（计算机应用技术专业论文）考试管理系统的设计与实现.pdf

摘要 论文题目：考试管理系统的设计与实现 学科专业：计算机应用技术 研究生：梁晓辉 指导教师：崔杜武教授 摘要 签名： 签名： 随着网络技术的发展，考试管理系统作为目前高校必不可少的应用系统，不但要脱离 仅仅依赖用户手工的管理，而且也要向网络方向发展。特别是在当前计算机和网络高速发 展的时代，人们开始充分利用现有的资源，进行学校日常考试的管理工作，并逐渐脱离原 先教务系统使用c s 结构模式的局限性。使用b s 开发模式，使整个校园网甚至i n t e r n e t 上的用户都可访问本地考试管理系统，即可在多地域、任意时间段以不同身份来访问考试 管理系统中的数据，大大加强了系统数据共享的能力。 为了推行公平、公正的考试机制和方便教务人员安排考试的管理流程，本系统采用了 指纹识别技术与考试管理相结合的措施，一方面，将指纹作为考生合法身份的辨识依据， 极大地增强了考生身份验证的准确性和可靠性。另一方面，考试管理是学校工作的重要组 成部分。随着学校规模的扩大，效率低下，容易出错的手工方式越来越不适应实际工作的 衙要。利用计算机技术设计开发考试管理系统，实现考试安排的自动化成为教务管理部门 的迫切需要。在本文中，阐述本系统采用o r a c l e 作为后台的数据库，采用标准m v c 三层 架构( j s p j a v ab e a n - s e r v l e t ) 开发模式，通过综合考虑考试管理的业务逻辑规则和流程， 设计出在人为干预最少的前提下，实现考试时间表的自动分配和考试考场、监考教师编捧 的高效率、高灵活性、高可扩充性的考试管理软件。使繁琐的考试管理自动化、规范化、 通用化、公正化，极大地提高了学校的考试管理效率，给各教务人员进行考试管理带来了 极大方便 关键词：指纹识别：考试管理系统；自动分配算法 蜱以 怒 西安理工大学硕士学位论文 t i t l e ：t h ed e s i g na n dl m p l e m e n to fe x a m l n a t l 0 n s y s t e m m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o n n a m e ：x i a o h u il i a n g s u p e r v i s o r ：p r o f d u w uc u i a b s t r a c t s i g n a t u r e ：垒鲻出 s i g n a t u 陀g w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n t e r n e t , t h ee x a m i n a t i o ns y s t e mi sai m p e r a t i v es y s t e mo n c o l l e g e i t i s n o t o n l yd e v i a t i n g u s e r sm a n u a l m a n a g e , b u t a l s o d e v e l o p i n g t o i n t e r a c t e s p e c i a l l y , o nt h ep r e s e n tc o m p u t e ra n dh i g h - s p e e dd e v e l o p i n gi n t e r a c ta g e , p e o p l es t a r t o ns u f f i c i e n tu s i n ge x i s t i n gr e s o u r c et om a n a g i n gm t i n ee x a mo fc o l l e g e ，a n dg r a d u a l l yd e v i a t e f r o mf o r m e r l yu s i n gc ss t r u c t u r eh a v i n gs e c t i o n sl i m i t a t i o n , m o r e o v e r , i ti s u s i n gb sm o d e m a ：k ew h o l l yc a m p u sw e ba n ds om u c ha st h eu s e r0 1 1i n t e r a e tc a l la c c e s st h i se x a m i n a t i o n s y s t e m a sar e s u l t , a l lu s e rc a n a c c e s sd a t ao ft h ee x a m i n a t i o ns y s t e mb y 伽e ，su s c r n a h l ea n d p a s s w o 砸a ta r b i 缸a r yt i m ei nm l l _ l f i - s c c t i o n , t h u s 霉- e a t l ya 出瑚c es h a x i n ga b i l i t yo f s y s t e l sd 越玉 i ts t o p sd i 地a c t i o ni ne x a ma n de n h a n c e se x a m i n gd i s c i p l i n ei no r d e rt op u s hf a i rt h e e x a md i s c i p l i n ea n dt oc o n v e n i e n tm a n a g ee x 锄t h es y s t e ma d o p t st h ef i n g e r p i n tt e c h n o l o g y a n d 懿a mm a n a g e m e n t i tg r e a t l yc u h a n c c sv e r a c i t ya n ds e c u r i t yo fv a l i d a t i n ge x a m i n e e f i g u r e t h a tt h ef i g u r ei sw i m e s sa sv a l i d a t i n ge x a m i n e e l e g a lf i g u r e t h ee x a l l lp l a ni s i m p o r t a n t c o m p o s es e c t i o no fc o u e g e 。w i t ht h ee n l a r g ea n dt h e i n e f f i c i e n to fc o l l e g es c a l e , a n dt h e i n c o r r e c te ) 7 i n gh a n dm o d ei sn o tm o r ea n dm o r ea c c o m m o d a t i n gt h en e e do f c o l l e g e ，t h u s ，i ti s u s i n gc o m p u t e rt h n o l o g ya n dd e s i g n i n gt h e 懿锄m a n a g i n gs y s t e m ，a n di ti si m p e r a t i v en e e d t on 珧et h ea u t o m a t i z a t i o no f e x a m i n a t i o n s y s t e m t h i sp a p e ra d o p to r a c l ed a t a b a s ea n dm v c m o d e , d c s i g n i n gg r e a te f f i c i e n t ，g r e a ts w e e t , g r e a te x t e a s i b l ee x a mm a 础喀m gs o f i ，m a l d n gf u s s y e x a r l lm a n a g i n ga u t o m a t i z a t i o n , s t a n d a r d i z a t i o n , g e n e r a t ea n df a i r i ti sg r e a t l y i m p r o v et h ee x a m m a n a 百n ge f f i c i e n t , a n dg r e a t l yf a c i l i t ym a n a g e 强a mt oo p e r a t o r k e yw o r d s ：f i n g e r p r i s tr e c o g n i t i o n = e x a m i n a t i o n s y s t e m ：r e s o u r c ea l l o c a t i o n 2 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名：超盘盥如许6 月b 日 学位论文使用授权声明 本人盈盛l 坦在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：1 ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上二交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：基盛：烂导师签名：年么月日 绪论 1 绪论 1 1 课题背景及意义 1 1 1 国内发展现状及存在的问题 随着中国经济的发展，以及社会对知识能力客观评价的强力要求，各种考试便应运而 生。考试作为一种公正、公开的发现和选拔人才、资格认定、等级确定的有效手段，存在 于现今社会的许多部门和单位。在学校中，考试更是教学过程中的一个重要环节，它既能 检测学生的学习效果，也是评估、检查教师教学效果的重要手段。另外，考试管理是一项 复杂的工作，它需要根据考生报名的信息进行分析管理按照管理者的要求，实现数据的 录入、报表输出等。目前，大多数考试机构都是通过手工处理完成制表、登记考生信息、 编排考场、考号等工作。由于处理的数据量大，把大量的人力花费在枯燥无味的事务性数 据、表格处理中造成时间、人员等资源的浪费。随着计算机科学技术的发展，自动化分 配考试资源的管理系统应用而生。在国内，考试管理系统 1 l 经历了两个阶段： 第一阶段：单机应用系统。早期的考试管理系统多用v b 和v f 开发，在单独的计算 机上运行使用。这些系统大多数都提供了考试报名、考场安排、统计数据等功能，使考试 安排工作进入了信息化时代，减轻了考试管理人员的工作量，使工作科学化、规范化。但 是这些单机系统还存在着一些不足，如安排考试只能由专人在一台计算机上完成，降低了 系统的使用效用，而且单机系统要专门配置、安装，一旦安装系统的计算机发生问题，后 果往往是不可挽回的。所以单机系统的可维护性、安全性都比较薄弱。 第二阶段：网络应用系统。随着网络技术的发展，为考试管理注入了发展动力，出现 了结合i n t e r n e t 技术解决考生异地问题的考试管理软件，例如：计算机考试中心等均己 采用考试管理软件进行考试前后的管理。系统考试管理工作包括考试前考生报名、考场资 源分配、监考教师资源分配、考后考生成绩管理、考生成绩通知单打印、及辅助的各种管 理等。在这些系统中，部分采用了c s 开发模式，而部分采用了b s 模式。这两种模式各 有利弊，采用c s 开发模式系统的系统响应时间通常优于b s 开发模式下的系统，c s 开 发模式下的客户端界面表现力和易操作性都有优势，但存在客户端的维护等问题。而b s 开发模式基本不需要配置客户端，系统更容易在网络上发布，更新升级工作也只限定在有 限的范围内。随着w e b 开发技术的发展，b s 开发模式正在弥补其界面操作性差的弱点， 它的发展优势越来越明显。目前新开发的考试管理系统多以b s 开发模式为框架，其主要 采用n e t 和j s p 技术来开发构造。 在国内，现有h 手试管理系统大多数都提供了考试的流程管理，即考试的报名、考试 时间安排，考场安排等工作，但是在这些系统中还存在一些缺陷，一方面验证考生信息的 工作很少有涉及。如今随着考试竞争的日趋激烈化，考试的公正性遭遇了前所未有的挑战， 考生替考现象屡禁不止，给本来公正的考试蒙上不公正的阴影。另一方面，各学校内部考 试的自动分配考试时间也很少有涉及。特别是对于采用了学分制教学的学校。选课学生人 西安理工大学硕士学位论文 数不定、课程上课时间和结课时间不定等因素造成了人工合理分配时间的困难。 所以，一个方便考试管理部门进行考试安排且具有很强公正性的、高效率的、自动化 的、科学性的分配考试资源的考试管理系统，是目前学校和考试服务机构急需的应用软件 系统。 1 1 2 课题研究的目的和意义 公正性是考试的基础。有关部门为了增强考试的公正性，采取了各种手段，比如：由 监考人员通过人工辨识考生身份证和准考证上的信息是否符合的方法来验证考生的合法 身份；还有些部门制定了严格的考试处罚制度，以打击考试不法行为等等，这些措施给考 生本人及考试管理部门都带来了极大的不便，而且仍旧有许多漏洞可钻。 传统的考生身份识别的主要依据是相片考生进入考场持身份证和准考证，身份证是 公安机关所发，准考证是考试组织部门所发，在考试时监考人员先将身份证上的相片与准 考证上的相片对比，然后将身份证上的相片与考生相貌作对比，如果相符，则确定考生是 他本人，否则认为是代考。然而每年考试过程中的代考舞弊现象屡禁不止，且有愈演愈烈 之势。所以这种传统的基于标志的身份认证技术由于受到证件伪造以及密码破解等手段的 威胁。逐渐表现出有些力不从心。 鉴于以上情况，科技的发展让我们有了新的选择指纹识别技术闭。这种依靠人体 的身体特征来进行身份验证的技术称为生物识别技术。指纹识别是生物识别技术的一种， 它具有唯一性和不可复制性。首先每个人的指纹独一无二，并且每个人的指纹相对固定， 不会随着年龄的增长和身体健康状况的变化而变化。所以在该系统中，将指纹所具有的 “唯一性”和“相对固定性”应用于验证考生身份，有很大的可靠性和实用性，使监考教 师可以准确地、快速地核实考生身份，也可杜绝考试中存在的违法违纪现象。 同时，随着报考人数和考试种类的逐年增加，考试管理部门需要花费越来越多的时间 进行考试安排。可是目前大多数学校都是通过手工处理完成制表，登记考生信息，编排考 场，考号等工作，为了组织一次考试，不仅要考虑考试需要的出卷，考试监考，阅卷，成 绩评估和试卷分析，而且在考试之前还要进行考试时间表的编排、考生的排位等工作。为 了降低考试的繁琐程度，减轻各教务人员的工作负担，通过认真分析学校现有的考试流程， 将b i s 开发模式应用于考试管理系统中，使考试管理工作具有网络化、信息化、规范化， 自动化、科学化，同时又符合他们的工作需要和工作习惯。 1 2 课题研究内容和技术基础 i 2 1 课题研究内容 本课题将生物指纹识别技术与考试管理系统相结合【3 1 ，研究开发具有指纹识别的“考 试管理系统的设计与实现”。通过设计完整的考试管理流程，在该系统中，提供考前进行 2 绪论 的考试时间、考试考场、监考教师等资源的分配功能、考试现场进行的考生身份验证及违 纪信息的登记等功能，为考试能够公正化、能够正常地进行提供了真实的考生身份，合理 的考试时间，考场分配和监考教师，减轻了教务人员为学校日常考试进行安排工作的繁琐 任务。另外考试管理系统的效率高、排位迅速方便、随机性高、存储量大等优点能够极大 地提高考试管理的效率和质量，也节省了入力资源，是使学校教务工作信息化，正规化的 重要途径。 本课题是针对学校考试管理所涉及的业务流程，完整的考试管理流程包括：考试前考 生报名、考试时间安排、考场资源分配( 教室分配，考生座位分配，监考人员分配等) ， 考试现场的考生身份验证、监考记录生成及辅助的各种查询管理等。 如今大部分高校己实行学分割教学方式。在该方式下，学生可根据本专业教学大纲和 教学计划，在每个学期内，灵活选择所学的公共课、基础课、专业基础课和专业课。因此， 在教学和考试上就不存在系、专业和班的概念。随之带来了一些新问题，如某些考生在考 试时问和考场安排上会产生大量的冲突。而原学年制的考试方式是按学期初课程的教学安 排进行的，并且是以系、专业和班的形式来组织考试的。而在学分制的考试方式中，考试 时间与考场编排必须以选课的学生为对象来进行组织，最关键的技术是解决考试资源分配 的冲突问题。具体解决方法将在详细设计中阐述。 1 2 2 课题相关的技术基础 ( 1 ) m v c 模式 m v c 4 ( m o d d - v i c w - c o n t r o u c r ) 是一种设计模式，它强制性的把应用程序的输入、处 理和输出分开。m v c 把应用程序分成三个核心模块：模型、视图、控制器，它们分别担 负不同的任务。如图1 1 显示了这几个模块各自的功能以及它们的相互关系。 毒雯胃：品隶 m 择视目i 自镕羹 用户请爨 业务盘b 理 垃择视目 l f ：曩霎v 鐾i e 嚣w 釜嘉请求l 状志童一 ：篙焘麓巍状右 。把用9 输“数据千培控制8 | 通知状密蔓新j ：釜凳裴耆釜雾状志更新 ii 件- 。 图1 - - im v c 设计模式结构图 f j g 咐i - im v cd e s i g np a t t e r ns 仉l c h f i g u r e 西安理工大擘项士学位论文 模型包含了应用程序的核心，它封装了应用程序的业务数据和事物逻辑，集中体现了 应用程序的状态。换言之，模型就是业务流程的处理以及业务规则的制定。业务流程的处 理过程对其它层来说是黑箱操作，模型接受视图请求的数据，并返回最终的处理结果。在 m v c 的三个核心模块中，模型拥有最多的处理任务。被模型返回的数据是中立的，也就 是说模型与数据格式无关，这样同一个模型可以被多个视图重用，从而提高了系统设计的 可重用性。模型即可称逻辑层，通过j a v a b e a n 与后台数据库交互，完成逻辑处理。j a v a b e a n 是用j a v a 来实现和定义的一种软件组件模型。在j a v a 模型中，通过j a v ab e a n 可以无限 扩充j a v a 程序的功能，通过j a v ab e a n 的组合可以快速生成新的应用程序。特别是j a v a b e a n 可以实现代码的重复利用。j a v a b e a n 组件可以用来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。 视图主要为浏览器客户端提供动态页面的显示，是模型的外在表现形式。当模型发生 改变时，视图会得到通知，视图可以向模型查询业务状态，访问模型的数据，但不能改变 这些数据。视图还能接受模型发出的数据更新事件，从而对用户界面进行同步更新。视图 即可称表示层，通过j s p ，h t m l 等语言实现。j s p 把用户界面从系统内容中分离开来， 使得设计人员能够在不改变底层动态内容的前提下改变整个网页布局，使得w e b 页面设 计人员可以使用h t m l 或者x m l 标识来设计和格式化最终页面。 控制器控制着模型和视图之间交互的过程。它接受用户的输入并调用模型和视图去完 成用户的需求。当w e b 用户单击w 曲页面中提交按钮来发送h t m l 表单时，控制器接收 请求并调用相应的模型组件去处理请求，然后调用相应的视图来显示模型返回的数据。也 就是说，控制器决定着用户返回怎样的视图、检查通过界面输入的信息以及选择处理输入 信息的模型。控制器即可称控制层，通过应用s e r v l e t 处理m t pr e q u e s t ，根据处理中 不周的分支和执行结果，决定转向哪个j s p 页面，控制程序及数据走向。 ( 2 ) j 虾技术 j m f 技术即j a v a 媒体框架j a v am e d i af r a m e w o r k ( j m f ) 1 5 6 l ，它是s u n 公司推出的 一个能够把音频、视频、和其他基于时间的媒体结合到j a v a a p p l i c a t i o n 和j a v a a p p l e t 的 应用程序接口，它是基于j a v a 平台设计的，它使j a v a 程序具有许多新功能：捕捉音频信 号、存储、播放并处理媒体数据，能够传输媒体数据和对多媒体数据进行编译码。同时， 它还支持压缩的媒体流以及存储媒体的同步、回放、控制、传输、处理和播放，功能非常 强大。j m f 采用统一的结构和消息传递协议，可以支持大多数标准的媒体类型，如a f 、 a t 、a v i 、g s m 、m i d i 、m p e g 、q u i c kt u n e 、r m f 以及w a v 。 通过j m f 可以方便的创建j a v aa p p l e t 和j a v a 应用以回放、获取、操纵和保存媒体数 据。j i v l f 允许高级程序员对原始媒体数据提供定制处理，无缝的扩展j m f 以支持其他媒 体类型和格式化，优化支持格式的处理以及创建新的回放机制。在j m f 的高层结构中， 媒体数据的获取、回放以及处理等功能位于j m f 的高层，在i m f 的低层提供一种插件结 构，它可以无缝的提供定制的处理控件和扩展。 4 j m fr t p a p i 是j v l f 中支持r t p 应用开发的应用程序接口，可以在网络中实时传输 和接收媒体流，在j m f 的高层结构中，r t p a p i 位于y m f a p i 和插件结构p l u g i n a p i 之 间。j m fr t pa p i 可以无缝的与瓜伍的获取、回放以及处理功能在一起工作。同处理其 他媒体内容一样，p l a y e r 和p r o c e s s o r 对象用来回放r t p 媒体流。用户可以将采集和保存 的媒体数据以媒体流的形式在网络中传输。同样还可以扩展j m f 以支持其他r t p 格式。 j m f 将声音、视频和其他实际媒体引入到j a v a 应用程序和小程序中。这种可选包提 供的对多媒体的支持扩展了j a v a 平台的处理能力，给多媒体开发者提供了一个强有力的 开发可扩展、跨平台技术的工具。 瓜低支持照片录入设备) ，它提供的模型可大致分为七类： + 数据源( d a t as o u r c e ) 截取设备( c a p t u r ed e v i c e ，包括视频和音频截取设备) 播放器( p l a y e r ) 处理器( p r o c e s s o r ) + 数据池( d a t a s i n k ) 。数据格式( f o r m a t ) 管理器( m a n a g e r ) 指纹识别技术概述 ( 3 ) 指纹识别技术 指纹识别技术1 7 1 是一种成熟的生物识别技术，此技术是凭借每个人的指纹纹路在图 案、断点和交叉点上都各不相同，也就是说，每个人的指纹纹路是唯一的，并且终生不变。 所以，依靠这种唯一性和稳定性，我们就可以把一个人同他的指纹对应起来，通过他的指 纹和预先保存的指纹进行比较，就可以验证他的真实身份。所以我们想到将指纹识别技术 应用到考试系统中，通过指纹的唯一性和不可复制性，可有效杜绝考场上违法违纪现象的 发生。 由于指纹考试系统不是在研究指纹技术，而是对指纹技术的一个应用，所以我们应该 选取成熟厂家的指纹识别产品，如指纹手持机设备，这样我们就可以参考在厂家提供的指 纹手持机设备接口、函数等基础上，开发成熟的应用系统。 众所周知，传统的考生身份识别主要依据是照片。但是照片会随着年龄的增长而改变， 所以这种传统方法存在明显的缺陷。而每个人的指纹独一无二，并且每个人的指纹相对固 定，不会随年龄的增长和身体健康状况的变化而变化。所以将指纹识别技术用于识别和验 证考生身份是目前最为准确和可靠的方法，同时也有效地保证了考试的公正性，强有力的 杜绝了考试中的违法违纪现象。 在考试管理中应用指纹系统有很大的可靠性和实用性嘲。首先每个人的指纹独一无 二，并且每个人的指纹相对固定，不会随年龄的增长和身体健康状况的变化而变化；其次 指纹样本便于获取，目前已有标准的指纹样本库，易于开发识别系统，系统完成指纹采样 功能的硬件部分也较易实现；最后指纹识别中使用的模板并非是指纹图，而是由指纹图中 西安理工大擘硕士学位论文 提取的关键特征，这样使系统模板库的存储量较小。 在考生身份识别系统中利用指纹识别技术可采用两种方法，即嵌入式系统和连接的桌 面应用系统，嵌入式系统是一个相对独立的完整系统，它不需要连接其他设备或计算机就 可以独立完成其设计的功能，先由活体指纹仪将考生的指纹采集转化为字符串，与考生的 姓名、性别、照片、年龄等信息一起存入数据库，考生的考场等信息安排好后，从数据库 中提取出每个考场的所有考生的指纹，存入指纹对比仪，在考试现场时通过轻便灵活的指 纹仪与考生的指纹进行对比，以脱机方式实现考生身份的有效鉴别。 指纹识别产品包括单一识别模块、台式、柜式、通道、手持机等多种类型，但考虑到 技术先进性、使用方便性、实施成本等因素，管理系统选取成熟厂家的指手持机设备，并 在厂家提供的指纹手持机设备接口、函数等基础上，开发难度将降低。 ( 4 ) j s p 技术 j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 技术是由s u n 公司发布的用于开发动态w e b 应用的一项技 术。它以其简单易学、跨平台的特性，在众多动态w e b 应用程序设计语言中异军突起， 在短短几年中已经形成了一套完整的规范，并广泛地应用于电子商务等各个领域中。在国 内，j s p 现在也得到了比较广泛的重视，得到了很好的发展，越来越多的动态网站开始采 用j s p 技术。 a p p l e t 可以翻译为小应用程序，j a v a a p p l e t t g l 就是mj a v a 语言编写的一些小应用程序， 它们可以直接嵌入到网页中，并能够产生特殊的效果。包含a p p l e t 的网页被称为 j a v a - p o w e r e d 页，可以称其为j a v a 支持的网页。当用户访问这样的网页时，a p p l c t 被下载 到用户的计算机上执行，但前提是用户使用的是支持j a v a 的网络浏览器。由于a p p l e t 是 在用户的计算机上执行的，因此它的执行速度不受网络带宽或者m o d e m 存取速度的限制 用户可以更好地欣赏网页上a p p l e t 产生的多媒体效果。 在j a v aa p p l e t 中，可以实现图形绘制，字体和颜色控制，动画和声音的插入，人机 交互及网络交流等功能。a p p l e t 还提供了名为抽象窗口工具箱( a b s t r a c t w i n d o w t o o l k i t ， a w t ) 的窗口环境开发工具。a w l 利用用户计算机的g u i 元素，可以建立标准的图形 用户界面，如窗口、按钮、滚动条等等。含有a p p l e t 的网页的h t m l 文件代码中部带有 和 这样一对标记，当支持j a v a 的网络浏览器遇到这对标记时，就将下 载相应的小应用程序代码并在本地计算机上执行该a p p l e t 。a p p l e t 的下载与图形文件一样 需要一定的时间，若干秒后它才能在屏幕上显示出来。等待的时间则取决于a p p l e t 的大 小和用户的网络连接的速度。一旦下载以后，它便和本地计算机上的程序以相同的速度运 行了 s e r v l e t 是j a v a 平台上的c g i 技术。s e r v l e t 在服务器端运行，动态地生成w e b 页面。 与传统的c g i 和许多其它类似c g i 的技术相比，j a v as e r v i a 具有更高的效率并更容易使 用。对于s e r v l e t ，重复的请求不会导致同一程序的多次转载，它是依靠线程的方式来支 持并发访问的。 6 在一个j s p 文件第一次被请求时，j s p 引擎把该j s p 文件转换成为一个s e r v l e t 。而这 个引擎本身也是一个s e r v l e t 。j s p 的运行过程如下所示： ( 1 ) j s p 引擎先把该j s p 文件转换成一个j a v a 源文件( s e r v l e t ) ，在转换时如果发现 j s p 文件有任何语法错误，转换过程将中断，并向服务端和客户端输出出错信息。 ( 2 ) 如果转换成功，j s p 引擎用j a v a c 把该j a v a 源文件编译成相应的c l a s s 文件。 ( 3 ) 创建一个该s e r v l e t ( j s p 页面的转换结果) 的实例，该s e r v l e t 的j s p i i t ( ) 方法被 执行，j s p i n i t 0 方法在s e r v l e t 的生命周期中只被执行一次。 ( 4 ) j s p s e r v i e ) 方法被调用来处理客户端的请求。对每一个请求，j s p 引擎创建一个 新的线程来处理该请求。如果有多个客户端同时请求该j s p 文件，则j s p 引擎会创建多 个线程。每个客户端请求对应一个线程。以多线程方式执行可以大大降低对系统的资源需 求，提高系统的并发量及响应时间。但不过也应该注意多线程的编程限制，由于该s e r v l e t 始终驻于内存，所以响应是非常快的。 ( 5 ) 如果j s p 文件被修改了，服务器将根据设置决定是否对该文件重新编译，如果需 要重新编译，则将编译结果取代内存中的s e r v l e t ，并继续上述处理过程。 ( 6 ) 虽然j s p 效率很高，但在第一次调用时由于需要转换和编译而有一些轻微的延 迟。此外，在任何时候如果由于系统资源不足的原因，i s p 引擎将以某种不确定的方式将 s e r v l e t 从内存中移去。当这种情况发生时j s p d e s t r o y 0 方法首先被调用。 ( 7 ) 然后s e r v l e t 实例便被标记加入“垃圾收集”处理。可在j s p l n i t 0 中进行一些初始 化工作，如建立与数据库的连接，或建立网络连接，从配置文件中取一些参数等，在 j s p d e s t o r y 0 中释放相应的资源。 基于j a v a 语言的j s p 技术具有很多其他动态网页技术所没有的特点。具体表现在如 下方面： 1 简便性和有效性 j s p 动态网页的编写与一般的静态h t m l 的网页编写是十分相似的。只是在原来的 h t m l 网页中加入一些j s p 专有的标签，或是一些脚本程序( 此项不是必需的) 。这样， 一个熟悉h t m l 网页编写的设计人员可以很容易进行j s p 网页的开发。而且开发人员完 全可以不自己编写脚本程序，而只是通过j s p 独有的标签使用别人已写好的部件来实现 动态网页的编写。这样，一个不熟悉脚本语言的网页开发者，完全可以利用j s p 做出漂 亮的动态网页。而这在其他的动态网页开发中是不可实现的 2 程序的独立性 j s p 是j a v a a p i 家族的一部分，它拥有一般的j a v a 程序的跨平台的特性。换句话说， 就是拥有程序的对平台的独立性，即w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e ! 。 3 程序的兼容性 j s p 中的动态内容可以各种形式进行显示，所以它可以为各种客户提供服务，即从使 用h t m l d h t m l 的浏览器，到使用w m l 的各种手提无线设备( 例如，移动电话和个 7 西安理工大学硕士学住论文 人数字设备p d a ) ，再到使用x m l 的b 2 b 应用，都可以使用j s p 的动态页面。 4 程序的可重用性 在j s p 页面中可以不直接将脚本程序嵌入，而只是将动态的交互部分作为一个部件 加以引用。这样，一旦这样的一个部件写好，它可以为多个程序重复引用，实现了程序的 可重用住。现在，大量的标准j a v a b e a n s 程序库就是一个很好的例证。 系统分析与总体设计 2 系统分析与总体设计 2 1 系统需求分析 需求分析也称为需求分析工程，是软件生命期中重要的一步，也是决定性的一步。需 求分析通过丌发人员与用户的沟通，了解用户需求、定义系统的目标，从而回答系统必须 。做什么”的问题。需求分析关系到软件系统开发的成败，是决定软件产品质量的关键 只有通过需求分析才能把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格说明，从 而奠定软件开发的基础，获得需求规格说明书。 在该系统需求分析阶段，首先通过了解现有的考试组织管理结构、业务流程及目前工 作实际情况，从宏观上把握系统的具体需求方向和趋势。在得到系统需求宏观印象后，结 合现有的硬件、软件实现方案，做出简单的用户流程页面，结合设计的原形和系统用户、 相关人员一起探讨业务流程设计的合理性、准确性、便易性、习惯性。通过反复讨论，得 到明确的需求定义说明。 2 1 1 系统需求描述 为了克服当前各高校考试的过程复杂，工作量大，耗费时间长，涉及人员多等缺点， 使考试过程变得更方便、高效、快捷和公正，在该系统中，采用当前比较先进的生物识别 技术和软件开发技术与平台，为各高校或考试部门开发了一个b s 开发模式的、具有指纹 识别的考试管理系统 考试管理系统依托学校局域网【1 0 】和i n t e r n e t 实现考生信息录入、考试安排等工作流 程中的大部分数据的收集与发布，同时实现大部分数据处理业务的计算机化与网络化。 经过与考试安排管理人员讨论，得知使用考试管理系统的相关人员有：中心管理员、 学校教务处管理员、学院教务处管理员。中心管理员具有对本系统的最高权限，负责全面 维护考试安排所需的资源信息，如：开设课程信息，学生选课信息等、中心管理员帐户、 学校教务处管理员帐户和学院教务处管理员帐户在内的整个系统。学校教务处管理员对本 系统具有部分权限，负责校级考试安排的时间、考场、监考教师的确定。学院教务处管理 员对本系统也具有部分权限，负责学院内部考生信息的收集和院级考试安排的时间、考场、 监考教师的确定 2 1 2 系统的角色需求分析 角色识别的任务是找出所有可能与系统发生交互行为、直接或间接地驱动系统的某些 操作 角色分析确定系统的主要主角。主角是系统的用户或者将与之交换信息的其他任何系 统在这阶段，应该简单确定主角与系统交互的一些显而易见的方式。说明应面向业 9 西安理工大学硕士学位论文 务流程而非系统行为例如，考试安排可能会允许一个类型的主角“制定考试类别”，而其 他类型的主角可以“安排考试考场”。这些以后可以将它们用到其他用例中，这些用例与特 定的系统行为结合起来更有意义。 在需求分析阶段，需要进行多次的问题分析会话，会话对象是不同的涉众，并且中间 还夹带开发团队的内部会话。与涉众打交道，从初始涉众( 即学院老师) 输入中导出特性， 从多方面向初始涉众咨询，以帮助改进问题说明，限制可能解决方案的个数和规模。 考试管理系统是为学校每次考试前对学生和教师的安排服务的【l i 】。通过对学校日常 考试管理0 2 , 1 3 1 工作进行调研与汇总，将该系统的用户角色分为三类：学校教务员，学院教 务员，系统管理员。 在对系统进行了功能需求分析后，抽象出系统的使用者及其他们所要完成的任务。具 体抽象时我们经过具体的调研并汇总、讨论了教师意见，最终将系统的角色及其任务得以 确定。抽象出的系统应涉及到考生信息、考试安排、教室被其他机构l 缶时占用、考试过程 中存在违纪信息以及可以供用户查询打印考试安排结果等等方面的信息。如图2 1 列出了 考试管理系统的用户角色及其所应具有的操作。 1 0 图2 - - 1 角色及其对应的操作图 f i g u m 2 - lr o l ea n do p e r a t i o nf i g u r e 系统分析与总体设计 ( 1 ) 角色说明： 学院教务员：学院教务人员是负责维护学生的指纹信息，照片信息，分发指纹信息， 以及维护学院内部进行考试的时间，考场，监考教师的安捧；在考试现场，监考教师负责 考生身份的指纹验证，维护考场信息登记表：回收指纹；打印和查询考试安排表； 学校教务员：主要负责维护学校大型考试的考试时间，考试考场，监考教师的安排工 作； 系统管理员：系统管理员是负责管理软件系统，维护系统的基础数据，各类用户日常 运行系统的日志，用户的权限等必要信息 ( 2 ) 任务说明： 维护指纹照片信息：录入、修改考生的指纹、照片信息，分发指纹，指纹回收功能： 维护考试安排信息：安排考试时间，考试考场，监考教师，修改考试安排信息，教室 资源调整等功能； 维护考场信息登记表：记录考试考场上的考生考试情况，如：缺考，作弊记录等 数据导入：从学校现有的学分制系统导入基本数据； 数据维护：维护系统的基本数据； 日志维护：维护系统用户日常登录系统的信息； 权限管理：管理系统各类用户的操作权限； 2 1 3 系统的功能需求分析 考试管理系统【1 4 】是集考生的报名、考试安排、身份验证为一体的考试管理系统该 系统一方面提供了按考试课程要求在考试前灵活选择是否需要对考生身份进行验证的功 能；另一方面该系统实现了使用计算机自动化完成考试时间表的编制，完成考场、监考教 师资源分配的功能，不需要人工花大量时间和人力资源来寻找具有合理性、科学性的空闲 时间、空闲教室并为考生安排座位等工作，极大地减轻了教务人员的工作负担。 该系统主要由考生信息管理，考试安捧管理，考试资源查询打印管理三个主模块组成。 它们具有如下功能： ( 1 ) 根据考试要求采集、分发、验证考生的指纹信息和照片； ( 2 ) 根据要求安排考试时间，考试考场，监考教师； ( 3 ) 打印考试安排表，包括各系，各班级和监考教师通知单； ( 4 ) 修改考试安排，包括考试时间，考场，监考教师的修改； ( 5 ) 根据现场监考情况填写监考信息登记表； ( 6 ) 查询打印考试安排信息，包括考试安排信息及各个考场中的考生座位安排信 息； 该系统的功能模块可划分如图2 - 2 。 西安理工大学硕士学位论文 图2 - - 2 系统总体设计功能模块结构图 f i g u r e2 - 2s y s t e md e s i g nf u n c t i o nm o d u l es m l c t r f i g u r e 根据学校考试信息管理的基本需求，本系统中各模块所需要完成的具体任务如下： 8 考生信息管理 主要是为录入和修改考生的指纹信息和照片信息提供了接口。通过指纹仪采集考生的 指纹信息，摄像头获取考生的照片信息；为现场考试管理模块中对考生进行指纹身份验证 奠定了基础。 b 考前管理 西安理工大学各教务员根据教学计划，学期考试工作具体计划，期末考试要求以及 上级有关规定执行期末考试，正常补考，毕业前补考，临时安排考试，国家级考试，省教 育厅统考，学校安排的统考，学位英语考试，四、六级英语考试等工作。没有计算机考试 管理系统的支持，常常要对考试报名数据进行单独处理，找出不冲突的考场才能进行安排 考试，通常导致考试工作严重滞后，考试时间快到了，考场还未安排，工作人员焦急，考 生着急，而且大量花费时间，况且数据处理人员要非常熟悉考务工作，同时又要非常熟悉 利用计算机知识实现对数据库进行相关的各种复杂操作考务管理的主要工作内容如下： ( 1 ) 编排考试时间 对于平时一般的课程考试，负责人根据教学进度计划安摔考试时间，同时对于学分 制管理，要考虑到同一个考生参加多门考试或多门上课时考试时间冲突的情况，采取相关 冲突校验措施，避免该类事件的发生，而且尽可能不要使每一个学生在同一天里要参加两 门或两门以上的考试，这样会给学生增加很大的考试负担。 ( 2 ) 编排考试考场 在安排考试时间后，要综合考虑教室的使用情况信息、考生人数信息等编排考场。 同样对于学分制管理，编排考场要考虑到同一个教室在一个时间范围内参加考试考场或上 1 2 系统分析与总体设计 课地点的情况，同理要采取相关冲突校验措施，避免该类事件的发生 ( 3 ) 编排监考教师 对各学院的内部考试，监考教师的选择范围尽可能使该学院的教职工。考虑到一位 任课教职工可以在一个时间范围内参加监考或上课，为了避免教职工监考或上课时间的冲 突，采取相关的冲突检测措施。 ( 4 ) 教室资源占用设定 是为教务处要临时占用教室资源提供了接口，这也为进行考试时间和考试考场的具体 安排产生了约束条件。 c - 考试现场管理 考试现场管理是为验证考生身份和在考试过程中是否存在违纪信息以及在考试完毕 时进行指纹回收提供了接口。 ( 1 ) 脱机指纹仪管理 验证考生的指纹信息，避免考生考试作弊；指纹回收主要是在考后为了检查考生是否 存在缺考现象。 ( 2 ) 考场信息登记 登记考生在考试过程中是否存在违纪现象。 d 查询打印 实现对考生信息，考试安排信息，考场安排信息等信息的综合查询和打印，同时在各 个功能模块中也提供了查询和打印的功能。 e 系统管理 系统管理模块负责维护系统数据，包括系统信息编辑，密码管理，高级管理，添加 删除资源，添加删除管理员，升级管理员，权限管理，日志管理，系统数据管理等功能。 2 2 系统总体设计 2 2 1 系统总体设计原则 系统按照管理要求分若干个子系统，各子系统既相互独立又相互关联，以