（机械设计及理论专业论文）基于j2ee中间件的作业与考试系统的研究与实现.pdf

摘要 在线考试问题是现代远程教育中的关键问题之一，对于现代远程 教育的发展有着非常重要的影响，对于保证教育质量和提高工作效率 也有非常重要的作用。 如何利用先进的技术设计并开发可靠稳定的考试系统是构建作 业与考试系统的关键，使用中间件开发基于w e b 的系统将成为软件 开发的一个重要主流，因为中间件具有一次开发到处使用的优点。本 文主要从阐述了如何利用基于j 2 e e 的中间件的技术开发一个性能优 化、可扩展性强和安全可靠的系统，其中e j b 层的设计和开发是系统 的核心，文章主要从e j b 的结构，分类，性能以及设计和开发等方面进 行了论述。 论文分五部分论述了e j b 层的实现方案。论文首先说明了作业与 考试系统的意义以及系统的功能。接着如何使用j 2 e e 技术来构架整 个系统，说明了系统的结构以及e j b 层和其他层次的关系和连接机 制。然后论文论述了核心层e j b 层的设计方案的选择原因以及应用的 设计模式，这些设计方案的选择都是根据项目中实际的需要。最后论 文分析了在e j b 层的实现和测试中应注意的问题。 作者参与了作业与考试系统中作业管理模块研发的全过程，并负 责其中的模块系统设计和g j g 层的实现和测试，实践证明这是一个行 之有效的开发过程。论文中关于e j b 层开发的研究对于其它j 2 e e 系 统的开发也会有重要的指导和借鉴意义。 关键词：远程教育j 2 e ee j b 中间件设计模式 a b s t r a t o n l i n ee x a m i n a t i o ni so n eo f t h ek e y p r o b l e m si nm o d e m d i s t a n c e e d u c a t i o na n dh a s g r e a t i n f l u e n c e u p o nt h ed e v e l o p m e n t o fm o d e m d i s t a n c ee d u c t i o na n dt h ei m p r o v e m e n to ft h ee d u c a t i o nq u a l i t ya n d w o r k i n ge f f i c i e n c y h o wt ou s ea d v a n c e dt e c h n o l o g yd e s i g na n dd e v e l o pr e l i a b l ee x a m s y s t e mi st h ek e yp r o b l e m o f c o n s t r u c t i n gh o m e w o r k a n de x a m s y s t e m u s i n g m i d d l e w a r et od e v e l o pw e b b a s e ds y s t e mh a sb e c o m e ai m p o r t a n t i n m n s t r e a mi ns o f t w a r e d e v e l o p m e n t b e c a u s em i d d l e w a r eh a st h e c h a r a c t e r i s t i c o f “d e v e l o p e d o n c ea n du s e de v e r y w h e r e ”t h ep a p e r m a i n l yi l l u s t r a t e dh o w t ou s i n gm i d d l e w a r eo fj 2 e et e c h n o l o g yd e s i g n a n dd e v e l o paw e b b a s e ds y s t e mw i t hh i g np e r f o r m a c e ，e x p a n s i b i l i t ya n d r e l i a b l i t y t h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to f e j bl a y e ri st h ec o r eo ft h e s y s t e m ，s ot h ep a p e r i l l u s t r e dt h es t r u c t u r e ，t y p e s ，p e r f o r m a n c ea n dd e s i g n n f f t r t h ep a p e ri l l u s t r a t e dt h es c h e m eo fr e a l i z a t i o no ft h ee j bl a y e ri n f i v ep a r t s f i r s t ，t h ep a p e ri n t r o d u c e dt h em e a n i n go f t h eh o m e w o r ka n d e x a ms y s t e ma n dt h es t r u c t u r ea n df u n c t i o no ft h es y s t e m t h e nt h e p a p e r i l l u s t r a t e dh o w t ou s ej 2 e et e c h n o l o g yt oc o n s t r u c tt h es y s t e ma n d e x p l a i nt h es t r u c t u r eo f t h es y s t e ma n dt h er e l a t i o n s h i po fe j b l a y e rw i t h o t h e rl a y e r s t h ep a p e ra l s oa c c o u n t e df o rt h ed e s i g ns c h e m ao f t h ee j b 1 a y e r a n di t sr e a s o n s a l lt h e s e d e s i g n s w e r eb a s e do nt h ea c t u a l r e q u i r e m e n t o ft h ep r o j e c t a tl a s t ，t h ep a p e ra n a l y z e dt h ei m p o r t a n t p r o b l e m s i nt h ec o d i n ga n d t e s t i n g t h ea u t h o rj o i n e dt h ew h o l ed e v e l o p m e n tp r o c e s so ft h eh o m e w o r k m a n a g e m e n t m o d u l ei nt h es y s t e ma n dw a si nc h a r g eo f t h ed e s i g no ft h e s y s t e ma n dr e a l i z a t i o n o ft h ee j bl a y e r t h ep r a c t i c ep r o v e dt h a tt h e d e s i g ns c h e m aw a sa ne f f e c t i v eo n e t h er e s e a r c ho f t h ed e v e l o p m e n to f t h ee j bl a y e ri nt h ep a p e ri su s e f u lt ot h ed e v e l o p m e n to fo t h e rs y s t e m b a s e do nj 2 e e k e y w o r d s ：d i s t a n c ee d u c a t i o n ，j 2 e e ，e j b ，m i d d l e w a r e ，d e s i g np a t t e r n s 独创性( 或创新性) 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，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机 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了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处 本人签名：鸯鑫 本人承担一切相关责任。 日期：丝丝! ： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电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北京邮电大学。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，允许学位论文被查阅和借阅； 学校可以公布学位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、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：垄盎日期： 导师签名： 二左建 日期： 二一咿3f 迦竺。2 ：型： 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 1 1 论文背景 第1 章绪论 随着计算机技术和网络技术的迅速发展，人们的信息交流变得更加迅速及时， 教育的过程实质是信息传递和接受的过程，因此信息技术日益发达的今天教育方式也 相应的发生了改变。 在传统教育方式中，以教师为中心，以教材为核心，学生在预定的时间集中到 预定的地点，进行统一的讲解，即“教师一教材一学生”的形式。而现代远程教育则 以学生为核心，不受时间、空间、距离的限制，它包括教育资源、学生、网络等三部 分。 现代远程教育利用的是现代教育手段，通过网络将内容以数据的形式传送到学 生的设备上，这些内容包括视频、音频、图片、文字等。同时，也用上述形式接受学 生的问题，并进行回复。网络在教育资源和学生之间架起沟通的桥梁，这样学生就可 以实时或非实时地接受教育。与传统的广播教学、电视教学等远距离教学不同，现代 远程教育以素质教育和灵活多样的个性化发展为教育目标，用网络形式进行教学活 动。学生能够登陆网络，就可以不受时间、地点的限制接受教育。现代远程教育将现 行的常规教育和传统教育相融合，逐步成为与信息社会发展相适应的教育形式。 作业与考试管理系统是“十五”国家科技攻关计划一一网络教育关键技术及示 范工程项目组下的其中一个课题，该课题是开发一个与课件联系紧密和基于w e b 的多 媒体作业管理工具和考试管理工具，将支持大规模的在线学习和考试。 1 2 作业与考试系统的意义 1 2 1 国内外研究开发的现状及趋势 现在世界范围内远程教育和网上大学正在蓬勃兴起，网上教育支撑系统也层出 不穷，但考试管理系统和作业管理系统还不能适应目前的需求。 从国内角度来说，1 9 9 6 年国家批准清华大学、北京邮电大学、浙江大学和湖南 大学四所院校进行网上大学试点，并初步取得了成功。随后国家又批准了4 0 余院校 开展远程教育。国内许多大学在开展本校网上教育的同时开发了一些网上教学支持平 台，特别是一些支持教学的智能工具和效率工具。比如，北京邮电大学的网络交互多 媒体课件制作工具、网上考试系统、作业提交系统、校园管理系统等。但在对现有的 网上大学进行了解后，发现整个教学环节中作业和考试管理相对薄弱。在作业管理方 面提供的仅仅是简单的作业发布功能，作业的提交大多数通过m a i l 实现，不利于教 师的批改；网上考试只限于一些小型的自测，大规模的考试还是基本保留在教室中。 从国外的情况来看，在美国，每年大约有近1 ，7 0 0 万人通过网络接受教育和培 训；在欧洲，网络教育规模也很大，巨大的需求推动了网上教育业的快速发展。目前， 在国际市场上比较著名的网上教育软件产品有：l o t u s 公司的l e a r n i n g s p a e e 、英属 哥伦比亚大学计算机科学系开发的w e b c t 、w b ts y s t e m 公司的t o p c l a s s 和加拿大 s i m o nf r a s e r 大学开发的v i r t u a l u 等。美国的n t u 、英国的o p e nc o l l e g e 都是十 分典型的网络教育示例。整体来说，国外的网上考试和作业有一定的优势，但在师生 交互、作业管理上还是停留在基于b b s 、m a i l 的异步方式，一定范围内的考试采用的 技术还停留在局部范围内基于c l i e n t s e r v e r 结构的应用程序，真正应用性很好的作 业和考试管理工具也还没有出现。目前国际上网络教育发展的趋势向双模式的方向发 展，即采用虚拟校园和实际学校相结合的方式。从技术上看将以增强网络学习的交互 性为主，例如网络授课、虚拟实验、网络课程制作、教育代理工具。在学习中突出协 同学习、团队学习。在管理上体现出对学生的学习行为管理、智能的网络课程管理等。 目前各国都在加紧研制新一代远程教学系统，它的目标是提供更好的系统交互 能力、网络服务质量和系统可扩展性。新一代的远程教学系统将在i n t e r n e t 上运行 动态实时多媒体信息，实现虚拟沉浸式交互环境，通过广域网大规模地进行实时网上 授课和优质课程的视频点播。新一代远程教学系统的网络传输结构将具有很强的可扩 展性和不同系统间的互操作性。教育信息内容从简单的文件系统组织向教育信息资源 库建设发展，从以课程教学内容向以学科体系为出发点构建教学内容过渡。学习软件 将体现学习者主动学习、个性化学习和探索性学习的新型教学思想。网络教育软件组 件库技术和课件自动生成工具将使得规模化和产业化制作网络教育软件产品成为可 能。教学过程监督、管理、评价和网络教育系统的组织、实施、安全控制、管理将得 到一体化设计和实施。 许多国际组织和机构已被视为网络教育的先驱。其中赢利性机构如菲尼克期大 学、c a l i b e r 教育网络公司：美国州政府和系统性区域组织如加利福尼亚虚拟大学、 密执安虚拟大学；美国地区联盟如西部州长大学、南部地区电子学校：其他国际机构 和组织如英国开放大学、香港公开大学、澳大利亚开放教育机构、开放教学服务机构； 网络教育机构如跨国教育( g a t e ) 全球联盟、加拿大远程教学协会、澳大利亚开放和 远程教学协会、美国远程教学协会、西方教育通信合作组织等。 2 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 1 2 2 研究开发的必要性及意义 发展网络教育在当前历史时期具有非常重要的意义，教育部在“面向2 l 世纪教 育振兴行动计划”中决定，实施现代远程教育工程，在未来的三年中中央政府将集中 投入相当数量的资金，并广泛吸取地方、企业、个人的资金和力量共同完成现代远程 教育框架的构建。网络教育在2 1 世纪将成为教育的重要模式。 网络教育是计算机、互联网和多媒体技术相结合为代表的信息技术在现代教育 学思想的指导下对传统教育模式的革新。它是一种全新的教育模式，是教育的革命。 它的最终目标是构建我国的终身教育体系。这是一个涉及整个民族素质，关系到我国 在国际上的竞争力的大事，同时是一项跨学科的，富有挑战性的研究课题，它的发展 成功与否取决于信息技术的发展。信息技术发展的深度和广度决定了网络教育的深度 和广度。因此发展网络教育迫切需要对相关的新技术和关键技术进行攻关。 网络教育技术攻关的主要目的，是为了攻克目前制约我国网络教育发展的关键 性技术难点，探索符合我国国情的网络教育的模式、规范和标准，研究开发一批具有 自主知识产权的网络教育软硬件支持系统，并建设不同层次的网络教育示范工程和网 络教育资源，为构建国家现代化教育框架提供坚实的基础。 与传统教育方式一样，作业、考试、练习、测试是教育的重要环节。随着远程 教育的目益成熟和不断扩大规模，如何处理大量学员的作业、测试与考试，与渐感匮 乏的师资力量和管理人员之间的矛盾逐渐扩大。远程教育急需解决作业、考试、测试 的整套解决方案，包括作业、考试、测试的发布、提交、批改和统计分析等功能。 作业的布置、提交与批改，在学习过程中是非常重要的一环，老师可以通过它 得到教学效果的反馈，既可以了解不同学生的学习情况，以便因材施教，又可以发现 教学过程或课件中存在的问题，并采取措施加以修改、完善。总之，“作业”是沟通 教师的“教”与学生的“学”的重要手段。 考试在教育中所起到的作用，包括测试学生的智力水平、检验知识的掌握程度， 是其他教育形式无法替代的。在远程教育中，远程考试系统也占有同样重要的作用。 由于借助了计算机和国际互联网，使得远程考试在许多方面优越于传统考试。 此外，学生在日常学习过程中所需的练习习题库、作业库，也是网上考试系统 所急需解决的问题之一。各门课程经过积累都具有了容量庞大的试题库后，学生就可 以直接进行网上自测，对提高学习效果起到积极作用。 从教师方面来看，对于此系统的需求应该比学生更加急迫。首先，每次作业、 测试、考试的出题对于很多老师都是一项比较麻烦的工作，需翻阅大量的参考资料， 从茫茫题海中寻找出几十道题，要考虑考查的知识点范围要广泛，难易适中，考查学 生的多种能力和综合能力等等诸多相互关联的因素，因此出一份教师自己满意的试 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 卷，往往要耗费大量的时间和精力，并且要反复查找很多次。因此教师需要一个十分 方便、快捷地组卷工具，来代替人工完成组卷工作。 目前，我国教育现状是师生比例远远超出了教师的工作负荷，在远程教育中此 现状将会更加明显。大量的学生作业和考卷的批改工作占用了教师的很大一部分工作 时间，而且这其中又有很大一部分是简单重复性的工作，例如对客观题目的批改、计 算分值、分数统计等，这些工作都用计算机完成，不紧准确而且快速。因此使用网上 考试系统代替教师完成一部分重复性很强的工作，将会是所有教师对系统的另一重要 需求。 此外，作业考试系统将满足众多教师对于大量试题、试卷的管理工作，使教学 资源得到进一步的充分共享利用。 从学校或者培训机构的角度来看，对于组织考试、管理考试一直是一项繁琐的 工作。如何有效地进行考试的组织管理，对作业考试系统提出了很多不单是技术上的 问题，更重要的是一种管理思路和管理方法的变革。对于考试环节中的许多重要因素， 比如考试的公平性、有效性、保密性和易于管理，考试结果的全面分析，为以后的教 学改进提出准确详实的指导性报告等，也都是校方的重要需求。 目前、国内已经有四十多所大学开展了现代远程教育。在远程教育发展速度越 来越快的情况下，对学生进行考试，成了困扰远程教育的一大难题。例如，北邮、清 华、北大等学校每年在考试的时候都需要派出大量的老师进行监考，给远程教育带了 极大的不便，严重制约了远程教育的发展。 总之，作业考试系统将主要面对使用者不同的需求，力争在提高远程教育系统， 提高学生的积极性，加快教学信息的反馈，推动教育质量的提高等方面发挥重要的作 用。 1 3 作业与考试系统简介 作业考试系统是基于w e b 的多媒体作业管理工具和考试管理工具，提供灵活的 教师管理功能和学生访问功能，支持大规模的在线学习和考试。主要功能有：提供专 用的针对作业和考试的多媒体编辑环境，提供在线多媒体作业的发布、完成、提交的 环境。提供基于w e b 和客户端应用程序的两种模式的接入，提供基于w e b 的在线多媒 体考试系统，实现电子监控，保证试卷、答卷的安全保存、传输，保证考试的公正、 安全实施，提供答卷和作业的智能批改工具，提供离线作业自动批改和指导技术，提 供作业、试卷、分析结果、成绩的管理功能，提供用户管理功能。 本系统在设计时分如下6 个模块进行： 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 图1 1系统模块框图 1 用户管理： 提供用户的注册、注销、登陆、查询、权限管理等功能，包括用户使用日志、访 问量统计、为其他系统提供需要的用户信息；提供用户交流环境，包括实时的和非实 时的交流环境，区分教师、学生、师生的交流场所，为课程提供专门的交流场所；提 供门户网站的各项基本功能。提供系统管理功能。 2课程管理： 提供课程的增加、删除、查找、修改等管理功能，同时对每门课程提供课程大纲 ( 知识点) 的方便的编辑环境。 3 题库管理： 提供符合国家现代教育标准的多媒体题库管理功能，能够高效、快速、便捷地与 作业生成系统和试卷生成系统交换数据；包含面向用户的题目录入功能，并且研究从 其他题库继承题目的可行性及具体方法；提供详细直观的题库试题统计分析工具。 4 卷库管理 综合学习情况管理系统的历史数据，根据教师的设定要求，从多媒体题库管理系 统用优化算法智能组合试题生成试卷，教师审阅后可进行手工修改，也可由教师手工 组卷，最后经教师确定存入试卷库；试卷库试卷以密文形式保存；提供完善的试卷库 管理功能，可供教师浏览、修改、删除、查询等操作。 5 考务管理 教师从试卷生成系统选取试卷，设定参加考试的考生和考试的时间，发布考试； 考试静试卷下载到当地考场服务器，组织考生在线完成考试，学生完成答卷后，答卷 由考场服务器传回中心服务器。交由智能批改系统进行批改，系统控制考试的安全， 进行身份验证、时间控制、加密传输、密钥管理、断点保护、数字签名等。保证考试 三生型里里奎兰竺兰：! i 塾 苎主! ! ! ! 主回生塑堡、业皇耋垫墨笙盐婴窒皇窒蛰 的安全、公平进行。对考生进行身份识别、试卷进行加密传输、答卷进行数字签名； 监视考场情况，并将考试现场的情况实时传送到考试控制中心。 6 作业管理 教师从作业生成系统选取作业，通过网站发布作业，学生在终端可以实时或非实 时地完成，然后提交服务器，系统结合教师设置和学习情况管理系统的历史数据智能 选取作业样本供教师手工批改，其余作业由智能批改系统批改，然后存入学习情况管 理系统，并将作业结果发给学生。 1 4 论文内容 在线作业与考试问题是现代远程教育中的关键问题之一，对于现代远程教育的 发展有着非常重要的影响，对于保证教育质量和提高工作效率也有非常重要的作用。 如何利用先进的技术设计并开发可靠稳定的考试系统是构建作业与考试系统的 关键，本文主要从阐述了如何利用面向对象技术、软件工程的思想设计以及j 2 e e 架构 技术开发基于中间件的系统，其b i b 是系统的核心，文章主要从b j b 的结构、分类、性 能以及设计、开发和测试等方面论述了如何得到最佳的设计方案并完成系统的开发。 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 第2 章 j 2ee 架构在作业与考试系统中的应 用 2 1j 2e e 架构概述 2 1 1j 2 ee 简介 j 2 e e 是一个企业级应用系统开发平台和中间件体系结构，它通过提供一组应用 组件和运行环境来构造可伸缩的企业应用。它利用j a v a2 平台来简化诸多与多级企 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 z e e 不仅巩固了标准版中的许多优点，例如” 编写一次、到处运行”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 n e 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 l o r i s e j 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 a s e r v e r p a g e s ) 、j m s 、j n d i 、j d b c 、j c a 、 j t s 以及x m l 技术的全面支持。 2 1 2 中间件系统的概述及其选择 随着i n t e r n e t 和企业计算在9 0 年代的腾飞，h t t p 、h t m l 和j a v a 平台逐渐演变 成为针对客户机计算的标准，这带动了服务器上集中商业逻辑的发展以及电子商务的 普及。使用中间件开发基于w e b 的系统将成为软件开发的一个重要主流，因为中间件 具有一次开发到处使用的优点。 目前国际上，分布式对象技术有三大流派c o b r a 、c o m d c o m 和 j a v a b e a n 。c o r b a 技术是最早出现的，1 9 9 1 年o m g 颁布了c o b r a1 o 标准， 在当时来说做得非常漂亮；再有就是m i c r o s o f t 的c o m 系列，从最初的c o m 发展 成现在的d c o m ，形成了m i c r o s o f t 一套分布式对象的计算平台；而s u n 公司的j a v a 平台，在其最早推出的时候，只提供了远程的方法调用，在当时并不能被称为分布式 对象计算，只是属于网络计算里的- i 9 ，接着推出的j a v a b e a n ，也还不足以和上 述两大流派抗衡，而其目前的版本叫j 2 e e ，推出了e j b ，除了语言外还有组件的标 准以及组件之间协同工作通讯的框架。于是，也就形成了目前的三大流派。 这三者之中，c o b r a 标准是做的最漂亮的。c o b r a 标准主要分为3 个层次： 对象请求代理、公共对象服务和公共设施。最底层是对象请求代理o r b ，规定了分 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 布对象的定义( 接口) 和语言映射，实现对象间的通讯和互操作，是分布对象系统中 的“软总线”：在o r b 之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、 事务服务、安全服务等各种各样的服务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供 可直接为业务对象使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。总之， c o r b a 的特点是大而全，互操作性和开放性非常好。目前c o r b a 的最新版本是 23 。c o r b a3 0 也已基本完成，增加了有关i n t e r n e t 集成和q o s 控制等内容。 c o r b a 的缺点是庞大而复杂，并且技术和标准的更新相对较慢，c o b r a 规范从10 升级到2 o 所花的时间非常短，而再往上的版本的发布就相对十分缓慢了。 相比之下，j a v a 标准的制订就快得多，j a v a 是s u n 公司自己定的，演变的很快。 j a v a 的优势是纯语言的，跨平台性非常好。j a v a 分布对象技术通常指远程方法调用 ( r m l ) 和企业级j a v a b e a n ( e j b ) 。r m l 提供了一个j a v a 对象远程调用另一j a v a 对象的方法的能力，与传统r p c 类似，只能支持初级的分布对象互操作。s u n 公司 于是基于r m i ，提出了e j b 。基于j a v a 服务器端组件模型，e j b 框架提供了像远程 访问、安全、交易、持久和生命期管理等多种支持分布对象计算的服务。目前，j a v a 技术和c o r b a 技术有融合的趋势。 c o m 技术是m i c r o s o f t 独家做的，是在w i n d o w s3 1 中最初为支持复合文档而 使用o l e 技术上发展而来，经历了o l e2 c o m 、a c t i v e x 、d c o m 和c o m + 等几个 阶段，目前c o m + 把消息通讯模块m s m q 和解决关键业务的交易模块m t s 都加进 去了，是分布对象计算的一个比较完整的平台。m i c r o s o f t 的c o m 平台效率比较高， 同时它有一系列相应的开发工具支持，应用开发相对简单。但它有一个致命的弱点就 是c o m 的跨平台性较差，如何实现与第三方厂商的互操作性始终是它的一大问题。 从分布对象技术发展的角度来看，大多数人认为c o m 竞争不过j 2 e e 。 j 2 e e 体系结构的优点是： j a v as e r v l e t 和j s p 都要编译为j a v ac l a s s 才作为 s e r v l e t 运行，因此执行性能会明显提高。 j a v as e r v l e t 和j s p 中可以完全使用i a v a 进行编程，可以完成许多简单的商业 逻辑，特别是j s p ，可以直接书写h t m l ，因此简化了页面的输出，这样就保留了脚 本语言易于使用的优点。 复杂的商业逻辑以组件的形式部署在e j b s e r v e r 中。由于e j bs e r v e r 提供了多 种组件事务服务，使系统更能够应付大量的并发用户和管理复杂的事务逻辑。 e j bs e r v e r 中集成的组件命名服务可以使组件位置透明化，简化了组件的部署 和客户端应用的维护。 开发过程易于分工，可以由专人负责编写组件，其他人组装页面。 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 j 2 e e 平台全面支持和实施x m l ，这种强大的组合可使x m l 具备跨平台的兼容 性，甚至用于对x m l 代码进行语法检查和调试的工具也可与平台无关。j 2 e e 技术 和x m l 技术分别是企业开发的阴阳两极，因为x m l 可实施独立于平台的数据，而 j 2 e e 平台则可实施独立于平台的解决方案。x m l 可通过移植的方式表现数据，因此 就对j a v a 技术的可移植性构成了补充。 2t3j2e e 的应用架构 一个应用架构的范围包括系统的主要结构、架构设计模式和可以在上面增加构 件的框架。如图2 1 显示了在一般情况下j 2 e e 架构的多层结构，包含以下层 厂、 口n e tc o n t s i n e _ ； m 、- j 2 s e l 图2 - 1j 2 e e 架构 1 ) 客户端层与用户交互，并把来自系统的信息显示给用户。j 2 e e 平台支持 不同类型的客户端，包括h t m lc l i e n t ，j a v aa p p l e t s 和j a v aa p p l i c a t i o n 等。 2 ) 表示层表示层产生表示逻辑，接受来自客户端层的用户请求并产生相应 的回应。在j 2 e e 平台中，这一层是由w e b 容器内的s e r v l e t s ，j s p 和 j a v a b e a n s 来实现的。 9 北京邮电大学硕士论文 蔓主! ! 垦垦! 问件的作业与考试系统的研究与实现 3 ) 业务层这层处理应用的核心业务逻辑。业务层为底层业务服务组件提 供必要的接口。业务组件通常被实现为e j b 容器内的e j b 组件，而e j b 容器 为组件提供生命周期、持久性、事务和资源分配的管理。 4 ) 资源层这层为企业的信息系统服务，包括数据库系统、事务处理系统、 遗产系统和企业资源计划系统等。资源层是j 2 e e 应用与非j 2 e e 应用或遗产 系统集成的连接点。 架构设计主要关注的是非功能性方面，而对象设计关注通过应用业务用例将领 域对象模型转换成技术对象模型。应用架构是个项目的结构，一个特定的应用。在 应用架构开发过程中通常必须要做的决定包括： 1 ) 层之间进行功能划分 2 ) 领域对象建模 3 ) 要保护的遗留系统 4 ) 要购买的软件构件 5 ) 要开发的构件 6 ) 怎样集成第三方构件 2 2 作业与考试系统的架构及特点 图2 2 展示了作业与考试系统的应用架构图，系统采用了j 2 e e 架构，保证了系 统整体结构上的健壮性和灵活的可扩展性，同时满足了系统多层应用的需求。而在作 业管理系统的表示层和业务层中都可以看到模式的应用。表示层使用了视图助手，业 务层使用了业务代表、服务定位器、会话外观、值对象。集成层使用了数据访问对象 和工厂模式等。这些模式的使用使系统架构更加完善合理。本系统采用集成层主要是 因为部分数据需要通过d a o 快速获取，同时在d a o 中封装了部分对x m l 的读写操作。 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 客户层 表示层 一一一一一一一一一一一一 访问业务服务 一一一一一一一一一一一一一一一一 数据层 圈 图2 - 2 作业与考试系统架构图 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 2 2 1 分离视图与逻辑 视图助手 在表示层中使用能够增强应用程序的模块化、可重用性和可维护性。视图助手 ( 一般实现为j a v a b e a n s 或自定义标签) 提供了在视图之外封装业务逻辑的机制，可 以更清晰地划分应用程序中的视图和业务逻辑，同时这也使得w e b 界面开发人员和 j a v a 应用程序开发人员能够明晰和区分工作分工而不至于相互影响。同时由于从j s p 文件传递过来的参数都是字符串的形式，所以通过视图助手调用业务代表时，需要将 参数转化为需要的参数类型。 2 2 2 封装和隐藏业务细节 会话外观 把s e s s i o nb e a n 用作会话外观以封装参与业务过程的业务对象之间交互的复杂 性和集中事务控制与安全管理，向客户端提供更少的远程粗粒度业务接口，从而带来 网络性能的改善，并可以减少业务对象和客户端的紧密耦合以及客户端对业务对象的 依赖性。这一模式的详细阐述可以参看第四章。 业务代表 业务代表对表示层隐藏了业务层的实现细节和与e j b 技术分布式属性有关的网 络问题，减弱了表示层和业务层之间的耦合。这样有利于系统的开发和维护，同时也 使得系统开发人员可以各专于某一方面的技术而更有效地分工合作。另外，可以由业 务代表来处理来自业务服务的异常，比如j a v a r m i r e m o t e 异常等。业务代表截取了 这些异常后可以对客户端透明地进行重试或者恢复，也向客户端抛出更加友好、更容 易管理的应用异常。还有，业务代表能够缓冲业务服务的结果或引用，在一定程度上 减少了网络上无意义的重复通信，显著提高系统性能。 2 2 3 优化系统性毹 值对象 通常客户端需要业务服务的多个值，而这些值往往来源与不同的数据库表，为 了减少远程调用的数目，同时避免由此而来的网络负载，可以使用值对象把来自业务 服务的多个值封装起来传递到客户端。这样，当某个e j b 使用值对象时，客户端可以 只对e j b 做单个远程方法调用来请求值对象，而不必启动多个远程调用来一个一个地 1 2 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 获取属性值。然后，e j b 构造一个新的值对象实例，把检索的值填充到该对象中，然 后把该值对象返回给客户端。由于值对象是按值传递的，因此，接下来客户端就可以 通过本地调用来检索该值对象了。 服务定位器 在本系统中会话b e a n 需要经常查找并使用其他的实体b e a n 来完成业务逻辑， 单独使用j n d i 技术会每个会话b e a n 中出现大量有关j n d i 初始化和查询的相似代码， 系统使用服务定位器来封装所有的j n d i 使用，并且隐藏最初环境创建、e j b 本地对 象查找和e j b 重创建的复杂性，使之对访问服务的客户端完全透明。多个访问服务的 客户端都可以通过服务定位器来定位服务，从而降低了代码的复杂性。 数据访问对象( d a o ) 作业与考试系统中表示层经常要从资源层中检索某些大批量的数据，如在用户 浏览作业中的题目时要向用户显示题目列表，这时重要的不是显示数据与数据源中的 数据实时一致，而是尽可能快的获得所需数据。使用快速通道模式能够加快从数据源 中检索大批量的数据。在常规情况下，表示层是通过会话外观( s e s s i o nb e a n 实现) 来获得数据的，如果绕开会话外观，则可建立起一条通过数据访问对象直接从数据源 获得数据的快速通道，从而减少了由e j b 带来的远程方法调用、事务管理、数据序列 化等开销。 2 3 作业管理模块的整体框架 按照图6 所示的作业与考试系统架构图和系统分析所得的结果，可以基本确定 作业管理的详细设计类图框架。如图7 展示了作业管理的详细设计类图，这里就其中 一些关键的地方进行简要的说明。 图2 - 3作业管理详细对象设计 实体b e a nr e l e a s e 和e x e r c i s e r e e o r d 代表作业管理中的数据。会话b e a n d o e x e r c i s e a d m i n 在作业管理中充当会话外观，它管理着数据模型的关系并控制了所 有作业管理的业务流程，如作业的增加、删除、发布、查询、修改和统计等。 d o e x e r c i s e b d 是与d o e x e r c i s e a d m i n 对应的业务代表，它向表示层隐藏了所有 业务调用的实现细节，并将网络异常转换为更友好的应用异常，在表示层看来所有的 业务调用都是本地调用。同时d o e x e r c i s e b d 还通过标记b e s e f a s t l a n e 控制着快速通 道的开关。 服务定位器分为适用w e b 层( w e b s e r v i c e l o c a t o r ) 和适用e j b 层 ( e j b s e r v i c e l o c a t o r ) 两种。两种服务定位器提供相同的接口，但 w e b s e r v i c e l o c a t o r 缓存所有已经获得的句柄以供再次使用，大大减少了远程j n d i 查找次数，从而提高了网络性能和w e b 层响应速度。 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 图右边一系列的值对象( t r a n s f e ro b j e c t ) 是各层进行数据交流的载体，所有 的业务数据都是由它们封装传递的。比如：查询发布作业信息的结果要在视图中分页 列表显示，为此将一页的数据) 封装到一个分页模型类p a g e 实例中，并通过快速通 道把页数据直接传递到表示层，由视图助手格式化显示到视图中。 o o e x e r c i s e a d m i n d i o 是数据访问对象，通过它可以从资源层中检索某些大批量 的数据而不需要创e j b ，减少了由e j b 带来的远程方法调用、事务管理、数据序列化 等开销。 北京邮电大学硕士论文 基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 第3 章 edb 概述 e j b 体系结构是j 2 e e 平台的骨干部分。对e j b 层的设计和研究是能否开发出一 个性能良好、健壮和可扩展性强的系统的关键，本章将对e j b 的基本概念和组成进 行简要的介绍，为后期的设计和开发打好基础。 3 1e j b 的概念 e j b 是一个用j a v a 语言开发的可部署在服务器端组件的组件体系结构。这个客 户端和服务器端的协议能使组件运行于任何应用服务器中。 e j b 体系结构规范了如何用j a v a 程序设计语言开发与部署服务器端应用业务逻 辑组件。e j b 标准的描述了构建应用组件所要解决的可扩展性、分布式、事务处理、 数据存储和安全性等一系列问题。 e n t e r p r i s ej a v a g e a n ( e j b ) 是一种服务器端组件体系结构，它简化了用j a v a 开 发企业级的分布式应用程序的过程。通过e j b ，我们能写出可扩展的，健壮的和安全 的应用程序，而不用自己去写复杂的分布式组件框架。e j b 用于快速开发服务器端应 用程序，通过利用由业界提供的预先写好的分布式基础结构，我们可以快速而且轻松 的利用j a v a 构建服务器端组件。用e j b 开发的应用程序具有可移植和可重用性，这 些特性是适合于任何厂商的企业中间件服务的。 3 2e d b 的组成 图3 - 1 e j b 组成 e j b 主要由以下几个部分组成： ( 1 )r e m o t e 接口是一种j a v a 接口，它列出了e n t e r p r i s e b e a n 类公开的商务 方法。在e j b 中客户端代码与r e m o t e 接口打交道，从不直接与e n t e r p r i s e b e a n 实例发生关系。r e m o t e 接口遵循j a v a r m i i i o p 规则，具有网络功能。 f 2 、e j b 对象是由e j b 容器生成的实现r e m o t e 接口的对象。e j b 对象是客 户端和b e a n 实例之间的具有网络功能的中介物，它处理与中间件的相关事 宣。客户端的调用方法都通过e j b 对象传递给e n t e r p r i s eb e a n 实例，e j b 对 象实现远程接口。 北京邮电大学硕士论文基于j 2 e e 中间件的作业与考试系统的研究与实现 ( 3 ) h o m e 接口用来初始e j b 对象的，它定义了生成，回收，查找e j b 对象 的方法，具体实现由h o m e 对象来完成。 f 4 1h o m e 对象是由容器生成的实现h o m e 接口的对象。h o m e 对象也遵循 j a v ar j v i i i i o p 规则，具有网络功能。 f 5 1企业级b e a n 实例是e n t e r p r i s eb e a n 类的一种j a v a 对象实例。它包含了 r e m o t e 接口中定义的方法的商务方法实现。由于不包含与网络有关的逻辑功 能，它不具有网络功能。 3 3e j b 的分类 会话b e a n 是代表商务过程对象，执行商务逻辑、规则和工作流程。会话b e a n 之所以被称为会话b e a n ，是因为它代表的是一个动作、是一个过程，它的生存期就 是调用它的客户端与它进行会话的过程。会话b e a n 根据其是否保存客户的状态，又 分为状态会话b e a n 和无状态会话b e a n 。状