（信息与通信工程专业论文）基于jsp的海洋台站数据动态发布系统的设计与实现.pdf

摘要 “海洋台站多测点智能实时监测系统研究与示范 是国家海洋局温州海洋环境监测 中心站承担的一项海洋公益性行业项目。本文研究的内容是该项目的一个子课题。针对 我国海洋监测站海洋环境监测和预报工作仍然以人工为主、自动化水平低、海洋台站管 理人员不能及时准确地监测海洋参数变化情况等现状，本文设计开发了一套基于j s p 的 海洋台站数据动态发布系统。 海洋台站数据动态发布系统是基于当前流行的b s 架构模式开发的。结合数据动态 发布系统的具体需求，通过对几种主流数据库的比较，选用o r a c l e l o g 作为海洋数据存 储数据库，完成了海洋信息数据库的结构设计，为自动入库的海洋数据提供了存储平台。 通过分析比较常用的o r a c l e 数据库连接方式，采用便捷高效的j d b c 数据访问技术实现 了j s p 页面和数据库服务器的连接。根据海洋台站用户的实际需求，采用j s p 技术，并 结合a j f i x 和j a v a s c f i p t 完成了海洋数据实时显示、海洋历史数据管理、站点配置信息管 理、用户信息管理和站点事件管理五个模块的设计和实现。 为保证数据动态发布系统的跨平台和可移植性，系统软件采用j a v a 语言编写。考虑 到数据动态发布系统后期维护、管理和升级操作的方便性，采用b s 架构模式作为系统 的开发层次模型。为了提高网页的实时响应特性和用户体验，数据动态发布系统部分功 能的实现采用了a j a x 技术。 目前海洋台站数据动态发布系统已经以国家海洋局闽东和温州海洋环境监测中心 作为示范试点投运半年，现场应用表明，该系统有效提高了中心站海洋数据管理模式的 水平和效率。 关键词：海洋环境监测；j s p ；j d b c ：o r a c l e t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o nf o rd a t ad y n a m i cr e l e a s e s y s t e mo fm a r i n es t a t i o n sb a s e d o nj s p l ip i n g ( i n f o r m a t i o na n dc o m m u n i c a t i o ne n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f m ax i g e n g a b s t r a c t “t h er e s e a r c ha n dd e m o n s t r a t i o no fm a r i n es t a t i o n sm u l t i p o i n ta n di n t e l l i g e n tr e a l - t i m e m o n i t o r i n gs y s t e m i sam a r i n ec o m m o n w e a lp r o j e c tw h i c hi su n d e r t a k e nb yw e n z h o u m a r i n ee n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n gc e n t e ro ft h es t a t eo c e a n i ca d m i n i s t r a t i o n t h ec o n t e n to f t h i st h e s i si sas u b - t a s ko ft h i sp r o j e c t a tp r e s e n t ，o u rc o u n t r y sm a r i n ee n v i r o n m e n t a l m o n i t o r i n ga n df o r e c a s t i n gi s s t i l lm a i n l ym a n u a l ，t h ea u t o m a t i o nl e v e li sl o wa n dm a r i n e s t a t i o n su s e r sc a nn o tm o n i t o rt h ec h a n g i n gs t a t u so fm a r i n ep a r a m e t e r si nr e a lt i m ea n d a c c u r a t e l y i nv i e wo ft h i ss i t u a t i o n ，am a r i n es t a t i o n sd a t ad y n a m i cp u b l i s h i n gs y s t e mh a s b e e nd e s i g n e da n dd e v e l o p e db a s e do nj a v as e v e rp a g e s ( j s p ) t e c h n i q u e d a t ad y n a m i cp u b l i s h i n gs y s t e mi sd e v e l o p e db a s e do nt h ep o p u l a rb r o w s e r s e r v e r ( b s ) f r a m e w o r k c o m b i n i n g 、析t l lt h es p e c i f i cn e e d so fd a t ad y n a m i cp u b l i s h i n gs y s t e ma n d c o m p a r i n go fs e v e r a lm a j o rd a t a b a s e s ，o r a c l e l o gi su s e da sm a r i n ed a t as t o r a g ed a t a b a s e ，a n d t h e nt h ed e s i g no fm a r i n ei n f o r m a t i o nd a t a b a s es t r u c t u r ei sc o m p l e t e d ，s ot h a tas t o r a g e p l a t f o r mi sp r o v i d e df o rm a r i n ed a t aa u t o m a t i cs t o r a g e b ya n a l y z i n gt h ec o m m o n l yu s e d o r a c l ed a t a b a s ec o n n e c t i o nm e t h o d s ，t h ec o n v e n i e n ta n de f f i c i e n tj a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ( j d b c ) d a t aa c c e s st e c h n i q u ei su t i l i z e dt oa c h i e v et h ec o n n e c t i o nb e t w e e nj s pp a g ea n dt h e d a t a b a s es e r v e r a c c o r d i n gt ot h em a r i n es t a t i o nu s e r sa c t u a ln e e d s ，j s pt e c h n i q u ec o m b i n i n g w i t ha j a xt e c h n i q u ea n dj a v a s c r i p ti sa d o p t e dt oc o m p l e t et h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f f i v em o d u l e s t h e s ef i v em o d u l e sa r et h er e a l - t i m ed i s p l a yo fm a r i n ed a t a , m a r i n eh i s t o r yd a t a m a n a g e m e n t , m a r i n e s t a t i o n s c o n f i g u r a t i o ni n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t ，u s e ri n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ta n dm a r i n es t a t i o n se v e n tm a n a g e m e n t i no r d e rt oe n s u r ep l a t f o r m - i n d e p e n d e n ta n de a s ym i g r a t i o no fd a t ad y n a m i cp u b l i s h i n g s y s t e m ，j a v ai su s e da ss y s t e ms o f t w a r e sd e v e l o p i n gl a n g u a g e f o rt h ep u r p o s eo ff a c i l i t a t i n g d a t ad y n a m i cp u b l i s h i n gs y s t e m sl a t e rm a i n t e n a n c e ，m a n a g e m e n ta n du p d a t i n g ，b s a r c h i t e c m r em o d e li sc h o s e na ss y s t e m sh i e r a r c h i c a lm o d e l i nv i e wo fi m p r o v i n gd a t a d y n a m i cp u b l i s h i n gs y s t e m sr e a l t i m er e s p o n s ea n du s e r se x p e r i e n c e s ，a j a xt e c h n i q u ei s b r o u g h tt or e a l i z ep a r tf u n c t i o n so ft h es y s t e m s of a r , d a t ad y n a m i cp u b l i s h i n gs y s t e mh a sb e e np u ti n t oo p e r a t i o nf o rh a l fay e a ra tt h e d e m o n s t r a t i o ns y s t e mi nm i n d o n ga n dw e n z h o um a r i n ee n v i r o n m e n tm o n i t o r i n gc e m e ro f t h es t a t eo c e a n i ca d m i n i s t r a t i o n t h ef i e l da p p l i c a t i o ni n d i c a t e st h a tt h es y s t e mc a nw e l l i m p r o v et h el e v e la n de f f i c i e n c yo f t h ec e n t r a ls t a t i o n sm a r i n ed a t am a n a g e m e n t k e y w o r d s ：m a r i n ee n v i r o n m e n tm o n i t o r i n g ；j s p ；j d b c ；o r a c l e 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名：兰1 日期：汐扣年多月弓日 学位论文使用授权书 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者签 指导教师签名： 日期：汐p 年多月弓日 日期：汐加年舌月3 日 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题背景及研究意义 随着近几年陆地资源的开发殆尽，海洋已经成为一个重要的战略资源基地。我国是 一个海洋大国，濒临渤海、黄海、东海和南海，管辖的海域包括领海、专属经济区、大 陆架等约3 0 0 万平方公里，大陆海岸线长约1 8 0 0 0 多公里。目前我国人口已超过1 3 亿， 开发海洋资源来提供更多的食物、矿产和水资源，获取更多的海底油气资源和其它海洋 能源已经成为社会发展的迫切需要。因此，维护和保障国家海洋权益，发展海洋经济成 为沿海国家国民经济的重要支柱，也是我国可持续发展战略的重要组成部分。 近年来随着现代化工农业生产的迅猛发展，大量废水及生活污水排入海洋，导致近 海和港湾的营养化程度日趋严重，由此引发的自然灾害对沿海地区人民生命财产安全和 社会经济发展已造成了很大的危害，进而对国家的经济建设也产生了不良影响。在这种 严峻的形势下，迫切需要我们研制出有效的海洋环境实时监测及海洋灾害智能预警系 统，提高我国海洋环境的监测、预测和预报能力，为维护海洋权益、保护海洋环境、开 发海洋资源、减轻海洋灾害损失提供了准确而可靠的服务。 我国政府确立了国家“十五 攻关计划，对海洋监测给予高度的重视。随着近几年 检测技术、自动化技术、计算机和通信技术的日趋成熟，研制新型高效的海洋监测信息 系统也有了有力的技术保障。在这种背景下，研制海洋监测信息系统成为国家海洋开发 战略部署和社会发展的迫切需要i l j 。 福建省闽东海洋环境监测中心于2 0 0 0 年2 月成立，闽东海洋环境监测中心站主要 负责福建闽江口及以北沿海海洋环境监测站的管理和建设：所辖海区的海洋环境监测及 预报工作；所辖海区海洋灾害调查及资料的存档上报等工作。闽东海洋监测中心的行政 业务体系如图1 1 所示，目前，各海洋环境监测站的观测项目主要有： ( 1 ) 北碥海洋环境监测站：海面能见度、气温、湿度、气压、降水量、风向风速、 海浪等。 ( 2 ) 三沙海洋环境监测站：潮汐、风向风速、气压等。 ( 3 ) 连江海洋环境监测站：连江下属测点有北茭和长门，主要的观测要素有海面 能见度、气温、湿度、气压、潮汐、降水量、风向风速，今后计划增加海浪观测。 ( 4 ) 福鼎海洋环境监测中心站：福鼎下属测点有沙埕、秦屿和台山，主要的观测 要素有水温、盐度、潮汐、气温、湿度、气压、降水量、风向风速等。 第1 章绪论 图1 - 1闽东海洋监测中心的行政业务体系结构 f i 9 1 - 1 a r c h i t e c t u r eo fa d m i n i s t r a t i v ed e v i lf o rm i n d o n gm a r i n em o n i t o r i n gc e n t e r 本课题针对闽东海洋环境监测中心的实际情况，开发基于闽东海洋环境预报台各海 洋台站的数据动态发布系统。该系统针对闽东地区海洋环境参数实时监测的需要和海洋 预警的实际需求，结合现有的成熟理论和技术成果，最终建立起自动存储传输、处理和 分析海洋数据，数据产品可以自动发布的智能化海洋监测信息系统。本课题的研究成果， 对加强我国东海海域自然灾害的赈灾减灾工作及海洋环境保护工作有重要的实用价值： 对海洋监测信息系统的研究和发展有重要的借鉴和指导意义；并为各级政府部门合理开 发利用海洋资源，维护海洋权益和保护海洋环境等重大决策提供准确可靠的科学依据， 因此本课题的研究成果在海洋环境领域推广应用的产业化前景非常乐观【2 ，3 1 。 1 2 课题的研究现状 1 2 1 海洋监测信息系统研究现状 世界各国都特别重视海洋灾害的预报工作。从2 0 世纪7 0 年代起，美国、加拿大和 欧共体等国家就已经开始研究海洋的自动监测技术，经过多年的发展它们在海洋监测技 术领域已经走在世界的前列。 2 0 世纪8 0 年代初，美国建立了海洋环境数值预报系统，该系统可以预报海湖和陆 上由飓风而引起的风暴潮，在海洋的防灾预报中发挥了重要的作用。进入2 1 世纪之后， 针对各种频发的海洋自然灾害，美国国家海洋大气局建立起其对应的专题信息系统。诸 如，墨西哥湾西部和北部溶解氧监测信息系统、密西西比湾卡特里娜飓风生态影响信息 系统、国家沿海监测信息系统等。这些系统采用先进的g i s 技术和卫星遥感结合形成了 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 立体的海洋监测体系，几乎交叉覆盖了整个美国沿海，系统提供的海洋实时数据为其灾 害预警提供了有力的技术支持。 欧洲的国家研制了综合的海洋环境资源信息平台r o s e s ( r e a l t i m eo c e a ns e r v i c e f o re n v i r o n m e n ta n ds e c u r i t y ) 。该平台通过现场的监测系统获取实时海洋监测数据，为海 洋监测提供了丰富的数据产品和服务。目前r o s e s 平台已经对欧洲七个地区的有害藻 华灾害进行了监测，将来还有可能会拓展到整个欧洲。 联合国教科文组织政府海洋学委员会建立了全球海洋监测系统g o o s ( g l o b a lo c e a n o b s e r v i n gs y s t e m ) ，该系统为海洋资源的合理开发和保护、海洋预报和研究、控制海洋 污染、制定海洋和海岸带综合开发和整治规划等提供了长期和系统的资料。目前g o o s 己经成为联合国教科文组织政府间海洋学委员今后一个时期乃至下一个世纪的重点计 划i t , 3 1 。 在海洋监测领域，国内的研究起步相对较晚，海洋科学与技术的综合实力与其他海 洋强国之间还存在很大的差距。目前，我国大部分海洋监测站仍然以人工监测为主，国 内自主研发的海洋监测设备缺乏成果的标准化鉴定，所以，仅国外产品就能占据到国内 高档海洋仪器市场的9 5 ，但由于价格因素和地域、气候方面的差别，许多国外的设备 并不完全适合我国的国情【l j 。 近几年，国内的很多相关学者对建设符合我国国情的海洋监测信息系统做了很多有 意义的工作，为我国海洋监测的信息化作出了有益探索。石绥祥等于2 0 0 1 年引入了 w e b g i s 技术，目前该技术已应用于国家海洋局来提供海洋信息的共享服务。很多学者 在之后的几年对w e b g i s 技术在海洋信息共享平台建设中的应用进行了更加深入的研 究，也取得了一些可喜的成果。但是，目前海洋数据的共享渠道仍然不畅，国内海洋监 测信息系统尚未形成有效的共享机制，与国外相关领域的技术水平相比尚有比较大的差 距，未能实现实时数据的共享，这些监测信息系统自成体系而且没有统一的数据结构， 实时信息监测和智能实时预警技术在国内的研究也相对滞后0 , 4 l 。 1 2 2w e b 数据库技术研究现状 为了解决上述问题，更好地实现海洋数据资源的共享，w e b 数据库技术逐步引入到 海洋监测信息系统中。w e b 数据库是海洋监测信息系统进行数据产品发布的源泉，w e b 与数据库技术的结合集中了w e b 和数据库的优点，用户通过w e b 数据库技术可以方便 的在浏览器上浏览检索数据库信息。通过w e b 访问数据库的优点有以下几点。 3 第l 章绪论 ( 1 ) 无需开发数据库前端，使用现成的网络浏览器软件，统一的界面可以减少用 户的培训费用。 ( 2 ) 开发维护较为简单，有统一的标准，而且易于升级。 ( 3 ) 系统移植方便，可跨平台应用。 综上，开发基于w e b 的海洋数据管理和发布系统势在必行，数据库技术更是需要 和w e b 技术结合，才有更为广阔的前景。单纯的客户机服务器模式已难以满足大范围 海洋信息共享的需要，越来越多传统的海洋信息管理系统在向w e b 平台移植。因此， 目前采用何种技术和设计模式来建立安全可靠、跨平台而且高效的海洋信息管理系统成 为一个重要的研究课题。 近年来，比较流行的网络应用程序的开发技术有以下几种：c g i 、a s p 、p h p 和j s p ， 这些开发技术各有其优缺点。c g i 使用最早，但开发复杂而且性能较差。a s p 采用c o m 技术，在灵活易用和适用性等方面有很好的应用，利用a s p 可以产生运行动态交互的、 高性能的w e b 服务应用程序。p h p 是一种跨平台的服务器端的嵌入式脚本语言，它借用 c 、j a v a 和p e r l 语言的语法，并结合p h p 的特性，使w e b 开发者能够快速地写出动态 生成页面。j s p ( j a v as e r v e rp a g e ，j a v a 服务器网页) 是2 0 世纪9 0 年代开始出现的新技术。 j s p 扩展能力强，有很高的开发运行效率，加之j s p 技术规范的公开，近年来得到了飞 速的发展。在国外，j s p 已经作为很多网络应用程序的开发工具，国内越来越多的网站 也在关注j s p 。与a s p 和p h p 相比，j s p 较显著的特点有：真正的跨平台性；支持各种 类型的数据库；运行效率高；是开放的技术，标记可扩充【5 1 。 基于j a v a 的j s p 技术是一种有效而且简便的动态网页编写技术，可以增强网页程序 的独立性、兼容性和可重用性。与其他网络应用程序开发技术相比较，j s p 技术有着更 广阔的发展前景。 1 3 课题研究的主要内容 海洋台站多测点智能实时监测系统研究与示范是国家海洋局温州海洋环境监测中 心站承担的一项海洋公益性行业项目。项目的目标旨在建立一套完整的海洋台站无人值 守数据采集管理及信息动态发布系统，该系统能够自动连续监测海洋环境参数，自动存 储、传输数据，并在数据库服务器上完成对数据的处理和分析，最终的数据产品通过网 站自动发布来共享的智能化海洋监测信息系统。海洋台站数据采集和管理系统基本可分 为数据采集子系统、数据管理子系统、数据产品子系统。该三个子系统涵盖了数据采集 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 接收、数据处理、网页发布和数据上传的整个信息系统的流程，该系统的整体构成框架 如图1 2 所示。 数据 图1 - 2 海洋台站数据采集和管理系统整体框架 f i g l - 2 g e n e r a lf r a m e w o r ko fm a r i n es t a t i o n sd a t aa c q u i s i t i o na n dm a n a g e m e n ts y s t e m 本文研究的内容是该项目的一个子课题。针对我国海洋监测站海洋环境监测和预报 工作仍然以人工为主，自动化水平低，海洋台站管理人员不能及时准确地监测和掌握海 洋参数变化情况的现状，本文设计开发了一套基于j s p 的海洋台站数据动态发布系统。 本文做的主要工作如下： ( 1 ) 查阅国内外相关资料，对目前海洋监测技术及海洋监测信息系统的发展状况 作详细了解，并以此为基础进行详细的功能需求分析，参与完成海洋监测信息系统集成 架构的设计。 ( 2 ) 选择合适的操作系统和数据库平台，熟悉各海洋监测前端的监测要素，参与 规划建立中心站数据库，完成海洋参数存储和用户管理系统的开发。 ( 3 ) 详细了解目前主流的w e b 数据库开发技术，在完成中心站数据库建设的前提 下，基于b s 层次模型，选用可跨平台的j s p 技术和目前较为流行的w e b 应用服务器 t o m c a t 完成海洋台站数据动态发布系统的开发，方便系统管理员、台站管理员和上级 部门用户对海洋数据的综合管理。 根据上述研究内容，本文的章节安排如下： 第l 章，主要讲述课题背景及研究意义，所研究问题的国内外现状以及本文的主要 研究内容、方案。 第2 章，主要介绍并确定系统的开发平台和关键技术的选择，包括w e b 数据库技 5 第1 章绪论 术、j s p 技术和a j a ) ( 技术等。 第3 章，主要介绍系统的总体设计，包括系统的总体功能模块、系统的运行环境配 置和数据库连接模块及数据库设计等。 第4 章，主要完成系统功能模块的详细设计，包括用户登陆界面、实时和历史数据 的查询、用户管理模块和事件管理模块等。 第5 章，主要完成系统的发布部署和综合测试，确定系统的改进目标。 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第2 章系统开发平台及技术选择 蓬勃发展的w e b 技术是目前较好的一种信息发布途径，它有实用性和易用性的特 点。近年来发展起来的基于w e b 模式的数据库应用系统能充分发挥数据库高效的数据 存储和管理能力，它将客户端融人统一的w e b 浏览器，为i n t e m e t 用户提供使用简便且 内容丰富的服务。本章主要比较分析目前主流的几种主流的w e b 数据库开发技术， 并结合项目的具体需求来确定海洋台站数据动态系统开发所选用的层次模型和主要的 开发技术。 2 1w r e b 数据库 海洋台站数据动态发布系统的设计是基于w e b 数据库技术开发设计的。系统的设 计充分发挥了w e b 数据库的优势，客户端使用现成的网络浏览器软件，后台以数据库 服务器作支撑，海洋台站用户通过统一的网络浏览器就可以方便地浏览数据库中存储的 海洋数据。 2 1 1w e b 数据库体系结构 基于w e b 的分布式系统有两种典型的架构模式：b s 结构和c s 结构。下面我们介 绍这两种结构的优缺点，并根据海洋台站和数据发布系统的实际需求选择合适的w e b 开发模式。 图2 1b s 体系结构 f i 9 2 - 1 a r c h i t e c t u r eo fb s b s ( 浏览器服务器) 是b r o w s e r s e r v e r 的缩写。b s 是三层体系结构，它要求客户只 需安装一个浏览器( b r o w s e r ) ，如i n t e m e te x p l o r e r 或n e t s c a p en a v i g a t o r 等。客户端通过 浏览器将请求发送给w e b 服务器，w e b 服务器负责与后端服务器进行数据通信。b s 体系结构如图2 1 所示。 c s ( 客户端朋艮务器) 是c l i e n t s e r v e r 的缩写。c s 是两层结构平台模式，c s 结构要 求客户端要安装指定的软件，客户端负责执行前端的数据处理，服务器负责后端的数据 7 第2 章系统开发平台及技术选择 处理。c s 的体系结构如图2 2 所示。 图2 - 2c s 体系结构图 f i 9 2 - 2a r c h i t e c t u r eo fc s b s 结构和c s 结构有着本质的不同，在进行软件规划的过程中，需要进行恰当的 选择。这两种结构的优缺点如表2 1 所示。 表2 - 1b s 结构和c s 结构优缺点比较 t a b l e2 - 1 a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e so fb sa n dc s 比较项 b sc s 服务器负荷量大小 维护费用小大 升级方便性 容易困难 安全性高低 动态网页主流开发技术j s p 、a s p 、p h p 等语言都是基于b s 结构开发系统软件的 技术，由于i n t e m e t 的迅猛发展，b s 结构凭借其自身的技术优势逐渐成为软件结构的 主流模型【羽。基于b s 结构的技术优势，海洋台站数据动态发布系统选用b s 作为系统 开发的架构模式。 2 1 2w e b 数据库访问技术 在海洋台站数据动态发布系统的设计过程中，w e b 前台与数据库服务器的连接实现 是很关键的一步，在第三章中会有比较详细的介绍。本小节介绍一下w e b 数据库访问 的优点及常用的几种数据库访问技术，并将这些访问技术的优缺点作一个简单比较，结 合数据发布系统的具体需求，确定采用的数据库访问技术。 传统的数据库系统访问方法借助于特别开发的客户端，应用程序不仅不能跨平台运 行，实现起来也比较困难。针对传统数据库访问方法的缺点，w e b 数据库访问技术提供 了较好的解决办法，与传统方式相比，w e b 数据库访问技术有以下几个优点【9 ，o l 。 ( 1 ) 通过浏览器访问，无需安装特别开发的客户端软件 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 用w e b 技术访问数据库，不需要开发专用的客户端程序，可以直接使用现成的浏 览器软件。这样不仅界面统一，而且减少了培训所花费的大量时间和费用，用户无需安 装客户端软件就能随时而且方便地访问到数据库的信息。 ( 2 ) 访问标准统一，系统开发维护比较简单 开发者甚至只需要学习h t m l 一种语言，使用者只需要学习一种浏览器界面，就 可以使用w e b 技术访问数据库。通过浏览器界面访问数据库，开发维护人员只需要在 数据库服务器上做好相关的更新维护工作，用户就可以通过浏览器感受到界面的变化和 功能的扩展，不需要进行客户端的更新，这样使得系统开发维护的工作大大减轻。 ( 3 ) 跨平台支持 几乎在各种操作系统上都有现成的浏览器可供使用，为一个服务器书写的h t m l 文档可以被几乎所有平台的浏览器浏览，w e b 技术开发的系统具有良好的跨平台支持能 力。 最早通过浏览器访问数据库的唯一渠道是c g i ( c o m m o ng a t e w a yi n t e r f a c e ，公共网 关接口) 方式，随后出现了基于服务器扩展的a p i ( 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 ，应 用程序接口) 技术和o d b c ( o p e nd a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，开放式数据库互联) 、j d b c ( j a v a d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，j a v a 数据库互联) 等技术，后来又出现a s p ( a c t i v es e r v e r p a g e ) a s p n e t 等技术1o 1 ，下面对以上几种数据库访问方式做一个简单的介绍和比 较。 ( 1 ) c g i 技术 最早普遍使用的w e b 数据库访问技术是c g i 技术，即公共网关接口。它是w e b 服 务器与外部应用程序交互的一个标准接口，开发人员可以使用任何一种w e b 服务器的 内置语言编写c g i 。c g i 应用程序可通过数据库的a p i 与数据库服务器等外部的数据源 进行通信，还可完成客户端与服务器的交互操作。按照c g i 编写的程序可以扩展服务器 的功能，完成服务器本身所不能完成的工作。c g i 的跨平台性能也很好，但其缺点是每 个c g i 的应用程序一般都是一个独立的可执行程序，它会与w e b 服务器上的其他进程 争夺处理器的资源，导致服务器运行速度减慢，c g i 的开发也较为复杂，并且不具备事 务处理功能，这些缺点在一定程度上限制了它的应用推广。 ( 2 ) a p i 技术 为克服c g i 的局限性，出现了基于服务器扩展的a p i 结构。w e ba p i 应用程序通 常以d l l ( d y n a m i c a l l yl i n k e dl i b r a r y ，动态链接库) 的形式提供，只有通过这种库，应 9 第2 章系统开发平台及技术选择 用程序才能连接和使用数据库引擎。对于特定的数据库产品，应用程序对动态链接库的 调用是专用的，每种数据库系统都有属于自己的专有调用a p i 的接i ：1 ，如对s q ls e r v e r 设计的a p i 程序就不能用它访问o r a c l e 或i n f o r m i x 数据库。 a p i 与c g i 作用相似，它们都是依靠交互式主页获取用户输入信息，交给服务器的 后台处理，但在实现机制上两者却大相径庭。c g i 的应用程序一般都是可执行程序，而 a p i 的应用程序是以驻留在w e b 服务器上的动态链接库( d l l ) 的形式存在的。与c g i 相 比而言，a p i 应用程序与w e b 服务器的结合更为紧密，运行效率高而且占用的系统资源 也要小很多。但a p i 也有它致命的缺点，开发a p i 的应用程序比开发c g i 程序要复杂 的多；各种服务器的a p i 之间缺乏统一的业界标准，因此兼容性很差。所以，a p i 应用 程序往往只能工作在专用的操作系统和w e b 服务器上。 ( 3 ) o d b c 技术 a p i 与w e b 服务器的紧密结合使其性能较高一些，但利用底层的a p i 开发数据库 访问程序仍然存在困难，因此一般使用基于底层a p i 的高层数据库编程接口，这就是我 们所说的o d b c 技术。o d b c 最显著的优点就是用它生成的应用程序与数据库本身或 数据库的引擎是无关的。o d b c 可以使程序员不需要了解数据库产品的细节就能方便地 编写访问各d b m s 厂商的数据库应用程序。许多服务器的扩展程序都包含o d b c 层的 系统结构。o d b c 是为调用关系数据库统一途径的一类a p i 接口，o d b c 对多种不同类 型数据库产品的适用性使其成为服务器扩展程序开发者们理所当然的选择。 ( 4 ) j d b c 技术 j a v a 数据库互联( j d b c ) ，为数据库开发应用供了标准的应用程序编程接1 3 。j d b c 与o d b c 相似，是一种用于执行s q l 语句的j a v a 应用程序接e l ( j a v aa p i ) ，它规定了 j a v a 与数据库的交互作用方式。j d b c 是由一组用j a v a 语言编写的类与接口组成的，采 用j a v a 和j d b c 编写的数据库应用程序具有平台无关的特性，程序员在不需要为每一种 数据库平台编写不同的应用程序的情况下，就可以很容易用s q l 语句访问任何商用数 据库u 2 1 。 j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 技术是在j a v aw e b 技术的基础上发展起来的。j s p 技术是 由s u n 公司倡导的一种动态网页标准，它在w e b 服务器端编译执行，其脚本语言是j a v a ， 利用j s p 技术创建的w e b 应用程序可以实现动态和静态页面的分离，并且具有脱离硬 件平台束缚、编译后运行等优点，j s p 已成为i n t e m e t 上主流的w e b 技术之一，鉴于j s p 技术的诸多优点和广泛应用，我们将在下一小节中做具体的介绍。 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 ( 5 ) a s p 技术 a s p 是由m i c r o s o f t 公司推出的一个基于w e b 服务器端的开发环境，a s p 的主要特 性是能把h t m l 、脚本、组件等有机组合在一起，形成一个能在服务器上运行的应用程 序，并将按照用户要求专f - 铝o 作的标准h t m l 页面发送给客户端的浏览器，利用a s p 可以产生运行动态的、交互的、高性能的w e b 服务应用程序。用户使用浏览器请求a s p 主页时，w e b 服务器响应该请求并调用a s p 引擎来执行a s p 文件，解释其中的脚本语 言( j a v a s c f i p t 或v b s c r i p t ) ，由数据库访问组件a d o ( a c t i v e xd a t ao b j e c t s ) 完成对数据库 的操作，最后a s p 生成包含有数据查询结果的h t m l 主页返回客户端的浏览器显示f 1 3 1 。 开发者不必考虑浏览器是否支持a s p ，因为a s p 中的命令和s c d p t 语句都是由服 务器来解释执行的，同时因为它是在服务器端执行，开发者也不必担心别人下载程序来 窃取编程逻辑，从而保护了开发者的利益。 ( 6 ) a s p n e t 技术 a s p n e t 是由n e tf r a m e w o r k 提供的类库构建而成的，它提供了一个w e b 应用程 序的模型，利用该模型构建w e b 应用程序将会变得十分容易。a s p n e t 控件集封装了 公共的、用于h t m l 用户界面的各种小组件，开发人员可以直接使用这个控件集。运 行在w e b 服务器上的这些控件，将用户界面转换成h t m l 格式文件后再发送给浏览器。 在服务器端，控件将面向对象的编程模型呈现给w e b 程序开发人员。a s p n e t 还提供 了一些可以减少开发人员编写的代码量的基本结构服务( 像会话状态管理和进程循环) ， 这些服务使应用程序的可靠性大大提耐1 0 , 1 4 1 。 2 2j s p 技术 除了早期的c g i 外，目前主流的动态网页技术有j s p 、a s p 和p h p 等。j s p 以j a v a 为基础，良好的跨平台性和安全性使其成为动态网页开发技术的主流趋势，尤其是电子 商务类的网站，都采用j s p 技术。经过分析比较，鉴于j s p 的技术优势，在本系统中选 用j s p 作为系统的主要开发语言。下面将详细介绍一下j s p 的工作原理、主要技术及其 优势。 2 2 1 j s p 工作原理及主要技术 在系统开发中，系统前台和数据库的连接以及数据库中数据的提取和在网页上的显 示是分别使用j s p 技术中的j a v a b e a n 组件和s e r v l e t 技术来实现，下面将会详细介绍这 第2 章系统开发平台及技术选择 两种技术和j s p 页面的工作原理。 j a v a b e a n 是j a v a 的可重用组件技术，它实质就是一组j a v a 类，j a v a 为这些类规定 了一个接口格式，以便底层行为及继承能把这种类看做标准的j a v a b e a n 组件进行构造。 j a v a b e a n 用来完成执行复杂的计算任务，或负责与数据库的交互以及数据提取等。 j a v a b e a n 的组成主要包括属性、方法和事件处理器。标准的j a v a b e a n 有一个默认不带 参数的构造方法，在j s p 页面里可通过使用标签 仓 j 建一个j a v a b e a n 实例， 在标签内可以指定j a v a b e a n 的名称和作用范围。 j a v a b e a n 可分为可视j a v a b e a n 和非可视的j a v a b e a n 。可视j a v a b e a n 主要用于a w t ( a b s t r a c tw i n d o wt o o l k i t ，抽象窗口工具包) 环境下，在j s p 中主要使用非可视组件。 在j s p 中，j a v a b e a n 一般用来封装操作数据库的代码，只需要修改j a v a b e a n 文件就可 以改变要访问的数据库。基于j a v a b e a n 的开发模式如图2 3 所示，在该模式下，j a v a b e a n 负责封装底层的数据库操作，包括数据库的交互及对数据的简单处理 1 5 , 1 6 1 ，j s p 主要负 责为浏览器提供了访问服务器的接口，包括页面的表示等。j s p 页面接受来自客户端的 请求，然后调用j a v a b e a n 来实现与数据库的交互，并将处理结果返回给客户端。通过 该模式实现了业务逻辑处理和页面显示的分离，还有j a v a b e a n 组件的可重用性，使整 个程序的开发效率提高了很多。 图2 3 基于j a v a b e a n 的开发模式 f i 9 2 - 3d e v e l o p m e n tm o d e lb a s e do nj a v a b e a n j a v as e r v l e t 实质是一种小型j a v a 程序。s e r v l e t 与j s p 提供的功能大多数是类似的， 但实现的方式不同。j s p 通常是h t m l 代码中嵌入少量j a v a 代码，而s e r v l e t 全部由j a v a 写成并生成h t m l 。 s e r v l e t 通过创建框架来扩展服务器的能力，从而提供在w e b 上的请求响应服务。 服务器接收客户机的发送请求，然后将请求信息发送给s e r v l e t ，并通过s e r v l e t 建立服 务器返回给客户机的响应。s e r v l e t 在客户机第一次请求服务或启动w e b 服务器时自动 装入。s e r v l e t 装入后，继续运行直到其它客户机发出其他请求。s e r v l e t 可完成下面的功 1 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 能： ( 1 ) 创建并返回一个包含基于客户请求的动态完整h t m l 页面。 ( 2 ) 创建可嵌入到现有h t m l 页面中的一部分h t m l 片段。 ( 3 ) 与其它服务器资源( 包括基于j a