状态的行为( 事物逻辑) 。 通常w e b 应用程序将系统内部的状态表示为一组一个或多个的j a v a b e a n s ， 使用属性( p r o p e r t i e s ) 来表示状态的细节。在s t r u t s 架构中，应用程序的状态通常 存储在一组a c t i o n f o r mj a v a b e a n 中。 大型应用系统通常将系统的业务逻辑表示为j a v a b e a n 可以调用的方法，通 常这些b e a n s 是用来维护系统状态信息的。例如，在购物应用程序中，每个当前 用户都应该拥有一个购物车b e a n ，在这个b e a n 中，通常包含当前用户将要购买 物品的属性。同时它还应该有一个c h e c k o u t ( ) 方法用来验证用户的信用卡，并将 用户的购物定单发给库房以便选择货品及出货。 在一些小型应用程序中，同样的行为又可以嵌入到作为c o n t r o l l e r 一部分的 a c t i o n 类中。s t r u t s 框架支持所有这些方法，但建议将业务逻辑( “做什么”) 和 a c t i o n 类( “决定做什么”) 分离开。 二、视图v i e w 基于s t r u t s 的应用程序中的v i e w 部分通常使用j s p 技术来构建。j s p 页面 包含称为“模版文本”的静态h t m l ( 或x m l ) 文本，又可以插入基于对特殊行 为标记解释的动态内容，在s t r u t s 应用框架中，j s p 环境不仅包括了由j s p 规范 所描述的一套标准的行为标记，同时还包含有一个扩展的自定义标记库，因而可 以简化国际化用户界面的开发过程。 三、控制器c o n t r o l l e r 应用程序的c o n t r o l l e r 部分集中于从客户端接收请求( 典型情况下是一个运 行浏览器的用户) ，决定执行什么业务逻辑，然后将产生下一步用户界面的责任 委派给一个适当的v i e w 组件。 在s t r u t s 中，c o n t r o l l e r 的基本组件是一个a c f i o n s e r v l e t 类的s e r v l e t 。这个 s e r v l e t 通过定义一组相应的映射( 由j a v a 接口a c t i o n m a p p i n g 描述) 来进行配置。 每个映射定义一个与所请求的u r i 相匹配的路径以及一个a c t i o n 类( 一个实现 a c t i o n 接口的类) 的完整类名，这个类负责执行系统所期望的业务逻辑，然后将 控制任务分派给适当的v i e w 组件来进行响应。 除了使用包含标准属性a c t i o n m a p p i n g 类，s t r u t s 也支持使用附加属性的 a c t i o n m a p p i n g 类，这就允许开发人员保存特定于应用程序的附加信息，同时又 仍然可利用框架其余的特性。另外，s t r u t s 允许定义逻辑名来控制系统的相关处 理的重新定向问题，这样一个行为方法可以请求“主菜单”页面( 举例) ，而不需 要知道相应的j s p 页面的实际名字是什么。这个功能极大地帮助开发人员分离控 制逻辑( 下一步做什x ) 和显示逻辑( 相应的页面的名称是什么) 。 s t r u t s 框架的处理流程清楚的体现了m v c 系统的特点，简单的s t r u t s 组件 结构如图2 5 所示。s t r u t sc o n t r o l l e ra c t i o n s e r v l e t 处理客户请求，利用配置的 a c t i o n m a p p i n 叠对象把请求映射到a c t i o n 处理器对象进行处理；a c t i o n 处理对象 访问a c t i o n f o r m 中的数据，处理和响应客户请求，它还调用后台的b e a n 组件， 这些组件封装了具体的业务逻辑，a c t i o n 处理器对象根据处理结果通知 c o n t r o l l e r ，c o n t r o l l e r 进行下一步的处理。 2 2 3 3s t r u t s 应用 图2 - 5s t r u t s 框架的组件结构图 本节在对s t r u t s 进行分析后，决定利用s t r u t s 来开发m v c 系统，这样可以 大大加快开发的效率。对于一般的应用开发而言，如下开发流程是可以借鉴的： 1 收集和定义应用需求； 2 基于数据采集和显示的原则定义和开发用户界面需求； 3 为每一个用户界面定义访问路径； 4 定义a c t i o n m a p p i n g s ，建立应用业务逻辑之间的联系； 5 开发满足用户界面需求的所有支持对象； 6 基于每一个用户界面需求提供的数据属性来刨建对应的a c t i o n f o r m 对 象； 7 开发被a c t i o n m a p p i n g 调用的a c t i o n 对象； 8 开发应用业务逻辑对象； 9 对应a c t i o n m a p p i n g 设计的流程创建j s p 页面； 1 0 建立合适的配置文件s t r u t s c o n f i g x m l ， w e b x m h 1 1 开发测试，部署。 在开发应用中，对应各个部分的工作主要包括： i m o d e l 采用j a v a b e a n 和e j b 组件，设计和实现系统的业务逻辑；根据不同的请求 从a c t i o n 派生具体a c t i o n 处理对象，完成由b e a n 构成的业务组件；创建由 a c t i o n f o r m 的派生类实现对客户端表单数据的封装。 在本系统中，包括电机，传感器，芯片等模型实体。 i i c o n t r o l l e r 在s t r u t s 应用框架中，中心控制器( a c l i o n s e r v l e t ) 接受所有来自客户端的请 求，并根据系统的配置( s t r u t s c o n f i g x m l ) 路由h t t p 请求到其他a c t i o n 对象。中 心控制器( a c t i o n s e r v l e t ) 是由s t r u t s 框架本身所提供，其为o r g a p a c h e s t r u t s a c t i o n a c t i o n s e r v l e t ，开发人员一般无须对该a c t i o n s e r v l e t 进行再次开发；负责 具体业务处理的a c t i o n 类( o r g a p a c h e s t r u t s a c t i o n a c t i o n 的基类) 则是开发者开发 实现的重点，在这些a c t i o n 对象中会进行所有的业务操作，比如插入一条订单， 修改一条记录。处理完毕，由s t r u t s 的a c f i o n s e r v l e t 转向到j s p 页面，将处理结 果返回给客户端。 系统中有关于电机造型，芯片选型，传感器选型等业务处理a c t i o n 实例。 i i i 。v i e w 为了使用m o d e l 中的a c t i o n f o r m 对象，开发者必须使用s t r u t