（电路与系统专业论文）基于BS模式和JSP技术的广西家校通信息系统的研究与设计[电路与系统专业优秀论文].pdf

广两师范大学硕士学位论文 基于b s 模式和j s p 技术的广西家校通 信息系统的研究与设计 作者：吴浪专业：电路与系统方向：计算机网络及应用年级：2 0 0 2 级 摘要 从来没有任何事物象互联网那样，对人类的活动产生如此深刻的影响。w e b 技术的发展给人们信息交流、信息共享提供了便利。 本论文是以广西师范大学电子技术研究所与广西广泰电脑公司联合开发的 广西家校通信息项目为背景的。本论文设计与实现的家校通信息系统平台是一个 在第三方合作者参与下，集成了普通电话网、移动通讯网、咨讯机和互联网的多 功能、多用途信息平台，架设了一座家长、学生、老师、学校、家校通网站中心、 以及教育相若部门相互沟通的桥梁。整个广西家校通信息系统主要是面向广西自 治区中小学教育，由于规模较大，合理采用c s 体系结构和b s 的体系结构组合， c s 部分( 用户量相对少) 包括中心版和学校版，主要是实现基本的中一i i , 对用户 管理功能( 如用户注册、用户档案管理针对中心用户) 和针对学校主管、教师 角色( 不包括家长和学生等) 的一些基本功能实现。本论文作者主要是负责b s 体系开发工作，论文也主要是针对b s 模式。 基于b s 模式的广西家校通信息系统运用了当今世界流行的s u n o n e 开放式 体系j s p 技术，提供了w e b 服务器资源和客户端w e b 浏览器之间一个可靠的j a v a 平台，利用j a v a 强大类库和支持h t t p 协议的j s p s e r v l e t 引擎，以及数据库连 接池技术和m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 数据库管理系统，实现了基于b s 体系 结构和j s p 动态网页技术的w e b 数据库信息系统。 本论文着眼于b i s 模式家校通信息系统的设计与实现，详细地介绍了系统采 用的b s 体系结构、j s p s e r v l e t 技术、系统需求分析、系统整体设计方案及其 功能模块的设计和实现；针对提高广西家校通网站和数据库服务器访问效率、降 低w e b 服务器和数据库服务器负荷，以及系统安全性和易维护性，详细阐述了系 统应用的数据库连接池、用户权限管理、s s l ( 安全套接层) 、m v c 设计模式、j s p 分页等技术，最后对系统特点作出了比较全面的总结。 关键字：w e b 技术b s 模式广西家校通信息系统j s p 技术 广西师范大学硕士学位论文 r e s e a r c ha n dd e s ig no fs c h o o ie d u c a tio n in f o r m a tio n s y s t e mb a s e do nb sm o d ei a n dj s pt e c h n oio g ying u a n g x a u t h o r ：w a 肠n g ；s p e c i a l i t y ：e l e c t r o c i r c u i t s y s t e m ； r e s e a r c h d i r e c t i o n ：c o m p u t e r n e t w o r k s a p p l i c a t i o n ；g r a d e ：2 0 0 2 a b s t r a c t n o w a d a y s ，i n te r n e ta c h ie v e sam otes i g n i f ic a n tin f luence t h a na n y t h i n ge ls eo nh u m a na c t i v i t i e s a n dt h ed e v e i o p m e n to f w e b t e c h n i q u eb r i n g s a g r e a t c o n v e n i e n c et o p e o p l e si n f o r m a t i o n e x c h a n g e sa n ds h a r e s t h i sp a p e ri sb a s e do nt h ep r o j e c to f g u a n g x i s c h 0 0 1 一e d u c a t jo i l ( g s e ) w h i c hi sj o i n t l yd e v e l o p e db yt h ee l e c t r o n i ct e c b n iq u er e s e a r c h i n s l i t e t eo f g u a n g x i n o r m a l t j n i v e r s i t ya n dg u a n g x i g u a n g t a i c o m p u t e rc o m p a n y t h eg s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，w i t ht h ec o o p e r a t i o n o fat h i r dp a r t y ，i sap l a t f o r mw i t h m u l t i p l ef u n c t i o n sa n d a p p l i c a t i o n so ft e l e p h o n e ，m o b i le - p h o n e ，i n f o r m a t i o n c o n s u l t i n g m a c h i n ea n di n t e r n e t ，a n df u n e t i o n sa s a ni n t e r c o m m u n i c a t i o n b r i d g elin k i n gp a r e n sa n dc h i l d r e n ，t e a c h e r sa n ds t u d e n t s ，h o m e s a n ds e h 0 0 1s ，a n dg s e s m a n a g e m e n t c e n t e ra n dt h ee d u c a t i o n a l d e p a r t m e n t sc o n c e r n e d t h eg s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ism a i n l y d e s i g n e df o rt h ep r i m a r ya n ds e c o n d a r ys c h o o le d u c a t i o no fg u a n g x i ， i nw h i c hc sa n db ss y s t e m sa r ec o m b i n e db e c a u s eo fa1 a r g es c a l e c s ( w i t har e l a t i v ef e w e ru s e r s ) i n c l u d e sac e n t r a ls y s t e ma n d as y s t e mf o rs c h 0 0 1 s ，t h ef u n c t i o n s0 fw h i c ha r em a i n l yt oa c h ie v e a m a n a g e m e n to fu s e r s ，a n do fs c h o o l s a n dt e a c h e r s ( e x c l u d i n g p a r e n t s a n ds t u d e n t s ) t h ew r i t e ro ft h i s p a p e r is m a i n l y r e s p o n s i b l ef o rt h ed e v e l o p m e n to fb ss y s t e m ，s ot h ep a p e rm a i n l y d jscussest h is s y s t e m g s ein f o r m a t i o ns y s t e m b a s e do nb l sm o d e la p p l ie sp o p u l a r , l s p t e c h n i q u eo ft h eo p e n i n gs y s t e mo fs u n o n ea n dp r o v i d e sar e li a b le j a v ap l a t f o r mt oc o n n e c tw e bs e r v i c er e s o u r c ea n dt h eu s e t s w e b b r o w s e r s w i t ht h ec o m b i n a t i o no f j a v ac l a s sl i b a r ya n d h t t p p r o t c o ls u p p o r t e db yj s p s e r v l e ts y s t e m a n do fd a t a b a s ec o n n e c t i n g i i 堕塑蔓查兰堡主堂垡笙苎 一一 p o o lt e c h n i q u ea n d m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0d a t am a n a g e m e n ts y s t e m ，w e a c h i e v e si n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nb ss y s t e ms t r u c t u r ea n dj s p d y n a m i cw e bt e c h n i q u e i ns h o r t 。t h i sp a p e r ，b a s e do nb sm o d e l ，d iscussesi nd e t a il sb s s t r u c t u r e ，j s p s e r v l e tt e c h n i q u e ，t h er e q u i r e m e n t ，t h ed e s i g n ，a n dl h e r e a l i z a t i o nf u n c t i o nm o d e li ng s ei n f o r m a t i o ns y s t e m i na d d i t o n ， i no r d e rt oi m p r o v et h ev i s i t in ge f f i c i e n c yo ft h i ss y s t e ma n d 1 ig h t e nt h el o a d 0 fw e bservera n dd b m s ，t h i sp a p e ra ls 0h a sa d e t a ile d d is c u s s i o no nt h et e c h n iq u e so fd e v e l o p e da n da p p l i e d d a t a b a s ec o n n e c t i n gp o o l ，t h em a n a g e m e n to ft h eu s e r s r i g h t ，s s l ， m v cd e s i g nm o d e l ，a n dj s pp a g i n a t i o n a t a s t ，t h i s p a p e r s u m m a r iz e st h ec h a r a c t e r is t ic so fg s ei n f o r m a t i o ns y s t e m k e yw o r d s ：w e bt e c h n i q u e ，b sm o d e l ，g s ei n f o r m a t i o ns y s t e m ，j s pt e c h n i q u e 第一章绪论 第一章绪论 1 1 广西家校通项目背景及研究现状 当今社会环境f = = 1 益复杂，秘密网吧、色情暴力、团伙犯罪、早恋等许多不利于孩子 成长的因素令家长和老师揪心。中小学阶段是孩子性格和人生观形成的关键时期，如果 学生的心理烦恼、矛盾得不到及时有效解决，嗣积月累，就会造成性格变异，甚至心理 变态，最终酿成悲惨的后果。因此，家长和老师就孩子的学习、思想、生活、心理等进 行及时沟通，是促进孩子健康成长必不可少的。现代素质教育要求根据孩子的自身特点 和不同的成长背景因材施教，而针对学生的个性，家长和学校及时沟通，有利于因材施 教的实现。对学生的教育不仅局限于学校和课堂，而且有很大一部分工作是由家长来完 成的，家庭应该是很重要的教育场所。因此，沟通家庭与学校对孩子进行系统的教育， 十分有意义。此外，随着家长对教育的投资越来越大和对教育重视程度越来越高，家长 很想及时了解孩子在学校的情况，要求学校、老师有义务及时反映孩子的在校表现，以 便双方共同配合教育好孩子。 由于当前家长、老师工作繁忙，传统的家访、家长会沟通方式受到了制约，电话沟 通也受到相互时间是否合适的限制。由于缺乏沟通，家长很少了解孩子每天的在校情况 ( 如：放学时间、课堂表现等) 、学校公告、班级通知和老师个性化的教育辅导( 如：家 庭作业辅导、考试安排与教学辅导) ，对于小孩说的“今天没有家庭作业”或“因为课外 活动所阻回来晚了”等情况无从证实，因此家长很难及时发现问题去配合老师的日常管 理工作，个性化的家校互动教育更无从开展。 对学校而言，传统的学校与家庭沟通方式，存在着不能有效量化教师工作量的问题， 学校也不能有效地考评教师这部分的工作量；同样，上级教育部门也需了解学校的教育 动态，对学校工作提出适时的、方向性的指导。因此，为了有效实现家校的沟通，同时 能实现对家长、教师、学校等家校工作的量化管理，有效地把握家校联系工作的成效， 利用现代信息化技术，开设“家校通”信息互动平台，实现家庭、学校、教育部门的快 捷、有效沟通，是满足社会对孩子们素质教育的迫切需要。 “家校通”的建设自2 0 0 2 年在我国兴起，据初步了解已建设运用“家校通”的城市 有：北京、成都、福州、杭州、佳木斯等城市，这些城市开通家校通信息系统后，社会 各界人士反映较好，但是从实际运用来看，存在的不足之处如下： 一、一些学校只是建立自已的网站，发布本校信息，其静态信息的制作和动态信息 的维护更新都是由网站管理员手工完成，维护量大，信息发布效率低。 二、系统实现的功能比较简单，多数是以公共信息查询为主，使家长、教师、学校 和教育部门之间缺乏有效沟通和对学生的个性化教育。 三、一些学校或地、市的侧重点多是本校或本地、市教育信息的管理，资源得不到 第一章绪论 充分的利用。如我区柳州市教育局于2 0 0 3 年6 月开通的“家校通”网站，其范围仅局限 于柳州市区所属学校，资源得不到充分的利用，不能满足大范围的信息资源共享和信息 交流的需要。 四、一些学校由于技术一h 的原因，信息系统不能充分利用多样化的信息交流渠道( 如 移动电话、资讯终端) 为用户提供方便、实时的信息互动平台。 目前，开发这些家校通信息系统大都采用c s ( 客户端服务器) 、b s ( 浏览器服务 器) 数据库应用体系结构。其中基于b s 模式的w e b 数据库系统大都采用比较流行的a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 、p h p ( t t y p e r t e x tp r e p r o c e s s o r ) 和j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 等面向服务器端的动态网页开发技术。三者技术极为相似，都是在h t m l 代码中嵌入某种 程序代码，由语言引擎解释执行。h t m l 代码主要负责描述信息的显示样式，而程序代码 则用于处理逻辑。三者性能比较如下表1 1 ：“1 表1 1p h p 、a s p 和j s p 性能比较 性能 p h pa s p j s p 运行平台均可 w i n 3 2 均可 w e b 服务器数种i i s均可 执行效率快快极快 稳定性佳中等佳 开发时间短短长 系统安全性 好 不好 好 支持厂商较多少多 对x m l 支持支持不支持支持 对组件支持 不支持支持支持 函数支持广 不广 广 分布式处理不支持支持支持 a s p 内含于w i n d o w s 操作系统平台的i i s 服务器中，提供一个服务器端的脚本运行 环境，一般采用v b s c r i p t 和j s c r i p t 语言，但是a s p 只能运行于m i c r o s o f t 公司服务器 产品中，且安全性不好。p h p 使用类似p e r l 、c + + 和j a v a 语言的跨平台的服务器端嵌入 式脚本语言，是免费的，且支持目前绝大多数数据库，但是它提供的接口支持不统一， 且不支持分布式计算。j s p 技术基于j a v a 平台，使用的是j a v a 代码，支持目前绝大多 数数据库，提供的接口支持统一。在支持a s p 、p h p 环境下，代码均由语言引擎解释运行， 而在支持j s p 环境下，代码被编译成s e r v l e t ( 常驻内存) ，由j a v a 虚拟机执行，而这 种编译操作仅在对j s p 页面第一次请求时发生。所以a s p 和p h p 运行速度比不上j s p ， 另外j s p 技术能够利用j a v a 的强大类库、可重用标签和可重复使用的j a v a b e a n s 组件建 2 第一章绪论 立跨平台、安全性好和伸宿性很强的系统。综上比较，我们采用了j s p 技术来构建基于 b $ 模式的广西家校通信息系统。 1 2 广西家校通信息系统开发的意义 教育是一个广泛复杂的系统工程，现代素质教育要求根据孩子自身特点和不同的成 长背景因材施教，要求家长和教师能及时沟通并修正对孩子的教育。学习的延伸使得教 育不再局限于学校和课堂，并有很大部分是由家庭完成的。实际上，家庭应该是最重要 的教育场所，家长是孩子的启蒙老师。沟通学校、老师和家长共同对孩子进行系统教育， 将是十分有意义的。 1 9 9 9 年6 月1 3 日中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定 对如何实施素质教育，深化教育改革作了全面、深刻的阐述，其中指出：“学校、家庭和 社会要互相沟通，积极配合，共同开创素质教育工作的新局面。”在全国妇联与教育部 2 0 0 2 年5 月2 0 日通过的全国家庭教育工作”十五”计划中，明确地指出：“提高家庭 教育水平既是儿童发展的重要保障，也是提高全民族素质的重要前提”。全社会关心和保 护青少年的成长，把家长和其它有识之士纳入学校合作伙伴范围之内，形成社会教育、 家庭教育同学校教育和谐共育的局面，对学生良好的品德和行为习惯的养成、创造意识 潜力有着巨大的作用。努力营造有利于青少年健康成长的社会育人环境，充分利用社会 资源形成教育合力，促进学校教育、家庭教育、社会教育的一体化，是中国儿童发展 纲要( 2 0 0 1 2 0 l o 年) 提出的要求。 由此可见，开展“家校通”课题的研究，不仅是老师、家长的共同愿望，也是学生 的迫切需求，更是时代发展的趋势。建立一个技术先进的教育沟通服务应用方案“家 校通”信息系统，既是家庭教育配合学校教育的有利工具，也是现代素质教育的要求。 广西“家校通”信息系统利用高科技手段在家长与老师之间架起有效沟通的桥梁， 建立学校与家庭同步教育孩子的平台，提供家校双方的实时沟通服务，满足家长、老师 自由沟通的需要，让关爱变得“随时随地”，从而结束了家长打扰老师、老师找不到家长 的尴尬局面。广西“家校通”项目的建设，为我区教育行业提供了一个快捷、方便、实 时的家长与学校教师沟通的渠道，开创一个良好的教书育人的钋部环境，有效促进教育 事业的发展。 1 3 课题来源及论文所做的工作 家校通的研究与应用”已被列入国家教育部“十五”规划重点课题。广西，“泰电 脑公司会同广西电化教育馆开展广西“家校通”的课题研究，并报请教育部中央电教馆 将广西“家校通”的课题研究列入国家教育部的总课题下的子课题立项。本课题f 是来 第一章绪论 源于广西师范大学电子研究所与广西广泰电脑公司联合开发的“广西家校通”信息项 目。 基于1 3 s 模式和j s p 技术的广西家校通信息系统融合了无线通讯、语音合成、计算 机电话集成、互联网、数据库等技术，将电话网、移动通信网、计算机网络、资讯终端 紧密结合，不仅为老师和家长提供了一种全新的交流方式，而且也为教育部门、学校提 供了多样化的信息交流渠道，为家长提供了更好的教育信息资讯渠道。 本文以基于b s 模式和j s p 技术的广西家校通信息系统的研究、设计和实现为主要 内容，详细分析了系统针对安全性、易维护性、数据的高效访问等实现的关键技术，并 对系统的特点进行了总结。 论文第二章介绍了系统采用的基于数据库的b s 计算机信息管理模式和实现这种模 式的j s p s e r v l e t 技术，并分析了根据系统自身的应用特点，主要采用b s 体系结构的 原因；论文第三章在分析系统实际需求基础上，明确指出了系统设计原则，阐述了系统 数据结构和功能模块的分析和设计；论文第四章从整个系统分析和设计入手，阐述了系 统的实现，着重分析了访问数据库的中间件和用户功能模块的实现；论文第五章针对系 统安全性，着重阐述了基于r b a c 模型的用户权限管理、h t t p s 的安全通讯机制；论文第 六章针对系统运行效率、可维护性、数据一致性所采用的关键技术作出了分析；论文第 七章主要是总结系统的特点，并指出了系统今后不断完善的方向。 第二章b s 模式和j s p 技术 第二章b s 模式和j s p 技术 2 1b s 模式 b s 模式即浏览器服务器模式。目前，计算机信息管理系统比较流行的系统体系 结构有两种：客户端服务器( c l i e n t s e r v e r ，简称c s ) 结构、浏览器服务器 ( b r o w s e r s e r v e r ，简称b s ) 结构。它们比较如下表2 1 ：。3 传统c s 结构b s 结构 可维护性较差好 客户端负荷较重低，“瘦客户机” 技术标准内部统一开放 代码共享性差好 移植性移植困难 好 用户界面界面各不相同统一、易用 培训投资大小 维护成本高较小 支持用户景较少 多 适合的网络环境局域网广域网 安全性较好较差 表2 1c s 结构与b s 结构的比较 据以上比较，两种结构均有其优缺点。8 0 至9 0 年代主要是传统的c s 结构占主导 地位，这种模式几乎将所有的工作逻辑、表示逻辑和数据通道代码在客户端实现。随着 用户应用需求的提高，运算复杂程度的增加以及数据交换频率的加快，使得这种模式的 系统在版本升级和维护方面极为不便；另外由于c s 模式的客户端都必须与数据库保持 连接，从而限制了系统支持的用户数量”。随着i n t e m e t 和i n t r a n e t 的发展，以w e b 技 术为基础的b s 结构以其开放式、伸宿性好、维护成本低等逐渐显示其先进性，当今很 多基于大型数据库的信息系统都是采用这种新的技术模式。 三层b s 网络结构计算模式如下：”1 三层b s 网络计算模式= 多浏览器+ 单w e b 服务器+ 多( 或一个) 数据库服务器+ 动态计算 在这种模式中，w e b 服务器将整个应用逻辑驻留其上，而只有表示层位于客户机上， 这种客户机被称为“瘦客户机”。这三层结构中，只需增加中间层的应用服务器，它提供 与w e b 服务器和数据库服务器的接口，即可满足扩充系统的需要。由此可以用较少的资 第= 章b s 模式和j s p 技术 源建立起具有很强伸缩性的系统，这正是这种新型的网络计算模式带来的重大改进。 r s 结构是在c s 结构基础上的技术拓展，通常具有三层的体系结构，它将应用功能 分成表示层、功能层和数据层三个部分。其解决方案是对这三层进行明确分割，并在逻 辑上使其独立。原来的数据层作为数据库服务器( d b m s ) 已独立出来，只将表示层配置在 客户端。功能层配置在具有应用程序扩展功能的w e b 服务器。这样客户端的压力可大大 减轻，把负荷均衡分配给w e b 服务器，从而克服c s 二层结构负荷不均的弊端”1 。 表示层 表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与应用间的对话功能，主要用于检查 用户从键盘等输入的数据并显示应用输出的数据。 功能层 功能层是具有应用程序扩展功能的w e b 服务器。在功能层中包含系统的事务处理逻 辑，它包括两个方面的功能：一是接收来自表示层的数据输入，对信息数据进行分析处 理，然后将整理后的合格数据存入w e b 数据库；二是接收来自表示层的数据查询请求， 将请求转换成w e b 数据库能识别的语言，向w e b 数据库进行数据查询，最后将查询结果 以表示层能识别的格式返回客户端。 数据层 数据层就是d b m s ，负责管理对数据库数据的读写。d b m s 必须能迅速执行大量数据的 更新和检索，现在的主流产品是关系型数据库服务器，因此一般从功能层传送至数据层 的要求大都使用s q l 语言( 结构化查询语言) 。 b s 结构的优点是：”“” ( 1 ) b s 建立在浏览器上，有丰富和生动的表现方式与用户交流，用户可轻松地获得 各种类型的媒体信息服务。 ( 2 ) b s 建立在广域网上，面向不同的用户群，分散地域，用户只需安装一个通用的 浏览器，就可获得信息服务。 ( 3 ) b s 构件组成方面构件个别的更换，能实现系统的无缝升级。系统维护开销减到 最小，用户从网上自己下载安装就可以实现升级。 ( 4 ) 服务器端程序维护，无须调整客户端，降低了维护成本。 ( 5 ) 用户的操作简单。b s 结构的客户端只是一个简单易用的浏览器软件，它提供了 统一、友好、易用的界面，使用者无需专门的培训可直接使用。 ( 6 ) b s 模式为多层结构，程序代码共享性，可重用性好。 ( 7 ) 网络负荷轻，系统中所有复杂数据操作都放在服务器端实现，浏览器与服务器端 间传送只是计算条件和结果，减轻了网络负荷。 由于广西家校通信息系统的用户位于全区各地市、量大，且素质参差不齐，我们不 可能要求所有用户都到象c s 结构那样的固定工作站点去获取信息服务和花费精力去组 织专门的培训，以及在系统升级和维护的时候，如果象c s 结构那样在客户端和服务器 第二章b s 模式和j s p 技术 端两头都需要维护将花费巨大的人力和财力。综合以上分析，我们主要采用了适合于信 息管理和发布的b s 结构，对相对少用户的功能是在c s 部分实现的。b s 模式采用常 见的、易用的客户端浏览器，如n e t s c a p e 公司的n a v i g a t o r 和m i c r o s o f t 公司的i n t e r n e t e x p l o r e r ，实现了客户端的零维护；在系统升级和修改的时候，只需维护服务器端。这 样既节省了投资成本，又方便了用户。b s 结构主要由浏览器、w e b 服务器、数据库服务 器组成，如果要访问数据库服务器，必须有一个中间件来完成与数据库服务器交互，系 统采用j s p s e r v l e t 容器t o m c a t 4 1 2 9 。本系统b s 结构如图2 2 ： 备厂师训见葡 w e b 服务器 1 1 响应 夕 f s o l请求 i j s p s c r v l e t 容器 7 数据库服务器 客户端浏览器r s o l 结果 表示层功能层 图2 2 本系统b s 结构 2 。2d s p s e r v i e t 技术 数据层 基于j a v a 平台面向服务器端的j s p s e r v l e t 技术秉承了完全面向对象的j a v a 语言 的优点，以其开放式、跨平台、移植性好、运行效率高、安全性好等优势已逐渐成为开 发动态网站技术的主流，本系统正是用这种技术来实现b s 体系结构的。 o j a v as e r v l e t s e r v l e t 是种服务器端的j a v a 应用程序，是s u n 公司针对传统的c g i ( 公共网关 接口) 解决方案，先于j s p 出现，可以生成动态的w e b 页面，它和传统的从命令行启动的 j a v a 应用程序不同，s e r v l e t 程序经预编译成中间字节代码放在服务器目录下，由服务 器加载运行，但必须有j a v a 虚拟机。对s e r v l e t 请求由s e r v l e t 引擎处理。它具有如下 优点： ( 1 ) 移植性好：s e r v l e t 用j a v a 语言编写，其编译后类字节代码无须更改，就可以 在任何支持j s p s e r v l e t 的主流服务器上运行。 ( 2 ) 功能强大：可以轻松地完成使用传统c g i 程序很难完成的任务。它能够直接与 w e b 服务器交互，还能在各个程序中共享数据，使数据库连接功能很容易实现。 ( 3 ) 高效：当s e r v l e t 第一次被客户端请求时，它被加载，而将继续存在于内存的只 有一副本为所有用户请求所共享，且直到s e r v l e t 更改，它才被再次加载，同时在不重 第二章n s 模式和j s p 技术 新启动服务器的情况下可重新加载修改后的s e r v l e t ，每个客户请求将生成一个线程， 而不是象c g i 那样生成一个进程，这样大大节省了服务器资源，提高了系统运行效率。 ( 4 ) 方便：可以很方便的处理h t m l ( 超文本标记语言) 表单数据、读取和设置h t t p 头、处理c o o k i e 、跟踪会话状态等。 j s p 3 j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 是由s u n 公司于1 9 9 9 年6 月推出的丌发w e b 程序新技术， 是基于j a v as e r v l e t 及整个j a v a 体系的w e b 开发技术，秉承了j a v a 语言的优势，实现 了真正的与平台无关性。它是一种在h m t l 中嵌入j a v a 语言的技术，不过j s p 文件使 用j s p 后缀，是编写s e r v l e t 的一种不同方式，j s p 源文件由安装在w e b 服务器上的j s p 引擎编译成一个s e r v l e t 类字节代码文件，再交由s e r v l e t 引擎处理。j s p 原则上能实现 s e r v le t 所有功能，具有它的优点。 j s p s e r v l e t 工作过程3 ( 如图2 3 ) 圈2 3j s p s e r v l e t 工作过程 j s p s e r v l e t 支持h t t p 请求响应模型，以线程工作方式来响应来自客户端浏览器 的请求。对客户端的s e r v l e t 请求，直接由s e r v l e t 引擎处理。 在j s p 第一次获得来自客户端浏览器的请求时，j s p 文件将被j s p 引擎转换成为一 个s e r v l e t ，也就是把j s p 文件编译成j a v a 类字节代码文件，就是s e r v l e t 。当s e r v l e t 引擎接收到请求后，如果设置了使用最新的j s p ，它就会去找j s p 文件，检查j s p 文件 在上次编译后是否改动过。如果改动过，就会重新编译，最终还是会把请求转交给编译 好的s e r v l e t ，由s e r v l e t 引擎处理后返回h t m l 格式文档到客户端。由于s e r v l e t 始终 驻于内存，所以响应是非常快的。如果j s p 文件被文件被修改了，服务器将自动地对文 件重新编译，其结果将取代内存中的s e r v l e t ，并继续上述处理过程。 在这里需要说明的是j s p s e r v l e t 基于j a v a 平台，服务器端必须安装j a v a 平台， 本系统安装的是j a v a2 平台。j s p 引擎工作时调用j a v a2 平台的语法解析器和编译器， 完成j s p 编译工作；s e r v l e t 引擎工作时调用j a v a2 平台的j v m ( j a v a 虚拟机) ，完成类 装载、字节码校验和解释运行的工作。 j s p 将静态h t m l 从动态内容中分出来，比起单独使用s e r v l e t 对静态内容都要用输 出语句去输出方便的多。且s e r v l e t 对一些h t m l 元素和j a v a s c r i p t 脚本不支持。但如 果程序模块只在j s p 页面中嵌入大量的j a v a 代码，将所有应用逻辑集中在一起，则会造 第二章r s 模式和j s p 技术 成程序代码晦涩难懂，使系统维护困难。本系统利用j s p 、s e r v l e t 各自特点，让j s p 程序着重于表示逻辑，s e r v l e t 着重于业务逻辑。 o j a v a b e a n s 组件3 j a v a b e a n s 是s u n 公司为进入因特网、企业网以及w w w 上进行分布式计算的组件结 构的入口，类似于c o g 组件，是一个可重复使用的软件组织，该部件可以用来生成其进 行可视化处理的组件，实际上是一个j a v a 类。通过它可以灵活地扩充j a v a 程序的功能。 它有以下特性： ( 1 ) 可以实现代码的重复利用。 ( 2 ) 易维护性、易使用性、易编写性。 ( 3 ) 可以在支持j a v a 任何平台上工作，而不需要重新编译。 ( 4 ) 可以在内部、网内或是网络问进行传输。 j a v a b e a n s 在j s p 技术中主要应用于不可视化领域，可使用属性和事件，在服务器 端应用方面表现出了强大的生命力。本系统恰当地运用了它在j s p s e r v l e t 程序中封装 数据、数据库操作的公有方法，实现了业务逻辑和前台显示程序的分离，使得系统具有 更好的健壮性和灵活性。它最大的优点是一次编写，多次使用。例如，本系统在服务器 类目录( c ：t o m c a t 4 1 w e b a p p s r o o t w e b i n f e l a s s e s ) 下创建一个类包f i r m ，在其下 按j a v a b e a n s 模型规范创建一个不可视化j a v a b e a n s ( f i r m j a v a ) ，用j a v a 编译工具将它 编译成j a v a 类字节代码文件f i r m c l a s s ，这样当服务器运行时，就可在j s p 和s e r v l e t 程序上加载、使用它封装的数据和公有方法。 对j a v a g e a n s 的工作范围有三种：p a g e 、s e s s i o n 、a p p l i c a t i o n ，分别表示作用于 单一页面、会话和整个w e b 应用。 为了提高系统的可维护性、可扩展性、可移植性和组件的可复用性，我们主要是采 用j s p 程序着重于显示逻辑处理、s e r v l e t 程序着重于业务逻辑处理和j a v a b e a n s 作为 数据提供，实现了基于m v c ( 模型一视图一控制器) 的w e b 应用程序设计模式，关于系统的 m v c 程序设计模式将在后续章节详细阐述。 第三章系统的分析与设计 第三章系统的分析与设计 31 系统需求分析 需求分析是软件开发过程的开始阶段，对于整个软件开发过程以及软件产品的质量 是至关重要的“3 3 。本人在项目设计之初，曾深入南宁地区、柳州地区的中小学进行细致 的调研，对收集到的需求信息进行分析，进一步挖掘出一些潜在的系统需求，确定了与 中小学教育息息相关的六个用户角色。它们分别是主管部门( 如市、地教育局) 、学校主 管、教师、家长、学生和中心用户。 用户对系统的主要功能需求如下： 做为主管部门用户，他们希望能适时把握所管辖区的中小学教育动态，配合学校 日常管理工作，同时适时发布一些相关的教育资讯，对学校工作进行总体和细致的方向 性科学指导和教育评估。 做为学校主管用户，他们希望能适时发布学校通知，对全体教师工作进行统一的 教学工作安排以及日常的管理工作。 做为教师用户，他们希望能和所管班级的学生家长及时沟通，把握学生在家表现， 适时把握新学期学校对他们的教学工作的安排，提供个性化的教学辅导，以及家庭作业 布置、作业登记、考试成绩登记和成绩统计，并通过各种通讯手段及时发送一些重要信 息给家长和学生用户。 做为家长用户，他们希望能和孩子的老师及时交流，把握孩子在校表现，适时地 获得孩子的操行表现、课程安排、家庭作业、考试成绩、学校和班级通知等信息。 做为学生用户，他们希望能及时地获得老师的个性化教育辅导，以提高学习成绩， 及时知道自已的考试成绩、作业成绩、班级安排和学校通知。 做为中心用户，他们希望能及时对申报的用户注册，档案管理，以及有关中小学 教育字典、信息栏目等维护，及时获取其它用户的反馈信息，适时发布中心新闻。 针对以上需求，系统的程序模块应能合理地实现各个角色用户的基本功能；系统能 提供丰富的与教育相关的内容，优美的用户界面，实现功能的易操作性，让有价值的信 息能及时快捷地发布，动态信息得到迅速的更新，以使各个角色用户的交流能满足实时 的需要，真正做到对孩子们的关爱变得“随时随地”；系统应对所有信息类型进行统一管 理和规范，针对不同角色用户提供信息访问权限的控制，对数据量大的信息，为提高数 据访问效率，将数据按层存放；系统应建立安全的网站运行环境，保证系统稳定、可靠 和安全地运行，保护信息资源不受非法用户的控制：系统应有足够大的吞吐量，不会因 过多的服务请求而出现系统崩溃；考虑到我区一些用户经济上的困难，系统能提供一种 方便、实用、价格便宜的教育资讯终端。 广西家校通信息系统就是为了满足这些需求而进行设计与开发的，其建设目标是要 第三章系统的分析与设计 建立个基于w e b 、电话网、移动通讯网、和资讯终端的多功能信思平台，提供多种优 质的信息服务。 系统最终目的是充分调动广泛的社会教育资源，利用现代信息技术架起学校、家庭、 社会之间实时、快捷、有效沟通的桥梁，形成学校、家庭、社会和谐共育的局面，以促 进孩子们健康成长。 3 2 系统设计原则 基于b s 模式的广西家校通信息系统信息量大，实现的功能复杂，应具有合理的信 息存贮、管理、传输功能，对系统的处理能力、可靠性、安全性要求高。因此，总体设 计应遵循以下原则： ( 1 ) 科学性：采用开发w e b 应用的先进、开放式的技术，实现基于数据库b s 体系结 构的信息系统。 ( 2 ) 可靠性：系统应有足够的数据吞吐能力和合理的程序处理功能，在w e b 多并发用 户大批量对数据查询、更新时，能稳定可靠地运行。 ( 3 ) 易维护性：应采用先进的程序设计模式，使程序模块结构合理，程序代码共享性 好，可扩展、可维护性好。 ( 4 ) 实用性：系统功能应满足我区中小学教育管理的实际要求和用户的功能需求。 ( 5 ) 易操作性：建立友好的用户界面，操作方便。 ( 6 ) 标准化：本系统的开发在字典代码上统一采用中小学校管理信息代码集，以 保证系统数据的标准化，以便于系统的推广。 ( 7 ) 安全性：应采用合理的安全技术，保证服务器、用户关键数据传输等安全。 3 3 网站功能模块设计和系统应用拓朴缩构 基于b s 模式和j s p 技术的广西家校通信息系统用户角色共分为家校通中心用户、 主管部门、学校主管、教师、家长和学生等六种。系统根据登录角色的不同，进入相应 的用户功能模块和一个用户公共模块，完成用户功能。而所有的用户和非家校通用户进 入网站主页时均可浏览公共信息。 网站功能模块规划流程图如下图3 1 ，模块功能说明如下： 1 ，主页：提供丰富的上级教育主管部门发布的教育资讯、中心发布的广西家校通新 闻和广西家校通项目背景材料的链接和用户登录表单。网站主题鲜明，界面优美。 2 用户登录模块：对用户的身份进行登录验证，为方便用户使用，提供两种登录方 式，即根据用户提交注册的用户帐号或手机号码、用户密码和角色信息，判断其是不是 合法用户，如是非法用户则拒绝进入，重新导向登录页面，如是合法用户则进入相应的 角色功能主页。 第三章系统的分析与设计 图3 1 网站功能模块规划流程图 3 公共信息模块：为所有用户和非用户提供各种公共的资讯信息浏览，信息栏目分 类如下图3 2 ： 广西家校通公共信息栏目 家校通新闻lt t n ! n 地lf 家庭园地li 学生园地i l 教育盗讯il 专题服务jl 综台信息 幽3 2 厂四家校通公共信息栏目 4 教师管理模块：包括学生作业成绩、学生考试成绩、学生作业和考试成绩发送、 学校通知和班级通知、考勤管理、课表查询、家庭作业布置子模块。 学生作业成绩：提供教师用户对所教班级学生的作业成绩的登记、修改、浏览和统 计功能。 学生考试成绩：提供教师用户所教班级学生的考试成绩的登记、修改、浏览和统计 功能。 学生作业和考试成绩发送：提供教师用户及时发送作业、考试成绩和本次成绩统计 信息给家长和学生的功能。一经发送的信息不能再修改。 学校通知和班级通j l ：l ：提供教师用户浏览所在学校的通知，浏览、发布所在班级的 赝学专题 引州刮 青春期专题中高考专题 本地教育 他山之蕊教育前沿 夏令营 交流合作学习指导健康教育家庭辅导做人教育亲于海通课题研究工作交流继续教育 教学相睦 第三章系统的分析与设计 班级通知的功能。 考勤管理：提供教师用户对所教班级学生的考勤管理功能。 课表查询：提供教师用户按学期对所教班级课表安排和自己所