（生物医学工程专业论文）电缆沟道监测系统管理软件设计.pdf

a b s t r a c t t h em a n a g e m e n ts o f t w a r ed e s i g no fc a b l ec h a n n e lm o n i t o r i n gs y s t e mh a sb e e n a c h i e v e di nt h i sp a p e r t h i ss y s t e ms o f t w a r eh a sa c h i e v e dt h ef u n c t i o n so ft h ew h o l e t e a l - t i m em o n i t o r i n ga n d a l a r m e n q u i r i e s ，r e a l i z e d t h ea u t o m a t i o no fc h a n n e l m o n i t o r i n ga n dt i m e l yd i s p o s a lo fa l a r md a t a t h es y s t e ms o f t w a r eh a sr e a l i z e di n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o na n dm a n a g e m e n t o nt h e n e t w o r k ，u s i n gt h ew e bt e c h n i q u ej s p a n dj a v a b e a n , a n d t h eb st h r e e - t i e ra r c h i t e c t u r e a st h ed e s i g nm o d e ，w h i c hi n c l u d e st h ec l i e n tb r o w s e r , w e bs e r v e ra n dd a t a b a s es e r v e r s y s t e m s q ls e r v e r 2 0 0 5h a sb e e nc h o s e na st h eb a c k g r o u n dd a t a b a s es e r v e r t op r o v i d e d a 妇s e i c e s f i r s to fa l l ，u s e r ss h o u l da c c e s st oa ni n t e r n e tb r o w s e r , a n dt h e nt h ew e b b r o w s e rw i l li n t e r a c tw i t hd a t a b a g es e r v e rt oa c h i e v et h ed a t am a n a g e m e n ta n d a c c e s s t h i s s y s t e m s o f t w a r eh a su s e dj s p + j a v a b e a nt oa c h i e v e t h em o d u l a d z a t i o n d e v e l o p m e n ta c c o r d i n gt od i f f e r e n tf u n c t i o n s t h ej s pp a g eh a sb e e nu s e dt op r e s e n t p a g e sa n dj a v a b e a n t o e n c a p s u l a t e t h ec o m m o nd a t a b a s eq u e r i e sa n dd e l e t i n g o p e r a t i o n sw h i c hh a sr e a l i z e dt h ep a g es h o wa n dd i s p o s a lb u s i n e s sl o g i cs e p a r a t e l y , a n d i m p r o v ec o d er e u s a b i l i t ya n dm a i n t e n a n c e t h es y s t e ms o f t w a r ec a nb ed i v i d e di n t or e a l - t i m em o n i t o r i n g ，d a t aq u e r y , a l a r m q u e r y , s y s t e mm a n a g e m e n t ，p a s s w o r dm o d i f i c a t i o n , a n do t h e rf u n c t i o n a lm o d u l e s t h e s y s t e mm a n a g e m e n tm o d u l eh a sr e a l i z e dt h em a n a g e m e n to fw o r k g r o u p s ，o p e r a t o r s , u s e r s ，p o i n t sa n ds e n d i n go fa l a r mm e s s a g e sa n do t h e ri n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t t h i s s o f t w a r eh a sa c h i e v e dt os e n da l a r mm e s s a g e sa u t o m a t i c a l l yt h r o u g ht h em e s s a g e m i d d l e w a r e ，s ot h a tt h ea l a r mi n f o r m a t i o nc a nb eh a n d l e dt i m e l ya n de f f e c t i v e l y k e y w o r d ：b sp a t t e r n j s p + j a v a b e a n r e a l - t i m em o n i t o r i n g a l a r me n q u i r i e s 学位论文独创性( 或创新性) 声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在 导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标 注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它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做了明确的说 明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：逊国墨日期2 塑旱：墨：2 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和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西安电子科技大学。学校有权保 留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后 结合学位论文研究课题再攥写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： b 期兰2 1 仝童：2 日期主翌12 ：圣：夕 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题研究背景 电力工业是国民经济发展的先行官，是一个技术密集型企业，其中需要管理 的内容繁多，变电站的运行管理就是其中重要的一项。变电站管理涉及的内容很 广，工作量相当大，而且对工作准确性要求很高。经过长期的运行管理经验的积 累，已形成一套较为成熟的手工管理模式。但随着国民经济的发展，城市对供电 量的需求越来越大，加上城市规划的复杂化，电网结构越来越复杂，需要实时传 送的信息量也倍增，这就使得电力系统对变电站管理效率提出了更高要求。原来 的手工管理在实际操作中页暴露出越来越多的问题：需要管理的记录太多，尤其 在遇有操作任务或报警异常时，变电站的操作人员既要完成操作任务，又要及时 与调度、检修人员配合工作，同时还要填写和整理相应记录，任务过于繁重，而 且这种手工的管理模式很容易出现操作失误，比如漏写或错填操作记录等【lj 。 城市高低压输电电缆入地率已成为城市管理水平的标志之一。迫于城市规划 的需要，供电输电电缆正逐渐从架空线改为地下电力电缆。作为电缆线路的通道， 电缆沟道的建设正在大规模展开，并且建设速度逐年加快。 工业领域中的发电厂、供电局等大型企业，用电设备数量众多，用于设备供 电的电缆沟道中的电缆布置密集凌乱，环境也很恶劣，在供电紧张季节，容易因 监测设备和电缆的超负荷运行而引起着火事故，再加上电缆沟道环境恶劣无人值 守，在电缆局部过热后不宜被发现，事故蔓延会造成重大事故，直接影响到城市 居民的正常生活。地下电缆沟道因为比较密闭，在碰到炎热、潮湿的情况时易积 聚可燃有毒气体，比如沼气、一氧化碳等，造成气体泄漏但又不易被巡检人员及 时发现和维护，而电缆沟道线一般布置在城市主干人行道上。因此，电缆沟道管 理水平的高低将直接关系到电缆的安全运行、居民的安全用电甚至行人、沟道周 边群众的生命安全。目前电缆沟道采用人工周期巡检方式进行管理，这种管理模 式存在着无人监测管理的空白期。 随着计算机技术和i n t e r n e t 的发展，科技的自动化程度越来越高。有效地利用 计算机网络，能大大提高管理水平和效率。可以看到，w e b 对我们的工作和生活 已经产生了深远影响。i n t e m e t 的发展史同时也是w e b 应用的发展史。最开始仅使 用w e b 来共享信息，每个信息的发布者都定位了一些信息受众，然后依靠w e b 方 式提供便捷的信息访问，这就是传统的客户端一服务器管理模式( c l i e n t s e r v e r ) ， 2 电缆沟道监测系统管理软件设计 处理过程如图1 1 所示【2 1 。 厂、 l 数据请求 、一一 客户端 数据库 服务器 2 数据返回 图1 1c i s ( c l i e n t s e r v e r ) 模式 c s 3 】模式是典型的两层结构。如图1 1 所示，它将应用一分为二：客户端和 数据库服务器。客户端主要完成与用户的交互，负责数据操作和事务处理；后端 是数据库服务器，提供数据库查询和管理以及大规模的计算等服务【4 1 。c s 结构多 用于用户较少的小规模局域网。优点是开发简单、运行速度较快。它的工作过程 是：首先，用户向客户端提出数据请求，客户端通过网络把用户请求提交给数据 库服务器；接着，数据库服务器完成对数据的处理后将用户需要的那部分数据送 回客户端；最后，客户机处理完所需数据，并将结果提交到数据库服务器 5 1 。 随着应用程序的复杂度的提高，c s 结构暴露出很多不足，主要有：必须在客 户端安装大量的应用程序、开发成本较高、缺少通用性、分布功能较弱、不利于 推广和升级等，这使得c s 两层模式已无法满足大用户量的复杂应用【4 1 。 进入2 0 世纪9 0 年代后，随着w e b 应用在i n t e m e t 上的不断部署，以及j a v a 技术和网络分布式对象技术【6 】的飞速发展，人们开始利用浏览器来处理日常应用， 浏览器服务器模式( b r o w s e r s e r v e r ) 应运而生。该模式处理过程如图1 2 所剥5 1 。 1h t t p 请求 2 访问数据库 厂、 、一一，一 浏览器 w 曲 数据库 服务器 服务器 4h r r p 响应 3 返回结果 、 图1 2b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 三层模式 浏览器i n 务器模式实际上是一种三层结构的c s 模式：表示层、业务层、数 据层。在部署上表示层对应客户端，业务层对应w e b 服务器，数据层对应数据库 服务器和文件服务器。 表示层只保留了一个w e b 浏览器，不存放任何应用程序，运行的代码可以从 w e b 服务器上下载到本地浏览器中执行，用户通过w e b 浏览器向w e b 服务器发出 请求，并基于h t t p 传输协议与w e b 服务器进行通信，或接受浏览器的请求并输 出其请求内容。业务层由一台或多台w e b 服务器组成，主要处理所有业务逻辑， 第一章绪论 如处理客户端的请求，并完成对数据库的访问操作。数据层主要由数据库系统组 成，该层完成对数据的存储、管理和访问功能【4 j 。 b s 模式不仅适用于局域网，也可应用于广域网。其优点在于：具有分布式的 特点，可以随时随地进行业务处理；业务扩展起来也很方便，只需要增加网页即 可增加服务器的功能，软件的升级也放在服务器端进行；维护起来简单方便，只 需要改变网页，即可实现所有用户的同步和更新；因为客户端只使用了通用的浏 览器，操作起来很简单，基本上也不需要维护【7 】。 1 2 本课题研究现状 变电站的管理模式目前还存在以下问题：因为变电站呈现宽领域、多维护点 分布、和指挥中心距离较远、无法组成统一的网络等特点，这就使得各个变电站 数据只能作为孤立数据源存在，无法实现资源共享；同时使得系统的实时监测和 报警数据的处理无法同时进行，由于存在巡检的空白期，产生的报警数据无法及 时告知相应的巡检人员，因而得不到及时有效的处理；随着变电站数目的迅速增 加，运行人员的数量也已经跟不上变电站数量的增长瞪】；同时变电站对地下电缆沟 道的监测并不完善，绝大多数电厂对地下沟内的温度、湿度、烟雾等都没有监测， 部分电厂地下电缆沟道仅仅具有火灾报警，监测功能很弱。因此，变电站采用无 人值守的运行管理模式，实现对温度、水位、烟雾等状态的实时监测显得很有必 要。 目前在电力行业有大量针对电力设备和电缆运行状态进行检测和故障定位的 系统，但还没有专门用于电缆沟道本身的监测系统管理软件。因此，研制这样一 套系统软件显得很有必要。 目前，w e b 技术既可以用来开发信息提供服务，为用户提供定制的信息；也 可以用于电子商务，实现b 2 b 或b 2 c 的网上商务活动；也能用来提供信息发布服 务，将企业的信息进行网络发布；还可以实现信息共享平台，为用户提供聊天、 文件共享等交流共享平台等1 9 】。 随着w e b 技术和数据库技术的逐渐成熟和普及，网络用户和应用系统日渐增 多，越来越多的企业也开始着眼于利用网络平台优势。开发基于b s 结构的管理 系统来取代传统的两层c s 结构，已逐渐成为企业管理系统的主流方向。b s 结构 是c s 结构的延伸和改进，相比而言，它支持后台大型数据库，减轻了客户机的 负载，使系统管理更为集中【1 0 】，可以对系统实行严密的安全管理，更适合当前企 业信息管理平台的发展潮流。 4 电缆沟道监测系统管理软件设计 1 3 研究目的 本论文旨在研究一套以防盗、防火为主的b s 模式的电缆沟道监测系统管理 软件，从而取代传统的手工管理模式，实现沟道监测的自动化和报警数据的及时 处理，同时以w e b 的方式把电缆沟道运行状态信息、传感器信息以及超限报警数 据发布呈现给授权管理系统的人员和供电局的领导，并使用短信中间件完成报警 数据短信的自动发送，使电缆沟道的管理方式由人工周期巡检的事后补救式转变 为人工周期维护和报警的应急反应处理相结合的管理模式，将报警事故隐患消除 在萌芽状态。鉴于电缆监测的实际需要，要求系统软件能够：按照供电局管理系 统的层次结构，实现将所有传感器信息和报警数据全部显示在电缆工区的管理机 上以便于工作调度，同时将系统授权给供电局的领导，他们可以使用信息浏览和 沟道管理的数据查询等功能；同时具有可扩充性，能够实现供电局级别的大范围 部署等。 电缆沟道监测系统需要实现的功能目标是： 防盗：通过对电缆沟道人井入口的侵入监测和沟道内部移动物体的感应进行 报警提示，将可能的电缆盗窃和割切事件消除在未发阶段； 防火：主要包括温度报警、烟雾报警和火焰报警等。对重要电缆接头温度进 行实时测量，并及时记录；将实时温度数据与己设的温度阈值比较，超限时报警； 防水：对电缆沟道地势低洼地段的水位进行监测，实现水位超限报警的功能； 防爆：对电缆沟道内的天然气、沼气、一氧化碳等可燃性气体的浓度进行监 测并实时传输记录，超限报警： 防毒：对电缆沟道内部的二氧化碳、硫化氢等有毒有害气体浓度进行监测并 实时传输记录，超限报警。 1 4 论文的主要工作及内容组织 第一章绪论说明了电缆沟道监测系统的研究现状，并介绍了论文的主要工作 及内容组织。 第二章首先阐述了j s p 技术的概念、技术特点及其工作原理；同时简述了 s e r v l e t 和j a v a b e a n 技术及其特点；接着详细论述了j d b c 技术，对比分析了常用 的四种j d b cd r i v e r 类型，并确定系统软件使用j d b c 数据库驱动方式；紧接着对 w e b 系统常用开发模式m o d e l l 和m o d e l 2 进行具体分析，通过比较各自优缺点并 结合系统的开发实际，最终确定采用m o d e l l 作为监测系统管理软件的开发模型； 本章的最后对系统中所用到的s v g 等技术也做了简单说明。 第一章绪论 第三章首先分析了系统的功能需求和几个开发特点，接着从系统软件开发结 构、模块结构图、界面设计、开发环境等方面介绍了软件的总体设计，最后从概 念结构和逻辑结构两方面对后台数据库的设计进行了分析。 第四章分模块介绍了系统的功能。主要从系统登录模块、修改密码模块、班 组人员管理中的人员新增模块和数据查询模块详细说明了系统功能的具体实现。 第五章对系统开发中遇到的几个难点问题进行了分析和处理：详细介绍了数 据库连接池技术及在系统管理软件中的具体实现，介绍了系统中访问数据库的 j a v a b e a n 的实现，并详细说明了对分页显示的处理和开发中页面的模块化等。 第六章总结了本文主要的研究成果，并指出系统开发中存在的不足及进一步 的研究方向。 第二章系统所用技术研究 7 第二章系统所用技术研究 2 1j s p s e r v l e t 技术介绍 2 1 1s e r v l e t 技术介绍 s e r v l e t 1 1 】是在服务器端运行的j a v a 应用程序，可以生成动态的w 曲页面【1 2 】。 其主要应用在交互式修改和浏览数据，并生成动态的w e b 内容。s e r v l e t 是用纯j a v a 编写的，具备了与平台无关性、可扩展性强等优点。但是由于s e r v l e t 的输出h t m l 1 3 】 语句采用逐句输出方式，使得h t m l 编辑起来很不方便。随后，s u n 推出了用于 设计的j s p ，把j s p 标记嵌入h t m l 语句中，当服务器端调用s e r v l e t 时才对它进 行加载，并且只有当它被更改过时才会被再次加载，所有的客户端的j s p 文件会 先编译成s e r v l e t ，然后被装入服务器执行。 2 1 2j s p 技术介绍 j s p 是j a v as e r v e rp a g e s 的缩写，它是由s u nm i c r o s y s t e m s 公司倡导的一种可 支持跨平台及w e b 服务器的动态网页技术标准【14 1 。使用j s p 技术能很容易创建包 含静态和动态组件的w 曲内容【15 1 ，它运行于服务器端，用来简化动态w e b 开发。 j s p 由服务器端h t m l 及嵌入j a v a 代码组成。基于j a v a 语言的与平台无关的特性 使其可以运行在各种操作系统平台上。目前j s p 已成为w e b 开发的主流技术。 j s p 技术的特点如下： 1 1w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e t l 6 j s p 是以j a v a 为基础开发的，它继承了j a v a 的w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e 1 7 】【1 8 】 的优点，这使得j s p 页面具有跨平台、跨w 曲服务器的特点。用j a v aa p i 提供的 j d b c 连接数据库时也同样具有上述特点，因此就不用考虑平台变更时的代码移 植。 2 )将内容的生成和显示进行分离【1 6 】 j s p 页面使用x m l 标签和h t m l 来设计和格式化最终页面，它将h t m l 或 x m l 直接传递回响应页面，使用j s p 标识或脚本小程序生成页面上的动态内容。 所有的脚本小程序和j s p 标记都是在服务器端运行。因为核心逻辑被封装在标识 和b e a n s 中，这样w e b 管理人员和页面设计者就能够直接编辑和使用j s p 页面， 而不用担心影响内容的生成。 电缆沟道监测系统管理软件设计 3 )j s p 的跨平台及可重用性【1 9 】 j s p 开发人员在开发过程中一直很关注可重用性。j s p 组件( 如e j b 、j a v a b e a n 或定制的j s p 标签) 都是跨平台可重用的。j s p 这种基于组件的开发模式使开发的 组件便于共享，或者为更多团队或者客户使用，有利于加快系统总体开发过程。 4 )预编译的特点【2 0 】 j s p 页面是在第一次被请求时完成编译的，而且一般只编译一次。在后续的请 求中若页面不再被修改，服务器就会直接调用这些已编译好的代码，这样有助于 提高页面的访问速率。 5 )沿用了s e r v l e t 的功能【2 0 】 j s p 技术是由s e r v l e t 技术发展而来，它实际上就是s e r v l e t ，因为j s p 在服务 器上执行时先转换为s e r v l e t 代码，之后才编译。它具有了s e r v l e t 所有优点，除此 之外，j s p 本身还具有使用时自动编译、比s e r v l e t 容易定位、与w e b 开发工具有 很好的兼容性等优点。鉴于此，目前j s p 技术正在取代s e r v l e t 。 j s p 技术的具体运行过程【2 1 】如图2 1 所示【2 2 1 。 2 请求的是h t m l 页面，直接将页面 图2 1j s p 技术的运行过程 否 第二章系统所用技术研究 9 如上图所示，当j s p 页面第一次被请求执行时，首先w e b 服务器上的j s p 引 擎将j s p 页面文件( j s p 源码) 翻译成s e r v l e t ，s e r v l e t 通过h t m l 和客户端进行 信息交互。接着，服务器调用j a v a 编译器，将s e r v l e t ( d a v a ) 编译成j a v a 字节码 文件( c l a s s ) ，交给j a v a 虚拟机( j v m ) 解释执行。最后将执行结果以h t m l 格 式发给浏览器端显示。当该j s p 页面再次被请求时只要该文件未被更改过，j s p 引 擎就直接调用执行j a v a 字节码文件。 2 2j a v a b e a n 技术介绍 j a v a b e a n 2 3 】是基于j a v a 的可重用软件组件。每个j a v a b e a n 完成一个特定功能， 通过封装完成某些功能和业务的处理。在j a v a 开发模型中，通过j a v a b e a n 可以灵 活地扩充j s p 的功能，j s p 为j a v a b e a n 组件在w e b 应用中的集成提供了完善支持， 这就使快速的w e b 开发成为可能，j a v a b e a n 的优点是隐藏了逻辑层复杂的操作程 序并且可以提高程序的安全性【2 4 1 。 j a v a b e a n 一般分为可视化的j a v a b e a n 组件和非可视化的j a v a b e a n 组件两种。 前者可以是拥有g u i 图形界面的j a v a b e a n 类，如按钮、列表等；非用户界面的 j a v a b e a n 是指在类中没有界面代码的类，主要负责封装业务逻辑、数据库操作等 事务。非可视化的j a v a b e a n 组件突出优点是实现代码的可重用性。目前j a v a b e a n 主要应用于非可视化领域，比如服务器端的应用，它的广泛应用同时推动着 j s p + j a v a b e a n 和j s p + j a v a b e a n + s e r v l e t 成为w e b 开发应用的两大主流模式。 j a v a b e a n 的特性即“一次性编写，任何地方执行，任何地方重用，【2 0 】。 j s p 的突出优点在于它使用了j a v a b e a n 组件技术，它支持不可见的j a v a b e a n 。 由于j a v a b e a n 开发起来简单，考虑到本系统管理软件中要对数据库进行频繁的访 问操作，像数据库连接、打开数据库、关闭数据库连接等。因此开发中使用j a v a b e a n 对这些操作进行了封装，在涉及到数据库操作的j s p 页面中都调用了这个 j a v a b e a n ，实现了业务逻辑和前台显示的分离，简化了j s p 程序编程。 2 3j d b c 技术概述 d b c 2 3 】( j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) 是j a v a 中的数据库连接访问技术。j d b c 为j a v a 和d b m s 提供了一种标准的通用接口：j d b ca p i ，主要由一些j a v a 语言 编写的类和页面组成。j - d b ca p i 可以通过s q l 语句连接和查询数据库，它使用 j d b c 将不同数据库间各自差异a p i 与标准s q l ( 结构化查询语言) 语句分开， 实现了和数据库无关的j a v a 操作接口。这样，使用j d b c 就达到了“写一个j a v a 程序，适用所有的数据库”的目的，使开发人员可以用纯j a v a 语言编写完整的数 1 0 电缆沟道监测系统管理软件设计 据库应用程序，并可以将s q l 语句传送给几乎任何类型的数据库。 2 3 1j d b ca p i 、数据库d r i v e r 与数据库间关系 j d b c 主要的接口有两个：一是面向开发人员的j - d b ca p i ；二是面向底层的 j i ) b cd r i v e ra p i 。j d b ca p i 、数据库驱动程序、数据库管理系统与数据库间的关 系如图2 2 所示【2 。 图2 2j d b c 结构不恿图 j a v a 设计人员调用j d b ca p i 来操作s q l 语句。j d b ca p i 通过一个d b m s ( 数据库管理器) 和不同数据库的j d b cd r i v e r 为不同数据库提供连接。j d b c d r i v e r 负责完成对数据库的相关操作，它是连接j d b ca p i 和具体数据库的桥梁， 数据库生产厂商提供了具体的j d b cd r i v e r ，需要时可在官方网站下载。d b m s 支 持与多个不同数据库的连接，可以将j d b c 指令转换成不同数据库使用的网络协 议指令，这使得基于j d b c 开发的程序能独立于所使用的数据库类型。如果底层 数据库改变了，只需更换所引用的j d b cd r i v e r ，而j a v a 程序部分除了需要加载新 的驱动程序外，不需再做任何改变，即可完成数据库系统的变更。 第二章系统所用技术研究 2 3 2j d b cd r i v e r 的类型 j d b cd r i v e r 是用于特定数据库的一套j d b c 接口类集，按实现方式有以下四 种类型【1 9 1 2 0 】： 1 ) j d b c o d b cb r i d g ed r i v e r ( j d b c o d b c 桥驱动程序) 该类型驱动利用桥接的方式，使客户端通过j d b c 调用转换为o d b c 调用方 式，从而连接到一个使用o d b cd r i v e r 的数据库。目前大部分数据库系统都带有 o d b c 驱动程序，因此通过这种方式能访问多种类型的数据库。使用该类的d r i v e r 的前提是在客户端装上数据库对应的o d b cd r i v e r 。具体连接过程如图2 3 所示。 j d b c 应用程序 j d b c o d b cb r i d g e o d b cd r i v e r 数据库 图2 3j d b c o d b c 桥驱动程序 2 ) n a t i v e - a p ib r i d g ed r i v e r ( 本地a p i 部分j a v a 驱动程序) 该类型驱动将数据库的a p i 从标准的j d b c 调用转换为本地调用，然后利用 本地代码库访问本地特定的数据库。此类驱动驱动需要首先在本地机上安装针对 本地数据库的驱动程序。该类驱动程序提供了一种j d b c 接口，而不需要使用 o d b c 。该类驱动比j d b c o d b c 性能要好。具体连接过程如图2 4 所示。 图2 4 本地a p i 部分j a v a 驱动程序 3 ) j d b c - n e t p u r ej a v ad r i v e r ( j d b c - n e t 纯j a v a 驱动程序) 该类驱动完全基于j a v a 语言编写，它不需要客户端数据库驱动程序，它使用 1 2 电缆沟道监测系统管理软件设计 网络上的中间服务器连接数据库。它将j d b c 调用转换成和数据库无关的网络协 议，接着由网络服务器将其转换为数据库协议，该转换方案比较灵活。此类驱动 程序作为网络服务器的中间件，能连接纯j a v a 客户和多个不同的数据库，方便具 有中间件的分布式应用。具体连接过程如图2 5 所示。 m b c 应用程序 j d b c m i d d l e w a r e ( m i d d l e w a r e j f 数据库 图2 5j d b c - n e t 纯j a v a 驱动程序 4 ) n a t i v ep r o t o c o lp u r ej a v ad r i v e r ( 本地协议纯j a v a 驱动程序) 此类驱动运行在客户端，它将j d b c 调用转换为数据库直接使用的网络协议， 不需要安装任何客户端软件，客户端可以直接访问数据库。此类型是i n t r a n e t 访问 的一个很好的解决方案。具体连接过程如图2 6 所示。 图2 6 本地协议纯j a v a 驱动程序 系统软件使用支持m ss q ls e r v e r 2 0 0 5 数据库的j t d s 驱动程序，它是第四类 纯j a v a 的j d b c 驱动程序，其最大的特点是开源且免费，它实现了j d b c 3 0 ，此 连接方式更稳定、效率更高。 2 3 3j d b c 和0 d b c 的比较 o d b c ( 开放数据库互连) 是目前应用最广的关系数据库编程接口，它是微软 公司开放服务结构中数据库的一个组成，o d b c 几乎适用于所有平台数据库。j d b c 和o d b c 功能上区别不大。系统之所以使用j d b c 原因在于以下几点【7 1 1 2 5 】： 第二章系统所用技术研究 1 )由于系统使用j a v a 开发语言，而o d b c 是由c 语言实现的a p i 。j a v a 程序调 用本地c 程序会给系统带来诸如安全性、完整性等缺点，因此j a v a 应用系统中不 宣直接使用o d b c ： 2 )学习o d b c 并不是一件容易的事情。而d b c 保持了简单事物的简单特性， 但又允许复杂特性，并且遵循j a v a 的风格，具有移植性强、稳定性好、平台无关 性等优点，可以直接连接访问各种数据库，避免了连接中的“瓶颈 现象； 3 )由于j a v a 语言取消了指针概念，而o d b c 是基于c 语言的，其中大量使用 了指针。j d b c 充分继承了j a v a 的风格和优点，成为面向对象的接口； 4 )o d b c 需要特定的平台支持，使用时必须手动在每台客户机上安装o d b c 驱 动程序和驱动管理器。相反j d b c 是“纯j a v a ”方案，具备了j a v a 的平台无关性， 可在所有j a v a 平台上随运行环境自动下载和安装、移植并保证安全性； 总体来说，j d b c 基于j a v a 并强化了j a v a 的风格和优点，而d b ca p i 是最 能体现s q l 基本概念的最直接的j a v a 接口，而且要掌握j d b c 也比较容易。 2 4j a v a 数据库访问方式 基于j a v a 的应用一般都采用j d b c 来访问数据库。j d b c 是j a v a 程序与数据 库连接和交互的a p i ，主要由i a v a s q l 宰包中的一些类和接口组成。 j d b c 访问数据库的接口类主要有【2 5 】： a v a s q l d r i v e r m a n a g e r 类：用于对加载的j - d b c 驱动程序进行注册： i a v a s q l c o n n e c t i o n 类：用于与数据库服务器建立连接； j a v a s q l s t a t e m e n t 类：用于c o n n e c t i o n 对象执行一个数据库的s q l 查询； j a v a s q l r e s u l t s e t 类：用于分析s q l 查询语句的结果类； 用j d b c 访问m ss q ls e r v e r 2 0 0 5 数据库，首先要把s q ls e r v e r 的驱动程序 包含到t o m c a t 的环境变量c l a s s p a t h 里。接下来的具体操作步骤如下： 1 )导入数据包：由于数据库的所有对象和方法都在j a v a s q l 木包里，要想连接数 据库，需先调入驱动程序：i m p o r tj a v a s q l 木； 2 )加载j d b c 驱动程序：调用c l a s s f o r n a m e 0 方法显式加载驱动程序。 c l a s s f o r n a m e ( ”t o m m i c r o s o f t j d b c s q l s e r v e r s q l s e r v e r d r i v e r ”) ； u r l = j d b c ：m i c r o s o f t ：s q l s e r v e r ：l o c a l ：1 4 3 3 ；d a t a b a s e n a m e = c h a n n e l d b ”； 建立数据库连接的硼，提供了一种标识数据库的方法，使相应的驱动程序 能识别该数据库并与之建立连接。 3 ) 连接指定数据库：用d r i v e r m a n a g e r g e t c o n n e c t i o n 0 方法创建连接实例。 c o n n e c t i o nc o n n = d r i v e r m a n a g e r g e t c o n n e c t i o n ( u r l ，u s e r , p a s s w o r d ) ； u s e r 是数据库登录用户名，p a s s w o r d 是用户密码。 电缆沟道监测系统管理软件设计 4 )用c r e a t e s t a t e m e n t 方法创建s t a t e m e n t 对象：该对象对数据库进行查询和更新 等操作。 s t a t e m e n ts t r u t - - c o r m c r e a t e s t a t e m e n t 0 ； s t r i n gs q l = ”s e l e c t 木f o r mr e a l d a t aw h e r ep o i n t l d = 1 ； r e s u l t s e tr s = s t m t e x e c u t e q u e r y ( s q l ) ； 5 )用r e s u l t s e t 对象定位查询结果： r e s u l t s e tr s = s t m t e x e c u t e q u e r y ( s q l ) ；执行数据库查询操作 w h i l e ( r s n e x t 0 获取查询结果集中的字段 ) r s c l o s e ( ) ； 6 )关闭数据库连接： c o n i l c l o s e 0 ； s t m t c l o s e 0 ； 系统包含的数据库公用类有：数据库连接类( d b u t i l j a v a ) 和数据库操作类 ( d b b e a n j a v a ) ，它们为整个系统提供公共服务，所有j s p 页面都能调用它们。 2 5j s p 开发w e b 系统模型介绍 j s p 技术是j s e e 体系的一部分，是目前w 曲开发的首选技术。使用j s p 技术 能开发不同规模的w e b 系统，针对不同的规模有不同的j s p 设计模式，包括：直 接使用j s p 、j s pm o d e l l 和j s pm o d e l 2 。 2 5 1 纯j s p 页面编程 该模式使用j s p 中的脚本标志，直接在j s p 页面中实现系统的业务逻辑、流 程控制和h t m l ，也就是直接使用纯j s p 开发，系统仅有j s p 页面组成，这种模 式使h t m l 和j a v a 代码相混，程序结构较混乱。该模型的处理过程如图2 7 所示。 、 一 数据库操作 客户端w e b 服务器数据库服务器 图2 7 纯j s p 构建的w e b 应用 一 浏览器 - 一 第二章系统所用技术研究 2 5 2j s pm o d e l l ：j s p + j a v a b e a n 编程 m o d e l l 是采用j s p + j a v a b e a n 实现，该模式是j s p 开发的经典模式之一，将业 务逻辑和数据库操作从j s p 页面分离后抽象封装在j a v a b e a n 中1 2 6 1 。然后在j s p 页 面中使用动作标签调用该j a v a 类，从而执行该业务逻辑。该模式中j s p 主要用来 实现页面表现，独自负责处理接入请求，并将处理结果返回客户，j a v a b e a n 用来 完成所有数据的处理，实现表示与内容分离，并能很容易地实现数据库的连接、 数据库常用操作等功能。该模式结构比较清晰，主要用于中小型w e b 应用。具体 处理过程如图2 8 所示【1 4 1 。 ，一、 、一 数据库操作 客户端w e b 服务器数据库服务器 图2 8m o d e l l 构建的w e b 应用 2 5 3j s pm o d e l 2 ：j s p + j a v a b e a n + s e r v l e t 编程 m o d e l 2 采用m v c 结构，m v c t z 7 】是m o d e l v i e w - c o n t r o l l e r 的简写，其中包含 s e r v l e t 、j s p 、j a v a b e a n 技术。v i e w 代表视图，也就是用户见到的j s p 页面，仅向 用户显示相关的数据和接收用户的输入数据；m o d e l 代表模型，用j a v a b e a n 编写， 它接受视图层的请求数据进行处理，并返回最终处理结果：c o n t r o l l e r 代表控制器， 是模型和视图的联系纽带，由一个或多个s e r v l e t 充当，用来从用户端接收请求， 将模型和视图相匹配，交互完成用户的请求1 2 引。 m v c 模式的特点是：它吸取了j s p 和s e r v l e t 两种技术各自的优点，j s p 负责 内容的展示，基本上由纯页面代码构成；而s e r v l e t 负责完成深层次的处理，创建 j s p 页面内没有的处理逻辑，负责处理j a v a b e a n 对象，从s e r v l e t 中提取出动态内 容插入到静态模板，只包含纯j a v a 代码而不包含任何页面代码【7 1 。 m v c 的具体工作过程是：浏览器先将页面请求提交给s e r v l e t 控制器，s e r v l e t 通过调用合适的j a v a b e a n 对请求进行处理，之后用生成的动态响应数据来设置 j a v a b e a n 的属性，j s p 直接读取此属性将动态数据返回客户端页面。处理完用户请 电缆沟道监测系统管理软件设计 求后s e r v l e t 会重新定向到j s p ，如图2 9 所示【1 4 】。 用户请求 ! 浏卜叫 览 ；一 ； 器i 服务器响应； 客户端 2 5 4 两种模式的比较 ：数据厍 一 操作 w e b 服务器数据库服务器 图2 9m o d e l 2 构建的w e b 应用 综上所述，m v c 模型具有以下优点1 4 】【2 8 】： 1 )组件化：用不同的组件实现应用逻辑、处理过程和显示逻辑，三层各司其职， 相互独立，改变其中一个而不会影响其他两个( 或者说影响甚小) ，降低了组件间 复杂的耦合关系，各组件可以独立成一个可重用的组件； 2 )所有的模型和视图都由控制器这一桥梁枢纽连接和调用：控制器可以根据不 同阶段用户的需求确定相应的模型进行开发，同时选择不同视图把处理结