（计算机应用技术专业论文）基于web的高职院校教学管理系统的设计与实现.pdf

中文摘要 教学管理是我国高职院校信息管理系统的核心组成部分，随着教育体制改革 的日益深入，高校教学管理模式面临着严峻的挑战。高职院校学生不断增多，教 学管理任务日趋繁重，手工管理已无法满足教育飞速发展和学分制的需要。如何 利用现代化的手段和技术进一步提高工作效率，提高决策的科学性，增加教学管 理的透明度，己成为高职院校教学管理面临的重要课题。随着计算机技术的高速 发展，特别是i n t e r n e t 技术的迅速发展，在网络环境下开发教学管理信息系统， 成为高职院校提高教学管理水平的重要手段之一。 本文针对高职院校的教学特点，对基于w e b 的教学教务管理系统的设计与 开发进行了较深入的研究，其中重点分析了教学管理系统的开发原理、总体规划、 设计思想及具体的实现过程。在此基础上，论文给出了一个较完整的基于w e b 的教学教务管理系统的设计与开发，包括需求分析、功能设计、实现细节以及系 统关键技术等。该系统采用了基于b s 模式的三层架构作为系统实现的体系结 构；系统使用了o r a c l e 数据库，并在数据存储、检索、及查询方面进行了一定 的优化；为了克服大量的w e b 请求造成的系统瓶颈，该系统应用了数据库连接 池技术，提高了连接复用程度，改善了系统性能。同时，论文还介绍了利用专业 测试工具对本系统进行的性能测试，并对测试结果做出了简单分析。论文还对高 职院校教学管理系统未来的发展和应用前景进行了展望。 关键词：教学管理连接池 o r a c l e 数据库性能测试 a b s t r a c t t e a c h i n gm a n a g e m e n ti s t h ec o r ec o m p o n e n to fi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t s y s t e m sf o rp r o f e s s i o n a lc o l l e g e i no u rc o u n t r y w i t ht h ed e e p l yp r o g r e s s i n go f e d u c a t i o nr e f o r m ，t h em o d e lo ft e a c h i n gm a n a g e m e n ti sf a c e dw i t hm a n yc h a l l e n g e s w i t ht h ei n c r e a s i n go ft h eh u m b e ro fs t u d e n t s ，t h et a s k so fm a n a g e m e n tb e c o m e m o r e a n dm o r eh e a v i e r ，m a n u a lm e a n so fm a n a g e m e n tc a n n o tm e e tt h ed e m a n d so ft h e r a p i dp r o g r e s so fe d u c a t i o na n dc r e d i ts y s t e m h o w t oi m p r o v em a n a g e m e n t e f f i c i e n c y a n dp r o m o t el e v e io fs c i e n t f i cd e c i s i o ni nt e r m sm o d e mm e a n sa n d t e c h n o l o g y b e c o m e sa l li m p o r t a n tt o p i cf a c e db yt e a c h i n gm a n a g e m e n t o f p r o f e s s i o n a lc o l l e g e w i t ht h er a p i d l yd e v e l o p i n go fc o m p u t e rt e c h n o l o g y , e s p e c i a l l y i n t e r a c tt e c h n o l o g y , d e v e l o p m e n to ft e a c h i n gm a n a g e m e n ts y s t e m s i nn e t w o r k e n v i r o n m e n tb e c o m e so n eo ft h ei m p o r t a n ta p p r o a c ht op r o m o t em a n a g e m e n tl e v e lo f p r o f e s s i o n a lc o l l e g e i nt h i st h e s i s ，a i m e dt ot h ef e a t u r e so fp r o f e s s i o n a lc o l l e g e ，t h ea u t h o rd o e sd e e p l y s t u d yt h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to fw e b - b a s e dt e a c h i n gm a n a g e m e n ts y s t e m s ， e s p e c i a l l y , t h ea u t h o ra n a l y z e dt h ep r i n c i p l eo fd e v e l o p i n gt h et e a c h i n gm a n a g e m e n t s y s t e m s ，g e n e r a ls c h e m e ，d e s i g ni d e a sa n dd e t a i l e di m p l e m e n t a t i o n b a s e do nt h e a b o v es t u d i e s ，t h ed e s i g na n dd e v e l o p m e n to faw e b - b a s e dt e a c h i n gm a n a g e m e n t s y s t e m w a sg i v e n ，i n c l u d i n g ：d e m a n da n a l y s i s , f u n c t i o nd e s i g n ，d e t a i l s o f i m p l e m e n t a t i o na n dk e yt e c h n i q u e su s e d i nt h es y s t e m s t h ef r a m e w o r ko f t h es y s t e m a d o p tt h r e et i e r sa r c h i t e c t u r e s ，b a s e do nb sm o d e l t h ed a t ab a s eu s e di nt h es y s t e m i so r a c l ed a t ab a s e ，a n ds o m oo p t i m i z a t i o no fd a t as t o r e 、r e t r i e v a l sa n ds e a r c hw a s a l s om a d ei nt h es y s t e m t h ed a t a b a s ec o n n e c t i o np o o lt e c h n i q u ew a sa l s oa p p l i e di n o r d e rt oi n c r e a s ec o n n e c t i o nr e h s e ，a n d ，t h e r e f o r e ，i m p r o v ep e r f o r m a n c eo fs y s t e m m e a n w h i l e ，i nt h i st h e s i s ，t h es y s t e mp e r f o r m a n c et e s t ，w a sa l s oi n t r o d u c e d ，w h i c hi s c o n d u c t e db yu s i n gap r o f e s s i o n a lt e s t i n gt o o l ；a n das i m p l ea n a l y s i sa b o u tt h et e s t r e s u l ta l s oi n t r o d u c e d t h ef u t u r ed e v e l o p m e n ta n da p p l i c a t i o n o ft e a c h i n g m a n a g e m e n ts y s t e mf o rp r o f e s s i o n a lc o l l e g ew a s a l s op r e d i c t e di nt h et h e s i s k e yw o r d s ：t e a c h i n gm a n a g e m e n t ，c o n n e c t i o np o o l ，o r a c l ed a t ab a s es y s t e m ， p e r f o r m a n c et e s t i n g 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和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤奎苤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已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 司每玉其弓。b 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全7 解墨叠盘茎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫叠盘茎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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 鹤：剀底色 签字日期：吖年上月；9 日 导师签名： 签字日期吵年，月扣日 第一章绪论 1 1 课题研究背景和意义 第一章绪论 教学管理是我国高职院校信息管理的核心组成部分，随着教育体制改革的日 益深入，传统的教学管理已无法满足教育发展的需要。我国实行高职院校教育大 众化的政策后，高职院校学生不断增多，教学管理任务日趋繁重，如何把计算机 和网络技术更有效地引进教育领域为教育服务，已成为各高职院校面临的一个新 的课题。随着计算机技术的高速发展，特别是i n t e r n e t 技术的迅速发展和普及， 利用计算机这一现代化工具和数据库技术、通信技术等在网络环境下建立基于 w e b 的高职院校教学管理系统成为当今在校园网上开发教学管理信息系统的焦 点，成为高职院校提高教学管理水平的重要手段之一。 使用基于w e b 的高职院校教学教务管理系统，教师可以录入学生某课程的考 试成绩。教务管理员可以在线添加、修改学生基本资料、进行成绩统计分析并实 现课程管理等。学生通过网络浏览器可以及时登陆学校网站查询各课程成绩，以 及已获得学分情况，和课程设置情况。学生家长也可以及时获得学生在校的学习 情况，及时配合学校对学生进行督促，协助学校加强管理工作。用人单位可以在 本人同意的前提下使用当事人提供的账户信息登陆学校网站获得学生在校的学 习情况，对于用人单位而言可以更加客观公正对学生进行评价，同时也成为学生 展现自我的平台，有利于实现就业的双向选择，成为一条新的沟通方式，其中基 于w e b 的教学教务管理系统中的成绩查询子系统因其公正性、安全性、准确性、 灵活性、及时性以及方便性等特点，已经成为目前国际社会上普遍采用的一种考 试成绩颁布形式。现代教学管理系统具有如下功能： 教学组成的灵活性 基于w e b 的教学教务管理系统可以完成在线成绩录入、管理教学基本信息、 成绩统计分析等工作。 教务管理人员可以根据年级、专业、课程，按不同情况安排任课教师。同时 也可根据成绩数据完成针对成绩信息的统计和分析，并实现学分自动汇总。对于 数据库管理，系统管理人员可以查看用户的登陆日志信息。 系统可对用户的资格进行审核，系统管理员可以在线设置用户基本信息。教 师可在规定的时间内完成成绩的登录统工作。系统自动根据用户名和密码对登陆 系统的用户进行资格审核。对于未通过资格审核的用户，系统将不准进入系统。 第一章绪论 学生作为合法用户可以随时了解自己的学习情况，做到心中有数。用人单位 在学生本人同意的前提下，使用学生提供的登陆信息成功登陆系统后，可以利用 基于v e b 的教学教务管理系统进行学生成绩的查询。 教务管理员可以在线管理年级、专业、课程、任课教师、成绩统计分析及对 教师和学生的信息管理等操作。 系统管理员可以实现教务管理员的管理和日志查看。 减轻教学工作者的工作量 成绩查询子系统可以实现对数据信息的汇总分析。由于一般成绩的登录统工 作都安排在学期结束，往往对教务工作者而言是时间紧任务重，且常常出现不必 要的手工录入错误。教师需要首先录入成绩，然后上交到教务管理员，由教务管 理员进行成绩汇总，登录成绩大表，核算学分，公布成绩。实际上教师和教务管 理员都重复着成绩登录这一大工作量工作，而系统对成绩数据库的综合管理，省 去了教师成绩登录上交给教务管理员这一工作，由教师直接进行成绩录入，由计 算机自动生成成绩大表和完成学分汇总，节省了大量教学资源，使教育工作者可 以把精力投入到教学工作中，有利于教师及时改进教学工作，提高教学质量。 由计算机自动统计学生的成绩，分析考试情况，使教师能及时把握学生的整 体学习情况，有针对性地进行综合辅导。也有利于学校检查教师的教学质量，为 学生的测评工作节省了大量的人力和物力，使管理更加规范化和科学化。 安全可靠 本系统避免了成绩录入等的重复工作，也避免了此过程中的不安全因素。减 少了手工重复操作，降低了错误率，提高了可靠性。 快捷查询 使用成绩查询子系统，可以同时在不同地点实施并发查询，在同一界面完成 成绩资料的高速检索查询，避免了学生都已经开学，还不知道上学期考试成绩情 况的出现。 成绩输出的规范性 不同年级，不同系别，不同专业采用相同的成绩输出格式，规范成绩列表显 示体系，规范化一的形式有利于体现教学目标和考核要求。 成绩查询子系统是通过如下方式进行的，首先利用i n t e r n e t 在线浏览器经 系统身份验证后登录到系统中，输入待查询成绩的学号，然后开始查询。查询完 毕后，采用同一规格表格显示成绩情况。学分自动汇总也增加了系统的规范性。 数据时效性 学生成绩保存在数据库并不是永久的，考虑到学生成绩的查询具有一定的周 期性，即在学阶段中的每学期期末，毕业后的1 - 2 年是成绩查询的高峰期，而系 第一章绪论 统资源是有限的，因此在学生成绩信息保存超过预先设计的时效年限，系统将数 据移出数据库，异地保存。 安全保密性 通过使用计算机加密手段以及对数据库数据信息进行科学管理，避免非法入 侵数据库数据，非授权恶意修改数据，破坏数据，提高了系统的保密性。 对于系统数据内容的保护旨在两个主要目标：一是保护信息的安全性，即防 止未经许可的泄露；二是保护信息的正确性和完整性，即防止做未经许可的修改。 成绩查询子系统以准确、高速、网络化的信息技术为手段，实现成绩查询过 程的高度自动化和科学化。系统通过提高查询的效率、增加教学效果的反馈，增 强了学校同学生、家长、用人单位的沟通，从而提高了学校的教学水平，改善学 校的教学质量，增强了学生学习情况的透明度。本系统的意义如下： 目前，很多大专院校的成绩公布大部分采用传统的手工方式。在这种方式下， 教师将成绩上交到教务处，教务管理人员再将成绩汇总到成绩大表，再将成绩单 提供给各班的班主任，学生如要查询考试成绩就要亲自到校向本班班主任查询成 绩单。显然，随着学生规模的扩大以及教学方式类型的不断增加和学生要求的不 断提高，工作量也越来越大，同时对学生的考试成绩进行统计也十分烦琐且容易 出错，难以科学统计出学生对知识的掌握程度。 使用本系统，教师直接将成绩录入到数据库中，由计算机自动生成成绩列表， 同时实现学分汇总，避免了许多中间环节。避免了教学资源不必要的浪费，在成 绩统计分析上也能给教学带来极大方便。 利用计算机进行成绩的查询也要解决很多具体问题。如：实现成绩的在线查 询计算机可以很好地完成，但关键是查询的速度，由于学生人数的不断增长，数 据量将会成几何倍数增长，查询将会越来越困难。再次，系统需要相应的硬件投 资，由于数据量的高速增长，存储空间将会越来越少，这又会直接影响系统性能， 需要大容量的存储器作为硬件支持。 虽然目前还存在着种种限制，但是随着运算速度、算法结构和硬件设备的不 断发展，上述种种限制将逐步得到解决，系统实现的条件也将日趋成熟。 开发基于w e b 的教学教务管理系统的目的是为了替代传统的教学教务管理 模式。这样，可以大幅度降低教学资源浪费，提高工作效率，还可以提高公正性 和透明性。 本文将主要针对高职院校的特点设计开发基于w e b 的教学教务管理系统，以 符合高职学校教学的实际需要，满足教委对高职院校教学的要求，改革教学模式 和考试方式，充分利用现代化的网络工具，以提高教育教学质量。 因此，设计教学教务管理系统是十分必要的，尤其是针对高职院校的实际情 第一章绪论 况，开发一套“教学教务管理系统”，对很多高职院校计算机教学教务管理的现 代化将有着很大的推动作用。 1 。2 论文主要工作 本课题的研究目标主要是针对高职院校教学中存在的学生人数多、成绩录 入、统计分析、成绩查询效率低下、管理复杂等因素，从网络技术与现行考试制 度的改革的角度，研究了基于w e b 的教学教务管理系统的设计与开发问题。旨 在利用现代教育信息技术来构建新一代的基于w e b 的教学教务管理系统平台， 进行系统模式及技术实现方案的理论与技术方面的探索与研究。本课题主要探讨 基于w e b 的教学教务管理系统的技术实现方案，立足于运用网络技术来进行该 系统的构建，主要包括用户管理、基础信息管理、成绩查询、成绩统计分析等。 主要解决的问题如下： 1 、必须能够及时地对查询需求进行响应，并快速在数据库中查找到所需数 据，通过运算将结果以网页的形式反馈给用户，因此系统必须拥有足够高效的数 据库查询算法。 2 、基础信息管理中课程管理的问题，由于本系统只提供课程任课教师的信 息查询，没有排课的功能，因此该部分功能的实现效果很大程度上取决于同专业 排课软件的接口是否成功上。目前因为各院校的课程设置大都较为复杂，细节要 求比较复杂，各院校之间的差异较大，所以实现的难度比较大。本文所介绍的系 统，将只对课程的任课教师信息提供检索，不负责实现排课操作。 3 、算法策略。在数据库设计中，查询算法策略的设计是非常重要的一个环 节。如何设计出实用的、能够满足高职学生具体需要的算法策略，是当前的一个 技术难点。本系统针对目前大多数高职院校在校生数量不超过1 0 0 0 0 人这一前 提，按每专业每年不超过1 0 0 0 人，进行算法策略规划。 4 、统计分析模块是系统中非常重要的一个模块。主要是发挥作为测量工具 的作用，对成绩进行统计分析，将隐含于其中的教学反馈信息明确化。但本系统 该部分设计相对比较简单，只对成绩分布情况进行统计分析，功能比较单一。而 要实现精确的教学分析，就需要对具体项目进行统计和分析进行深入研究，只有 这样才能最充分地反映考核结果，更深刻地反映教学中存在地问题。 本课题研究的上述内容都是针对现代教学中在线教学教务管理系统方面存 在迫切解决的问题而展开的，具有一定的创新性、前瞻性以及较强的现实意义。 本论文主要采用了j s p 技术以及j a v a 编程语言，应用o r a c l e9 2 0 1 作为数据 4 第一章绪论 库支持，完全依照三层架构，采取b s 模式，设计和开发了基于w e b 的高职院 校教学教务管理系统。该系统具有基础信息管理、用户管理、数据库维护、成绩 查询与统计分析等功能。同时探讨了运用新一代可视化的面向对象的程序设计技 术，在基于网络的平台上构建高效的基于b s 模型的教学教务管理系统的可行 性。 1 3 论文组织结构 第一章，绪论，主要介绍基于w e b 的教学教务管理系统的开发背景、特点、 论文主要工作。 第二章，系统采用的关键技术，介绍开发过程中需要使用技术的背景知识， 包括系统开发环境和运行环境、系统开发技术简介，a s 模式体系结构。 第三章，系统的需求分析及概要设计，介绍系统需求及应用的主要技术手段 赫 可。 第四章，系统的详细设计，介绍数据库设计及各功能模块的功能分析。 第五章，系统的实现，包括系统功能的实现，介绍系统数据库结构的设计， 用户管理、数据库查询等各功能模块的功能及设计；以及系统测试过程中采用的 主要方法和针对测试数据分析生成的测试结果等。 第六章，总结与展望。 第二章系统采用的关键技术 第二章系统采用的关键技术 教学教务管理系统采用了模块化的设计方法，选择了面向对象的、易于维护 的j a v a 编程语言环境作为b s 架构中的开发工具，网页美工设计采用 d r e a m w e a v e r 作为主要开发工具。使用大型客户机服务器数据库( o r a c l e9 i ) 的 作为数据平台。在数据库的连接上，采用j d b c 技术扩展w e b 服务器端的功能。 2 1 系统开发环境和运行环境 2 1 1 系统开发环境 操作系统：m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0s e r v e r w e b 服务器：t o m c a t 4 0 数据库服务器：o r a c l e9 i 开发工具：b o r l a n dj b u i l d e r 、m a c r o m e d i ad r e a m w e a v e r 2 1 2 系统运行环境 服务器端 操作系统：m i c r o s o f tw i n d o w s2 0 0 0s e r v e r 、u n i x 、l i n u x w e b 服务器：t o mc a t4 0 数据库服务器：o r a c l e9 i 客户端 操作系统：m i c r o s o f tw i n d o w s9 8 2 0 0 0 k x p 浏览器：m i c r o s o f ti n t e m e te x p l o r e r4 0 及以上版本 2 2 系统开发技术简介 2 2 1j s p 技术 用户界砸开发主要使用j a v a 语言。j a v a 语言是s u n 公司推出的一种通过 解释方式来执行编程语言，可以与数据库进行交互，是一种简单、方便的编程工 6 第二章系统采用的关键技术 具。 j a v a 工作流程是：先由客户端发出h t m l 请求到w e b 服务器并等待返回结果， w e b 服务器根据客户请求向数据库服务器发出数据查询请求，数据库服务器将返 回查询结果到w e b 服务器，再由w e b 服务器返回给客户端。在站点的w e b 服务器 上负责解释脚本，可产生并执行动态、交互式、高效率的站点服务器应用程序。 j a v a 具有如下特点：面向对象、平台无关性、分布式。 j a v a 语言有着广泛的应用前景，可以从以下几个方面来考虑其应用啪7 ： 所有面向对象的应用前景，包括面向对象的事件描述、处理、综合等； 计算过程的可视化、可操作化的软件的开发； 动态画面的设计，包括图形、图像的调用； 交互操作的设计，包括交互、定向交互、控制流程等； i n t e r n e t 的系统管理功能模块的设计，包括w e b 页面的动态设计、管 理和交互操作设计等； 企业内部网i n t r a n e t 上的软件开发( 直接面向企业内部用户的软件) ； 与各类数据库连接查询s o l 语句实现； 其他应用类型的程序； 本系统开发中是采用j s p 技术作为j a v a 语言的开发工具，实际上j s p 是用 j a v a 语言作为脚本语言的，j s p 网页为整个服务器端的j a v a 库单元提供了一个 接口来服务于h t t p 的应用程序。 j s p ( j a v a s e r v e rp a g e s ) 是由s u n 公司倡导的在w e b 服务器下开发w e b 应用 的一种简单、方便的创建动态网页的编程工具。w e b 服务器是j s p 的一个运行 环境，可以很好的跟j s p 集成在一起。使用j s p 脚本语言，结合h t m l 代码， 配合d m a m w e a v e r 完成美工设计完成了系统的制作。无须编译，即可在服务器 端直接执行。 用户端只要使用可执行h t m l 码的浏览器，即可浏览j s p 所设计的网页内 容。j s p 所使用的脚本语言均在w e b 服务器端执行，用户端的浏览器不需要执 行这些脚本语言。j s p 的源程序不会被传到客户端浏览器，因而可以避免所写的 源程序被他人剽窃，也提高了程序的安全性。 本系统使用j a v a 等编程语言来编写需要的j d b c 。j s p 技术的处理速度相当 快，并且其安全性也很高。 j s p ( j a v a s e r v e rp a g e s ) 是一种动态网页技术，在传统的网页h t m l 文件 ( 木h t m ，术h t m l ) 中加入j a v a 程序片段( s c r i p t l e t ) 和j s p 标记( t a g ) ，就构成了j s p 网页( 宰i s p ) 2 1 ow e b 服务器在遇到访问j s p 网页的请求时，首先执行其中的程 序片段，然后将执行结果以h t m l 格式返回给客户。程序片段可以操作数据库、 第二章系统采用的关键技术 重新定向网页以及发送e m a i l 等等，这就是建立动态网站所需要的功能。所有 程序操作都在服务器端执行，网络上传送给客户端的仅是得到的结果，对客户浏 览器的要求最低，可以实现无p l u g i n ，无a c t i v e x ，无j a v a a p p l e t ，甚至无f r a m e 。 j s p 的主要优势有：首先对于用户界面的更新是由w e bs e r v e r 进行的；其 次所有的应用都是基于服务器的，可以时刻保持最新版本；再次客户端的接口对 于各种应用易于部署、维护和修改。 j s p 的设计目标是提供一种更为简便、有效的动态网页编写手段，并且增强 网页程序的独立性、兼容性和可重用性5 1 。 1 简便性 2 独立性：j s p 是j a v aa 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。 3 兼容性：因为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。 4 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。一个部件可以为多个程序重复引用，实现了 程序的可重用性。 j s p 页面可接收用户提交的信息并作出反应，其中的数据可随实际情况而改 变。数据库的数据可以随时变化，而服务器上执行的应用程序却不必更改，客户端 得到的网页信息会更新。 当服务器接收到数据库查询的脚本命令时，通过组件j d b c 与数据库对话， 并将执行结果动态生成一个h t m l 页面来返回服务器端，以响应浏览器的请求。 在用户端浏览器所见到的是纯h t m l 表现的画面，例如用表格来表现的后台数据 库表中的字段内容。 1 相对独立 用户端只要使用可解释常规h t m l 码的浏览器，即可浏览j s p 所设计的主 页。j s p 脚本是在站点服务器端执行的，用户端的浏览器不需要支持它。 2 面向对象 在j a v a 中可以方便地引用系统组件和内置组件。 3 安全可靠 在服务器上执行具体工作，传到用户浏览器的只是执行结果所生成的常规 h t m l 码。 8 第二章系统采用的关键技术 2 2 2 数据库接口 本系统采用j d b c 技术作为系统同数据库的接口方式，实现数据库查询操 作。j d b c 是s u n 提供的一套数据库编程接口a p i 函数，由j a v a 语言编写的类、 界面组成。为j s p 提供了完整的站点数据库访问解决方案；可作用于服务器端， 以提供含有数据库信息的主页内容。 用j d b c 写的程序能够自动地将s q l 语句传送给相应的数据库管理系统， 通过执行s q l 命令，用户在浏览器画面中输入、更新和删除站点服务器的数据 库信息，控制对数据库的访问，以及查询结果的输出显示。 j d b c 可连接多种类型的数据库，如s q ls e r v e r 、o r a c l e 、i n f or m i x 等。使用 j a v a 编写的应用程序可以在任何支持j a v a 的平台上运行，不必在不同的平台上 编写不同的应用。j a v a 和j d b c 的结合可以在开发数据库应用程序时真正实现跨 平台的开发。 2 2 3 数据库服务器o r a c l e9 i o r a c l e 是甲骨文公司开发的一个高性能的、多用户的关系型数据库管理系 统，是当前比较流行的数据库服务器系统之一。 o r a c l e9 i 可以提供强大的管理工具和开放式的系统体系结构，为基于事务的 信息管理方案提供了一个卓越的平台。有一套很好的安全性控制机制，可以保证 数据库和数据库中数据的安全。在大、中型数据库应用领域，一直占有绝对优势 的份额，这主要是因为它有以下突出的特点口5 1 ： 支持大数据库、多用户的高性能的事务处理。o r a c l e 支持最大数据库， 其大小可到几百千兆，可充分利用硬件设备。支持大量用户同时在同一数据上执 行各种数据应用，并使数据争用最小，保证数据一致性。系统维护具有高的性能， o r a c l e 每天可连续2 4 小时工作，正常的系统操作不会中断数据库的使用。可控 制数据库数据的可用性，可在数据库级或在子数据库级上实施控制，并具有强大 的事务处理能力。 o r a c l e 遵守数据存取语言、操作系统、用户接口和网络通信协议的工业 标准。 实施安全性控制和完整性控制。o r a c l e 为限制各监控数据存取提供系统 可靠的安全性。o r a c l e 实施数据完整性，维护数据标准。 支持分布式数据库和分布处理。o r a c l e 为了充分利用计算机系统和网络， 通过网络连接的计算机环境，o r a c l e 将存放在多台计算机上的数据组合成一个逻 第二章系统采用的关键技术 辑数据库，数据仍然具有透明性和致性。 具有可移植性、可兼容性和可连接性。o r a c l e 系统同工业标准相兼容， 可在不同的操作系统上运行，o r a c l e 开发的应用可移植到任何操作系统。可连接 性是指o r a c l e 允许不同类型的计算机和操作系统通过网络可共享信息。 具有极高的稳定性。o r a c l e 每天可连续2 4 小时不问断工作，正常的数 据库操作不会中断数据库的服务，数据不会出现混乱。 利用数据库o r a c l e 与微软的网络操作系统w i n o w s2 0 0 0 构成一个集成的 企业级信息平台。 2 2 4 连接池技术 一般情况下，在使用开发基于数据库的w e b 程序时，一般都使用j d b c 来进 行和数据库的交互其中关键的概念就是连接( c o n n e c t i o n ) ，在j a v a 中是一个类， 代表了一个通道。 传统的模式基本是按以下步骤：首先在主程序中建立数据库连接。然后进行 s o l 操作，取出数据。最后断开数据库连接。使用这种模式开发，出现的主要问 题是要为每一次w e b 请求建立一次数据库连接，对于一次或几次操作来讲，系统 的开销还不是很大，但对i ) e b 程序而言在某一较短的时间段内，请求数是数十上 百次，频繁的建立、关闭连接，会极大的减低系统的性能，因为对于连接的使用 系统开销是相当大的，成为了系统性能的瓶颈，解决该问题的关键是要减少连接 建立和关闭的次数。 事实上在一个基于数据库的w e b 系统中，建立数据库连接的操作将是系统中 的瓶颈所在。 另外使用传统的模式，必须去管理每一个连接，确保他们能被正确关闭，如 果出现程序异常而导致某些连接未能关闭，将导致数据库系统中的内存发生泄 露。为解决这一问题，本系统采用连接池技术，即预先建立一些连接放置于内存 对象中以备使用，如图2 1 所示： 第二章系统采用的关键技术 图2 - 1 连接池结构图 连接池技术策略的核心思想是连接复用n 9 1 。 当需要建立数据库连接时，只须从内存中取一个连接而不需要新建连接。使 用完毕后，将连接释放回内存，而不需要真正断开连接，并且这些操作都是由连 接池来自动管理。 通过建立一个数据库连接池以及一套连接使用管理策略，使得一个数据库连 接可以得到高效、安全的复用，避免了数据库连接频繁建立、关闭的开销，将大 大提高程序效率；还可以通过连接池的管理机制来监视数据库连接的数量、使用 情况等。 2 3b s 模式体系结构 b s 结构，即b r o w s e r s e r v e r ( 浏览器服务器) 结构，是随着i n t e r n e t 技术 的兴起，对c s 结构的一种变化或者改进的结构。浏览器通过w e bs e r v e r 同数 据库进行数据交互。在这种结构下，用户界面完全通过浏览器实现，一部分事务 逻辑在前端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现，形成所谓3 - t i e r 结构。 b s 结构，主要是利用了不断成熟的浏览器技术，结合浏览器的多种s c r i p t 语 言( v b s c r i p t 、j a v a s c r i p t ) 和a c t i v e x 技术，用通用浏览器就实现了原来需要 复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本，是一种全新的软件系统 构造技术。 第二章系统采用的关键技术 2 3 1 三层b r o w s e r s e r v e r 结构 三层结构就是把二层c 1i e n t s e r v e r 结构的事务处理逻辑模块从客户机的 任务中分离出来，由单独组成的一层来负担其任务，这样客户机的压力大大减轻 了，把负荷均衡地分配给了w e b 服务器，于是由原来的两层的c 1 l e n t s e r v e r 结 构转变成三层的b r o w s e r s e r v e r 结构，其优点是灵活性强、界面友好、适用范 围广、易于维护。 b s 结构是真正的三层结构，它以访问w e b 服务器为中心，h t t p 为传输协议， 客户端通过浏览器( b r o w s e r ) 访问w e b 服务器和与其相连的后台数据库，称之为 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式。其三级结构组成如图2 2 所示： 图2 - 2b s 三级结构图 图中从左到右，分为三个层次： 第一层是客户端即浏览器，主要完成客户和后台的交互及最终查询结果的 输出功能。在客户端向指定的w e b 服务器提出服务器请求，w e b 服务器用h t t p 协议把所需文件资料传给用户，客户机接受传来的主页文件，并把它显示在w e b 浏览器上。 第二层w e b 服务器是功能层，完成客户的应用功能，即w e b 服务器接受客户 请求，首先需要执行相应的扩展应用程序与数据库进行连接，通过s q l 等方式向 数据库服务器提出数据处理申请，而后等数据库服务器将数据处理的结果提交给 w e b 服务器，再由w e b 服务器传送回客户端。 第三层数据库服务器是数据层。数据库服务器应客户请求独立地进行各种处 理。 b s 模式的主要特点如下堙4 1 ： 网络中一台或几台计算机作为服务器，为其他计算机提供w e b 服务。 网络中的其他计算机也具有数据计算和业务处理能力，并使用通用的浏 览器软件访问w e b 服务器。 整个计算机网络使用t c p i p 协议族互相通讯，并通过网关与凶特网相 1 2 第二章系统采用的关键技术 连。一般第二层为应用服务器层，第三层为后端数据库。 由于客户软件与服务器软件通过h t t p 协议连接，因此易于集成和扩 展。 与传统的c s 模式相比，b s 结构把处理功能全部移植到了服务器端，用户 的请求通过浏览器发出，无论是使用和数据库维护上都比传统模式更加经济方 便。而且使维护任务层次化；系统管理员负责服务器硬件日常管理和维护，系统 维护人员负责后台数据库数据更新维护。由以上的比较分析可知，三层结构也可 以理解为增加w e b 服务器的c s 模式。 2 3 2b s 模式应用到系统的设计 本系统的制作采用j s p 技术，应用o r a c l e9 i 为数据库支持。采用b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式，完全依照三层架构：数据层、业务逻辑层和客户层。 数据层依靠o r a c l e9 i 数据库系统，可以保证数据的完整、安全、稳定：客户层 由用户浏览器构成。 三层结构是目前用得最多的，这种结构比传统的c s 结构增加了个应用程 序服务器，应用程序服务器包括了统一的界面、业务规则和数据处理逻辑等等， 这样客户端程序就可以做得比较小，也就是常说的瘦客户。又由于业务规则和数 据处理逻辑集中在服务器上统一管理，客户端无须进行复杂的计算，也不会因为 错误的操作而影响到其他的用户，所以它的可靠性、稳定性和效率都比较好。 b s 模式的系统，数据维护方便，客户端无需专用的软件，有较好的网络扩 展性，支持t c p i p 协议直接接入i n t e m e t 。同时对于b s 模式而言，程序和数据 的物理位置已经不再是那么重要了，访问者所关心的只是它们的u r l 就可以了。 采用b s 模式，其运行分为服务器端和客户端。在服务器端的运行环境要求 较高，因为服务器必须能够响应多人并发访问的要求，因此服务器端选用高性能 的服务器。在其上安装有w e b 服务器、数据库服务器等软件免去安装客户端的 不便，使系统的流通更加方便快捷。客户端只需要台普通的p c 机，机器上可 以运行浏览器就行了。 选用此方案是基于以下几方面的考虑： 1 、通用性 采用j s p 技术程序在服务器端解释执行后直接向用户的浏览器发送h t m l 文 本。这样用户只需要一个浏览器就可以完成在本系统内的所有操作。j s p 技术使 系统能在h t m l 语句中嵌入标推的s q l 语句，这样开发时可以使用一种数据 库，投入运行时则完全可以使用另一种数据库而不需改变程序。 2 、动态页面 第二章系统采用的关键技术 用j s p 技术可以向用户输出动态交互页面。 3 、安全性 由于采用了三层结构，用户只能与w e b 服务器进行寅接的通讯，而数据库 服务器的所有信息对于它都是透明的，从而避免了用户对数据库的直接访问。即 使出现意外情况，造成的损失也是极为有限的。 4 、易于实现 j s p 技术特别适宜编写此类混合了浏览器端和服务器端的程序。系统结构如图 2 3 。 图2 - 3 网络拓扑结构图 第j 章系统的需求分析与概要设计 第三章系统的需求分析与概要设计 3 1 系统的需求 要实现本系统功能，首先要根据实际情况进行需求分析，这样才能使设计出 的系统能够满足用户的各项功能。下面就对教学教务管理系统的设计开发进行需 求分析。 本系统是一个基于w e b 的教学教务管理系统，为了符合教学教务管理的需 要，系统设计必须满足以下要求： 1 、系统安全性 客户进入系统时首先应进行登录，只有通过身份验证后才能使用查询功能或 成绩录入等功能，以防止非授权客户进入本系统。 2 、系统科学性 课程在组织上都具有严谨的科学性，因为不同专业具有不同的课程，且课程 安排根据实际的教学要求，在某些特定时间会发生变化( 一般以学年为单位) ， 进行修订，这也是教学工作的客观要求，本系统的课程设定根据不同专业，不同 系别，不同年级，由教务管理员进行统一设置，能够正确地反映课程系统的结构 和学习情况。 3 、系统高效性 本系统是一个基于w e b 的教学教务管理系统，必须满足查询过程中的并发 性，高效性。能满足不同用户、不同场合、不同操作系统下对于本系统功能有效 实现的要求，并以提供高效的数据查询功能作为本系统的主要功能。 4 、系统可靠性 成绩查询子系统应能准确地保存和传输学生成绩结果，并能够利用系统的相 关模块对敏感信息进行加密保存，例如：用户名和口令，避免出现私自篡改等非 法操作；同时利用相关模块实时进行成绩统计分析，反映学生对所学课程知识的 掌握情况。 除了实现上述功能以外，系统还应该具有友好、简洁的界面，安全性要高， 稳定性要强，查询速度要快，能够满足1 0 0 人以上同时进行在线查询，并对教务 教学工作提供分析信息支持决策。 第三章系统的需求分析与概要设计 3 1 1 系统用户界面需求 在教学教务管理系统中，用户界面作为人机交互的接口，非常重要。拥有友 好的用户界面，将使用户感到亲切，从而提高本软件的可使用性。因此，要重视 系统界面的开发。 系统的用户界面应具有以下几方面特t t ： 】、使用简单 用户界面应尽量简单一些，尽量符合用户的使用习惯。教务人员、教师和学 生只要会一些简单的操作就能顺利使用本系统进行所需功能的实现，简化操作步 骤。 2 、系统界面包含大量的提示信息 用户界面上的文字必须符合公认的标准。使教师和学生、用户能在用户界面 的提示信息引导下进行各项操作。 3 、快速的系统响应速度 系统界面应能快速地对用户的输入进行响应，并且不要过多地占用系统资 源。 4 、具有纠错能力 应能对用户输入的内容进行判断，检测一些非法的输入，并反馈给用户。当