（计算机应用技术专业论文）基于Web的森林病虫鼠害通用管理信息系统的研究与实现.pdf

摘要 森林作为生态环境的主题以及林业产业的基础，在改善环境、促进可持续发展中起 到至关重要的作用。我国是一个少林的国家，但同时我国也是一个森林病虫鼠窖发生最 为严重的国家之一。在森林病虫害管理方面，现有单机版c s 模式的森林病虫害管理信 息系统的处理技术和手段都已经十分落后。随着当前计算机技术和网络技术的飞速发 展，将动态w e b 技术应用于森林病虫鼠害管理信息系统的需求已十分迫切。 本文以黑龙江省合江林管局鹤北林业局为合作研究对象，全面收集与分析其森林病 虫鼠害的原始数据，考察其日常管理森林病虫鼠害信息的工作流程，采纳其提出的新需 求。以此为基础，依托w e b 技术，研发了“基于w e b 的森林病虫害管理信息系统”应 用软件。 系统在研究需求、详细分析的基础上，采用j a v a 语言、m v c 设计模式、w e b l o g i c 8 应用服务器、o r a c l e1 0 9 数据库服务器以及j 2 e e 开发平台进行开发。主要研究了基于 b s 模型的应用系统开发所必需的技术，以及构建一个通用性适用性较强的数据库。 基于w e b 的森林病虫鼠害通用管理信息系统由监测子系统、防治子系统、法律法 规咨询子系统和代码维护子系统四部分组成。系统按照原则以国家标准代码为基础建立 了比较全面的森林病虫鼠害属性数据库和多媒体数据库，能够针对全国多种主要病虫鼠 害进行监测，提供针对病虫鼠害的基于关键字的图片检索功能，实现了基于小班的森林 病虫害和鼠害的调查设计以及网络报表输出功能。本研究适合我国林业病虫鼠害监测与 防治的需要，对林业信息化的发展具有重要价值。 关键词w e b 技术；森林病虫鼠害：管理信息系统；j 2 e e 东北林业大学硕十学位论文 a b s t r a c t a st h et o p i ca n db a s i so fe n v i r o n m e n t ，f o r e s t s p l a y ac r u c i a lp a r ti n i m p r o v i n g e n v i r o n m e n ta n da c c e l e r a t es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t c h i n ai sac o u n t r yl a c ko ff o r e s t s ，a n d a l s oi so n eo ft h ec o u n t r i e sw h i c hh a v et h em o s ts e r i o u sf o r e s td i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t s i nt h e a s p e c to fm a n a g e m e n to ff o r e s td i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t s ，t e c h n o l o g ya n dm e a n so ff o r e s t d i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t sm i sb a s eo ns i n g l ec o m p u t e r sw i t hc sm o d e ，a n dt h e yh a v eq u i t e d r o p p e db e h i n da l r e a d y w i t ht h eg r e a tp r o g r e s s o fc o m p u t e rt e c h n o l o g ya n dn e t w o r k t e c h n o l o g y , t h er e q u i r e m e n to fa p p l y i n gt h ed y n a m i cw e bt e c h n o l o g yt of o r e s td i s e a s e s ，m i c e a n dp e s t sm i si sv e r yu r g e n t t h i sp a p e rr e g a r dh eb e if o r e s ts u b s t a t i o no fh ej i a n gf o r e s tm a n a g e m e n tb u r e a ui n h e il o n gj i a n gp r o v i n c ea st h eo b j e c to fr e s e a r c h ，c o l l e c ta n da n a l y z et h eo r i g i n a ld a t ao f f o r e s td i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t s ，i n s p e c tt h ew o r kf l o wo ft h ed a i l ym a n a g e m e n ti n f o r m a t i o no f f o r e s td i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t s ，a n da d o p tt h en e wd e m a n d s b a s e do nt h ea b o v ea s p e c t s ，i n v i r t u eo fw e bt e c h n o l o g y , ir e s e a r c ha n dr e a l i z et h ea p p l i c a t i o ns o f t w a r eo ff o r e s td i s e a s e s ， m i c ea n dp e s t sm i sb a s e do nw e bt e c h n o l o g y b a s e do nt h ep a r t i c u l a ra n a l y s i sa n dd e m a n d so fr e s e a r c h ，t h es y s t e ma d o p tj a v a ，m v c d e s i g np a a e m ，w e b l o g i c8a p p l i c a t i o ns e r v e r , o r a c l el o g d a t a b a s es e r v e ra n dj 2 e e f r a m e w o r kt od e v e l o p t h i sp a p e rm a i n l yr e s e a r c hn e c e s s a r yt e c h n o l o g yo fd e v e l o p i n g a p p l i c a t i o ns y s t e mb a s e do nb sm o d e l ，a n df o r ma m o r eg e n e r a la n d m o r ea p p l i c a b l ed a t a b a s e f o r e s td i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t sm i sb a s e do nw e bt e c h n o l o g yc o n s i s to fm o n i t o r s u b s y s t e m ，p r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gs u b s y s t e m ，l a wc o n s u l t a t i o ns u b s y s t e ma n dc o d e m a i n t e n a n c es u b s y s t e m s y s t e mf o u n dg e n e r a la t t r i b u t i o nd a t a b a s ea n dm u l t i m e d i ad a t a b a s eo f f o r e s td i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t s ，a n di ti sc a p a b l eo fm o n i t o r i n gs o m ef a m i l i a rf o r e s td i s e a s e s ， m i c ea n dp e s t si nt h ec o u n t r y ，o f f e rt h ek e y w o r d s - b a s e di m a g er e t r i e v a lf u n c t i o n so ff o r e s t d i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t s ，r e a l i z ei n v e s t i g a t i o nd e s i g na n di t sn e t w o r kr e p o r tb a s e do nf o r e s t d i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t so fs u bc o m p a r t m e n t t h er e s e a r c hf u l f i l lt h ed e m a n d so fm o n i t o r i n g a n dp r e v e n t i n ga n dc o n t r o l l i n gf o r e s td i s e a s e s ，m i c ea n dp e s t si nt h ec o u n t r y , h a si m p o r t a n t m e r i tf o rd e v e l o p m e n to ff o r e s ti n f o r m a t i o n a l i z a t i o n k e y w o r d sw e bt e c h n o l o g y ；f o r e s td i s e a s e s ，p e s t sa n dm i c e ：m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ；j a v a 2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得盘j 垦盐些盘堂或其他教育 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 献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：设乙龟签字日期 。吖年6 月才曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 壅i 垦苤些盘堂有关保留、使用学位论文的规 定，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，允许论文被查 阅和借阅。本人授权盔i 堡盎些盘堂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，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 艰诱 签字日期w 卞b 月咨日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名：羔场n ) 导师签名：5 mnj 签字日期：。7 年i 月2 于日 电话： 邮编： 1 1 课题的来源及背景 1 绪论 1 1 1 课题的来源 本课题来源于2 0 0 4 年黑龙江省发展信息产业专项资金项目森林重大灾害防治专 家系统( 项目依据：黑信科字1 2 0 0 4 1 1 4 2 号文件) ，此课题共分三个子课题，分别是专家 系统、基于w e b 的森林病虫鼠害通用管理信息系统和地理信息系统。基于w e b 的森林 病虫鼠害通用管理信息系统是其重要的组成部分。 1 1 2 课题的背景 森林作为生态系统的主题以及林业产业的基础，在改善环境、促进可持续发展中起 到越来越重要的作用。我国是一个少林的国家，森林覆盖率只有1 6 5 5 ，同时，我国 也是世界上森林灾害发生最为严重的国家之一。随着林业事业的发展以及国际交往的日 益增加，我国的森林面积逐年增加，然而，外来有害生物的入侵使得森林灾害的发生日 趋严重。森林灾害不仅造成巨大的经济损失，也严重地制约着生态环境和社会的可持续 发展i l j 。近年来我国的森林病虫害防治工作虽然取得了较大的进展，也具备了一定基 础，但是森林灾害的监测、预警、预防、检疫、除治等防灾减灾能力还处于一个低水平 状态。尤其是现有的森林病虫害管理信息系统及其运行机制远远不能适应当前林业病虫 鼠害防治信息化发展的需要。传统的单机版c s 模式的森林病虫鼠害信息处理技术和手 段都已经十分落后，容易造成历史数据丢失，这样就无法较好地分析、归纳出森林灾害 的发生发展规律，且耽误最佳防治时间。由此可见，对森林病虫鼠害的监测信息、防治 信息以及其它相关信息进行系统化管理已经成为当前需要迫切解决的主要问题【2 l 。 随着网络技术的迅速发展以及j 2 e e 平台的广泛应用，基于w 曲的b s 模式的多层 体系结构逐渐发展成熟起来，多层w 曲应用的开发已成为现今的主流。在国外，应用 m v c 模式的j 2 e e 框架进行基于w e b 的应用开发已经成为开发电子商务系统的主流技 术，在国内应用j 2 e e 框架中的j s p 技术的w e b 应用都还比较少，更不用说应用于森林 病虫鼠害管理信息系统当中了。现在，应用信息技术改变传统的时间、空间资源的存 贮、获取与处理方式，提高信息数字化水平已成为林业病虫鼠害监测与防治发展的必然 选择。将w e b 技术及j 2 e e 框架应用于森林病虫鼠害管理信息系统中，能够使森林病虫 鼠害的管理产生一个质的飞跃，能够把从标准地监测到病虫鼠害预测预报，再到病虫鼠 害的防治方案的产生整个流程紧密地连接在一起，从而将整个林业局的病虫鼠害监测和 防治工作完整和统一起来，将会真正实现病虫鼠害管理的网络化和信息化。该系统的应 用不仅可以减轻基层林业工作者的工作强度，提高他们的工作效率，而且还能为各级领 导的决策提供详实可靠的科学数据。 东北林业人学坝j 。学位论文 1 2 国内外研究状况 世界上各国对森林灾害的认识经历了漫长的过程，从月常的粗放管理、经验型管理 到科学管理。随着全球气候变暖和生态环境的恶化，森林灾害有上升的趋势，因此许多 国家把森林灾害工作提到重要议事日程上，应该说这也是当今世界森林灾害工作的共同 趋势。 2 0 世纪8 0 年代以来，世界各国在森林灾害管理技术领域方面的发展趋势是建立在 新技术支持下的、以空间技术、计算机、通讯、网络技术为基础的高新的现代森林灾害 管理技术体系。 目前，国内对森林灾害系统的研究初见成效。在森林病虫鼠害系统的研究方面，国 家林业局制作了单机版的“森林病虫害防治信息系统”，它在普遍适用性上作的比较 好，通过修改一些设置可以在不同的行政级别使用。其缺点是只能基于文字形式的单机 运行，不能联网使用，无法架设服务器；而且上下级之间的数据交换需要拷盘。这种单 机的架构方式已经从根本上无法适应当今这个飞速发展的信息和网络时代p 】。 鉴于我国森林病虫鼠害管理及研究的现状，急需建立适合我国具体林区特点的、结 合现代高新技术的、基于w e b 的森林病虫鼠害管理信息系统，实现森林病虫鼠害数据 库、森林病虫鼠害预报预防、防治指挥决策等方面的集中化、网络化管理。 1 3 研究内容 本论文的研究内容基于以下六点： ( 1 ) 研究w e b 技术以及w 曲应用，b s 模式系统的结构及其开发过程。 ( 2 ) 研究j 2 e e 框架，并在此基础上深入研究j 2 e e 框架在w e b 应用开发方面的技 术，使用j 2 e e 开发项目的配置、打包、部署，及相关w e b 服务，w e b 应用服 务器( w e b l o g i c8 ) 的配置，o r a c l e 数据库服务器的应用，最新的j s p , s e r v l e t ， j a v a b e a n s 的基本原理及应用技巧。 ( 3 ) 研究m v c 设计模式、j 2 e e 相关技术及多层体系结构的工作原理及实现方法。 ( 4 ) 以国家标准代码为基础，研究、分析并建立了一个比较全面的具有一定通用性 的森林病虫鼠害属性数据库和多媒体数据库。研究需求分析方法、e r 图建模 方法及转换到逻辑结构，物理结构的方法。 ( 5 ) 应用基于w e b 的j 2 e e 技术，结合面向对象的开发方法，构建基于w e b 的b s 模式的森林病虫鼠害通用管理信息系统。 ( 6 ) 研究并实现了基于w e b 的通用森林病虫鼠害管理信息系统与本课题研究的其它 两个系统( 专家系统和地理信息系统) 的无缝连接，并且使三个系统构成一个 有机的整体。 1 4 研究的意义 本课题的研究属于我国数字林业研究的一项内容。课题的研究成果可以为构建数字 l 绪论 林业提供技术储备和技术支持，对推动林区企业管理的现代化、科学化，实现林区信息 化跨越式发展，推进林区森林病虫鼠害监测、预警、预防、除治的体制和机制创新起着 重要作用。 保护和建设生态环境，是我国实施可持续发展的一项战略任务。林业作为生态环境 建设的主体，承担着保护和丰富森林资源、改善生态环境、实现林业可持续利用等重大 使命，森林病虫鼠害、森林火灾和滥砍滥伐是我国森林的“三害”，森林灾害的猖獗严 重破坏着造林绿化成果，阻碍着生态环境建设进程，威胁着国土生态安全。自“八五” 以来，全国森林病虫害每年平均发生面积都在1 2 亿亩左右，其中，中度发生以上的受 灾面积在o “亿亩左右，相当于年均人工造林面积的8 0 ，因病虫危害减少林木生长 量1 7 0 0 万立方米，仅直接经济损失就达5 0 多亿元。森林灾害防治工作是林业生产的重 要环节，贯穿于林业生产的全过程。 研究的合作对象为鹤北林业局，鹤北林业局是合江林区的重点企业。黑龙江省鹤北 林业局地处重点天然林保护工程区、三江平原的天然绿色屏障、国家重要商品林区、国 家重要商品粮基地、世界性遗产保护区、国家生态安全体系的战略要地。开发基于w e b 的通用森林病虫鼠害管理信息系统，可以推进林区灾害的时实监测，科学决策，实现林 业的精细化、精准化作业，全面提升林业生态和产业生产力发展水平，发挥森林的巨大 生态效益。 以下将从社会意义和生态意义两方面进行对研究的意义进行分析： ( 1 ) 社会意义分析 长期以来，对于森林病虫鼠害大多是在发生之后才开始着手治理，处于被动的状 态，一旦发生比较严重的病虫害，往往形成不可收拾的局面，对人类的生命财产、森林 资源、生态环境等造成严重的损失。 本课题的研究将把森林病虫鼠害的防治变被动为主动，大大减少森林灾害的危害程 度。遏制森林灾害严重发生的势头，保障林木健康成长，增加林木蓄积量，提高木材质 量，对于满足人民物质生活需要，解决国内木材及木制品短缺具有重要意义。 通过该课题的研究，也可以带动林业信息化服务的快速发展。提高林区科学技术的 发展，促进组织机构革新、管理人员素质的提高、提高企业生产力，提升林业企业竞争 力等。 ( 2 ) 生态意义分析 森林是巨大的绿色宝库，在保护生态环境中具有不可替代的作用。而近年来，森林 病虫鼠害的频繁发生已构成对我国林业建设和经济社会可持续发展的重大影响，成为发 展森林资源的重要制约因素，严重制约了造林绿化和生态环境建设的进程，对名胜古 迹、自然保护区、森林生态景观构成严重威胁。森林病虫鼠害通用管理信息系统的研 究，能够不断提高控灾、减灾的能力，有效实施综合治理措施，减轻病虫害对森林的危 害损失，巩固造林绿化成果，加速生态环境建设进程，改善生态环境，提高森林的自控 能力，保持国土生态安全，保证林业重点工程的有效实施和国民经济和社会发展对森林 乐北林业大掌坝士掌位论文 生态的需求。保持良好的生态环境、充分发挥森林的生态效益，是林业可持续发展的重 要基础和标志。 研究森林病虫鼠害通用管理信息系统，对提升黑龙江省森工企业整体信息化水平、 加速林区数字化建设，推进森林防治工作向规范化、标准化方向发展，促进林区森林灾 害防治工作实现管理体制、管理机制、管理手段的创新，全面落实天保工程和森工“三 个地位”战略构想，建设林区小康社会，加速生态环境建设，完成生态大省建设目标都 具有重要意义。 2w e b 技术及基于w e b 的分布式系统结构 2 1w e b 技术 在i n t e m e t 中w e b 技术已经占据了主导地位，w e b 技术的发展变化已经完全引导着 i n t e m e t 的发展变化。w e b 技术的体系结构主要是基于h 1 m l 和h t t p 协议，这两个核 心协议的设计面向的是最基础的应用，例如文档的传输与表示。随着w e b 迅速地普 及，基于w e b 的应用逐步延伸到一些复杂的应用和计算。一些传统的分布式计算和面 向对象技术也试图迁移到w e b 技术上。w 曲技术已成为软件上程序开发、网络分布式 计算和处理的核心1 4 j 。 w e b 技术从9 0 年代很原始的静态h t m l 页面，到复杂而缺乏定制性的c g i ，然后 是w i n d o w sn t 的兴起，出现了i d c ，i d a ，i d q 等技术，然后就是基于v b s c r i p t 的 a s p ，这以后，j a v a 逐渐进入i n t e m e t 编程领域，s e r v i e t j s p 也随之出现。其他的如 p h p , p e d 等，以及微软的n e t 平台技术，这些技术的出现，极大丰富了w e b 应用的能 力，提高了软件工程开发效率，也在一定程度上促进了w e b 应用的普及和发展。当前 主要的w e b 技术可以分为w e b 服务器技术、w e b 开发技术及w e b 辅助技术三类。以下 分别介绍这三种技术。 ( 1 ) w e b 服务器技术是用来组建w e b 站点、支持w e b 应用的软件系统，其主要用途 就是为了企业组建站点。目前w e b 服务器软件系统种类繁多，各有各的技术优势。微 软公司的i i s ，借助w i n d o w sn t 2 0 0 0 2 0 0 3 操作系统得到广泛应用；b e a 作为业界权威 的中间件厂商，开发的w e b l o g i c 己成为目前世界上最流行的w e b 服务器软件之一，据 权威机构统计，全球有近4 5 的站点采用了这一系统。a p a c h e 作为开源软件的一员， 经过开源组织的不断修改与完善后，也成为比较成熟的服务器软件睁j 。此外，还有i b m 的w e b s p h e r e 等等。 ( 2 ) w e b 开发技术方面，面向对象技术的出现和应用大大提高了软件的重用性和软 件质量，目前作为征对“软件危机”的最佳对策，面向对象技术得到普遍关注，并形成 了o o p ( 面向对象编程) 、o o d ( 面向对象设计) 、o o a ( 面向对象分析) 1 6 】一系列完整的软 件开发方法学。h t m l ，d h t m l 主要用于浏览器界面布局显示，而x m l 的引入给基于 w e b 的应用软件赋予了强大的功能和灵活性。j a v a 作为一种跨平台开发语言，正以前所 未有的速度向i n t e m e t i n t r a n e t ，甚至计算机世界的各个领域渗透，逐渐改变着人们的思 维。微软在2 0 0 0 年推出了下一代互联网框架n e t 技术，它和j 2 e e 已经成为w e b 服务 软件市场的两大规范和开发平台。 ( 3 ) w e b 辅助技术主要用来辅助w e b 应用及其软件开发。统一建模语言( u n i f i e d m o d e l i n gl a n g u a g e ，u m l ) 是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语 言。它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用不仅限于支持面向对 东北林业大学硕十学位论文 象的分析和设计，还支持从需求分析开始的软件开发全过程。 2 。2w e b 技术的发展 自w e b 产生以来，w e b 技术己从最初简单的文档浏览发展到当今复杂电子商务的 应用，其间共经历了静态文档、动态交互页面和实时可伸缩的事务处理三个阶段。 2 2 1 静态文档阶段 这一阶段的w e b 技术，主要是用于简单静态w e b 页面的浏览。用户使用客户端的 w e b 浏览器，可以访问i n t e m e t 上的各个w e b 站点，在每一个站点上都有一个主页作为 进入w e b 站点的入口。在每一个w e b 页面中都包含相关的信息及超链接，通过超链接 使用户很方便浏览其它的w e b 资源。w e b 信息资源的组织形式就是以一个主页为首其 它w e b 页面为节点，用超链接把它们链接成一个树状结构的信息链。 这一阶段w 曲服务器基本上只是一个h t t p 的服务器，它负责接收客户端浏览器 的访问请求，建立连接，响应用户的要求，查找所需的静态w e b 页面，返回给浏览器 进行显示。 2 2 _ 2 动态交互页面阶段 由于第一阶段用户无法同w e b 页面进行交互，仅是被动的使用w e b 服务器所提供 的静态页面。对于网络管理员，维护静态的w e b 页面也很复杂，需要不断地编辑新的 w e b 页面和删除修改老页面。这一阶段的w 曲技术无法满足人们进一步的要求，随着 高版本h t m l 的出现和浏览器对f o r m 的支持，由此使w e b 技术进入了其发展的第二 阶段：动态交互页面阶段。 w e b 数据库技术是本阶段最主要的核心技术。引入数据库技术的w e b 系统可以利 用数据库系统来对各种复杂的数据进行有效的管理和快速的检索。并将这些数据按远端 客户机的特定访问请求实时地产生带查询结果的静态页面然后传送给客户浏览器显示， 即实现了数据库在w e b 上的发布。数据库技术适于对大量的数据进行组织管理，w e b 技术拥有较好的信息发布途径，这两种技术天然的互补性决定其相互融合成为技术发展 的必然趋势。实现w e b 与数据库互连通常采用两种方法：一种是在w e b 服务器端提供 中间件来连接w e b 服务器与数据库服务器：另一种是把应用程序下载到客户端并在客 户端直接访问数据库，实现w e b 与数据库的连接。 2 2 3 实时可伸缩事务处理阶段 随着i n t e m e t 用户的迅速增加，人们渴望网络能给他们的生活带来更多的便利，电 子商务的出现对商家和用户都产生了深远的影响，也使w e b 的应用深人到人们日常生 活中的每个角落。随着w e b 技术、分布式对象技术以及安全保密技术的发展，为在 w e b 上实现电子商务提供了有力的技术保障。在w e b 上进行实时可伸缩的事务处理， 实现电子商务，w e b 必须解决几个关键问题，即如何实现实时的事务处理，可伸缩性、 可扩展性、安全性与客户认证等技术难题。 2w e b 技术及基于w e b 的分布式系统结构 对象w e b 技术是新一代的w e b 应用的关键技术，对象w e b 技术是为了解决带c g i 的h t t p 速度太慢、无连接状态记忆、使用困难等缺点，h t t p 根本无法解决在w e b 上 进行实时可伸缩的事务处理的难题。h t t p c g i 机制缺陷的主要根源是必须用w e b 服务 器作为中介来协调通讯，而对象w e b 技术通过分布式对象技术允许客户机直接同相关 服务器联系，开销小且避免了w e b 服务器所形成的瓶颈。并且从单个功能服务器到整 个服务器系统都可伸缩的运行在一个或多个服务上，动态的平衡客户请求负载。这些技 术的突破有效地解决了在w e b 上进行实时可伸缩的事务处理。 2 3 基于w e b 的分布式系统结构 2 3 1 c s 模式到b s 模式 c s 模式是一种由客户机( 由p c 或工作站担任) 与服务器( 由专用服务器担任) 合作完 成一个作业的信息系统结构模式。b s 模式是一种以w e b 技术为基础的新型信息系统平 台模式，b s 模式把传统c s 模式中的服务器部分分解为一个数据库服务器与一个或多 个应用服务器( w 曲服务器) ，从而构成了一个三层结构的客户服务器体系【7 钔。如图2 - 1 所示。 w e b 浏览 器 数据 库 客户机一一数据库服务器 图2 - 1 b s 模式结构图 2 3 2 基于w e b 的分布式系统体系结构r 基于w e b 的分布式系统体系结构p l 一般被分为表示层、应用层和数据层三个逻辑单 元，如图2 2 所示。 东北林业大学硕士学位论文 j a v aa p p l e t 一。n v 。x ，p - 。酣。| ls 。啷t e 。t 。l l h ，m 。一”s e r x m l p a r s e r i c f 二二 一 (tr r r樯)-浏览器 、：! ， 。t 表不层 lh t t p h t t ps e r v e ri 应用层 动态w e b 应用l 工作流层 1 分布式组件i 业务逻辑层 t 1 分布熹组件f | 分布式组件l1 分布式组件l l l 数据访问组件数据层 ， 数据访问接口 ， l 数据库i | 电子表格i 电子邮件l i 目录服务fi 文件系统l 数据存储 图2 - 2 基于w e b 的分布式系统体系结构图 2 3 2 1 表示层 在基于w e b 的分布式系统中，表示层是用户和i n t e r n e t 浏览器之间交互信息的窗 口，信息以网页的形式呈现给用户，用户可以搜索和浏览信息，可以递交数据请求，也 可以进行一些应用控制或其他操作。 在客户端浏览器中，主要以h t m l 文件为处理核心，h t m l 是基于w e b 的分布式 系统表示层的数据表示格式，具体的显示由浏览器解析并进行处理和显示。在h t m l 文件中包含脚本( 主要有j a v a s c r i p t 和v b s c r i p t 等) ，这些脚本能被脚本引擎( s c r i p t e n g i n e ) 解析执行，同时和浏览器对象紧密结合在一起完成与用户的交互功能。 前台的显示一般是由浏览器解析h t m l 文件进行显示，这种显示方式受限于浏览 器和h t m l 的表示能力。有些交互工作可能无法通过标准的技术来达到要求或实现某 些特性，比如能进行实时变化的统计图形、复杂报表的打印等。随着浏览器对a c t i v e x 和j a v a a p p l e t 的支持，使得网页中可以加入第三方软件，这增强了表示层的实现能力和 2w e b 技术及基于w e b 的分布式系统结构 功能。a e t i v e x 和j a v aa p p l e t 的显示和功能处理由本身来完成，不受浏览器限制，并且 以下载的方式运行。在网页中加入a c t i v e x 和j a v aa p p l e t 后，可以利用高级语言的开发 能力来开发以满足一些特殊功能。 。 2 3 2 2 应用层 应用层是基于w e b 的分布式系统的核心部分，是各种信息服务的提供者和信息的 管理者，它包括了信息的传递、信息的发布以及全部的业务处理程序，同时可以对这些 功能进行扩充来不断满足客户的需求。应用层接受来自表示层的数据，按一定的业务规 则对之进行处理；同时与数据层之间进行数据交换，包括建立与数据库的连接，对数据 库进行操作等。应用层的业务逻辑层集中了复杂的应用逻辑，业务逻辑层的分布式组件 是完成各种应用逻辑的单元，可以分放在一个或多个应用服务器上，但这对工作流层是 透明的。当具体的业务流程发生变化时，只要内在的业务逻辑不发生变化，那么只需要 改变工作流程，分布式组件还可以重用，对业务逻辑层不会产生影响。 图2 2 中将w 曲应用层分成了工作流层和业务逻辑层，在实际应用中，这两层可能 合二为一，针对简单的业务，可能没有业务逻辑层，业务逻辑层直接由工作流层来完 成。但在复杂应用中，两者一般有明确分工。 工作流层主要负责对用户的输入输出进行管理和一些简单的业务前端处理。它接收 用户的操作信息和数据，将这些数据按固定的要求递交给业务逻辑层，然后由业务逻辑 层完成具体的业务并接受业务逻辑层的返回。 业务逻辑层主要负责业务的具体实现，它对工作流层隐藏了具体实现而只提供业务 调用接口。在基于w 曲的分布式系统中，业务逻辑层采用的是分布式组件技术，它是 最新一代的w e b 应用关键技术。h t t p 根本无法实现在w e b 上进行实时可伸缩的事务 处理，而分布式组件技术允许客户机直接同相关服务器联系，开销小且避免了w 曲服 务器所形成的瓶颈。并且从单个功能服务器到整个服务器系统都可伸缩地进行一个或多 个服务，动态地平衡客户端请求负载。这些技术的突破有效地解决了在w e b 上进行实 时可伸缩的事务处理。 2 3 2 3 数据层 数据层主要提供具体数据的存储和管理功能，包括进行数据的读和写，完成数据的 存储。数据层分为数据接口层和数据存储层，数据接口层的作用是对应用层隐蔽数据存 储的具体操作，提供统一的透明数据存储层的访问。数据存储层存储和管理各种数据， 包括文件、电子邮件、数据库等，并且也提供数据具体操作的事务支持。 访问数据层共有三种方式： ( 1 ) 通过数据存储a p i 访问 每个数据存储都提供一种本机的访问方法。每个数据库销售商都提供自己特定的 a p i ，以简化对数据库的访问。非d b m s 数据可通过针对特定数据的a p i 来访问。通过 利用各种数据存储的本机访问方法，开发人员可充分使用各种存储方式的能力，这种访 问方式可以得到很高的访问效率，但开发效率低，对开发人员要求也高( 开发人员必须 东北林业大学硕士学位论文 懂得a p i 函数，懂得怎样提高效率使用它们等) 。 ( 2 ) 通过数据访问接口访问 数据访问接口是解决数据通用访问的核心技术，数据访问接口对上层隐藏了具体数 据存储访问a p i ，向上提供了通用的接口标准，上层应用直接通过数据访问接口所提供 的标准方法实现对数据的访问，而不用关心具体数据存储的底层a p i 接口和物理位置。 这种方式具有通用性，通过这种方式访问数据库，在数据库的选择上具有更好的移植 性，同时对数据库类型的依赖性也大为降低。数据访问接口主要解决的是接口和规范的 问题，并且数据提供者都提供了这一接口标准。常见的数据接口标准有o d b c 、j d b c 和0 l e d b 等。 ( 3 ) 通过数据访问组件实现数据访问 将数据访问包装成对象或组件，使开发人员不需要知道数据访问组件的实现，只知 道访问方法。这种访问方式大大降低了数据访问的复杂性，提高了开发效率。对于数据 访问对象和组件来说，内部实现一般通过数据访问接口来实现，这样可以使数据访问对 象和组件具有更好的通用性，适应更多类型的数据存储。对于没有提供这些标准的数据 访问接口，尤其对于许多非结构化的数据，需要直接采用数据存储a p i 来实现数据访问 对象和组件。 2 3 3 系统特性 系统具有整体性、目的性、层次性、相关性和环境适应性等特性，基于w e b 的分 布式系统具有优越的系统特性，它的系统特性主要表现在： ( 1 ) 整体性 基于w e b 的分布式系统各个层之间各司其职、系统功能的实现依赖于各层要素之 间的相互协调相互协作，形成一个有机整体。 ( 2 ) 简单性 基于w e b 的分布式应用外在表现非常简单，界面简单标准，操作非常方便并且符 合用户的习惯：基于w e b 的分布式应用从各层体现了黑匣子的特性，各层的外在接口 简单，开发人员只需要知道这些接口便可以完成他想做的上作，至于具体实现的复杂性 都隐藏在层的内部；另外，w e b 的客户端是标准统一的，在服务器上的改动将立即生 效，不会对客户端产生影响。 ( 3 ) 层次性和藕合性 基于w e b 的分布式系统在逻辑上由各层组成，各层又由有关要素组成，具有一定 的层次性。它们之间也是一种弱藕合的关系，层间通信仅通过公共接口进行。由于层是 松散关联的，可以更换组件来适应改动的要求，而无需重写或重新检测系统，改变层内 部不会影响整个系统，使系统具有稳定和可控的特性。这种层与层之间的藕合性大大提 高了系统的灵活性，而且在层的接口规范上又遵循一定的标准，这使得不同的基于w e b 的分布式系统应用之间能够比较容易地进行相互融合。 2w e b 技术及基于w e b 的分布式系统结构 ( 4 ) 动态适应性 由于i n t e m e t 处于高速成长阶段，因此基于w e b 的分布式应用需要满足日益增长的 用户访问量的要求。另外随着计算机和通讯技术的飞速发展，要求基于w e b 的分布式 应用能充分利用新技术，以满足飞速发展的需要。显然基于w e b 的分布式系统能充分 实现平滑升级( 如通过服务器集群和升级) ，同时基于w e b 的分布式系统采用标准的 t c p i p 协议通讯，与具体的通信介质无关，在面对高速网络通讯技术的应用中能够适 应。同时负载均衡、分布式组件也为实现w e b 分布式系统可伸缩性和灵活性提供了手 段。 2 4 本章小结 本章介绍了w e b 技术的由来、发展的三个阶段及其发展到目前的三种类型；接下 来介绍了基于w e b 的分布式系统结构的模式、着重阐述了各个层次的结构及特点，最 后说明了基于w e b 的分布式系统的系统特性。这些知识背景是构建本文系统的重要方 法参考、过程指导和技术来源。 东北林业大学硕l 学位论文 3j 2 e e 架构和m v c 设计模式 3 1j 2 e e 架构 3 1 1j 2 e e 技术 随着i n t e m e t 和i n t r a n e t 的普及应用，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，使企业在应用程序的开发方面逐渐有了规范。但是随着当今激烈的 市场竞争、电子商务日益普及和广泛的应用，企业应用开发正面临着严峻的挑战。特别 是c g i ，n s a p i ( n e t s c a p es e r v e ra p i ) j di s a p l ( i n t e m e ts e r v e ra p t ) 等多种编程和连通性模 型的日趋流行，极大地增加了编程和维护的工作量。 s u n 公司推出的j 2 e e ( j a v a 2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) ”o 】成功地解决了上述问题。 它使得企业的软件开发重新获得了新的生命力。j 2 e e 是一种利用j a v a 语言的标准体系 结构定义，利用它可以更为方便地在中间层加速分布式部署。j 2 e e 包括了企业j a v a b e a n s 、j s p 、j n d i 、j m s 、j t a 等技术。在企业开发工作中利用这种体系结构，开发者 将不必担心运行关键商务应用所需的“管道工程”，从而可以集中精力重视商业逻辑的 设计和应用的表示。因此，很适用于创建基于商务服务器和客户应用的程序。 j 2 e e 的设计目的是为了推动企业应用的开发和部署。它通过提供企业计算环境所 必需的各种服务，使得部署在j 2 e e 平台上的多层应用可以实现高可用性、安全性、可 扩展性和可靠性。其他平台对j a v a 语言的支持，使得基于j 2 e e 标准开发的应用可跨平 台移植，且由于j a v a 语言的安全、严格等特性，使开发者可以编写出十分可靠的代 码。j 2 e e 提供了在企业计算中需要的所有服务，且简单易用；j 2 e e 中的多数标准定义 了接口，可与许多厂商的产品配合，容易得到广泛的支持；通过提供统一的开发平台， j 2 e e 降低了开发多层企业级应用的费用和复杂度，同时支持e j b 与现有系统集成，有 良好的向导支持打包和部署应用。j 2 e e 平台提供的多层分布式应用模型、组件重用、 一致化的安全模型以及灵活的事务控制，加快了企业应用的设计与开发，可以快速容易 地建立融合了i n t e m e t 技术，尤其是w e b 技术的n 层( n - t i e r s ) 结构的分布式企业应用， 也较好地解决了c s 结构所固有的可扩充性差、可维护性差、安全性差、部署麻烦等弊 端。 3 。1 。2j 2 e e 架构 一个多层的分布式的应用模型意味着根据功能把应用逻辑划分成组件，并且可以在 同一个服务器或不同的服务器上安装组成j 2 e e 应用的这些不同的组件。一个应用组件 应被安装在什么地方，取决于该应用组件属于该多层的j 2 e e 环境中的哪一层。这些层 是客户层、w e b 层、业务层及企业信息系统层( e i s ) ( 如图3 1 所示) 。 客户端表示服务器端表示层服务器端业务逻辑企业信息系统 浏览器、胁服务器e j b 容器 纯h t m l j s pe j b + x r a - - ， l j a v a a p p l e t j s p l e j b l - - 卜 叫 l ) 桌面系统 一 卜正_j i ，。应用l 卜叫 j s ps e r v l e te j b r叫 其它设备 i j 2 e ex l z l _jp i k j 2 e e 平台 i 卜- - ， l j卜 叫 勿匝客户端 图3 - 1j 2 e e 体系结构图 从图3 1 中可以看到，尽管j 2 e e 支持四个不同的层：客户层、w e b 层、业务层和 e i s 层，但不一定要求每一层在物理上位于单独的计算机体系中。在通常情况下，w 曲 层和业务层在同一台服务器( j 2 e e 服务器) 上运行，基于这一点，这两层被认为是中间层 ( m i d d l et i e r ) 的子层。于是，j 2 e e 应用通常被考虑为三层结构的应用。三层结构的应用 程序可以理解为在标准的两层结构c s 模式的客户