（计算机应用技术专业论文）学习流引擎的研究与实现.pdf

硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 中文摘要 在信息技术高度发展的今天，e - l e a r n i n g 已经成为一种新型的学习模式。纵观 当前的一些学习平台，它们大多以学习对象为中心，而对教学活动的中心环节一 学习过程支持甚少，这就造成了基于e - l e a r n i n g 的学习变成了学习者对学习对象的 遍历，而实际学习过程中人与人之间的交流、协作不厶匕h e i 徊x 好地体现出来，这与现实 中多角色互动的教学实践相去甚远，同时也不利于教师表现出个性化和交互式的教 学模式。由此，将e l e a r n i n g 的学习模式由以学习对象为中心转变为以学习过程为 中心，注重学习活动序列的创建、共享和重用以及个性化学习路径的设计，而不仅 仅是关注学习内容；强调学习过程中学习者与教师、学习者与学习者之间的互动与 协作，已经成为e l e a r n i n g 学习平台新的研究热点和方向。 工作流是面向过程的系统集成技术。本文将工作流的理念引入到e l e a r n i n g 环境，用工作流的思想和技术对e l e a r n i n g 学习平台进行分析和研究，以解决目 前e - l e a r n i n g 平台对学习过程支持不足的问题，并为研究和开发新的e - l e a r n i n g 学习平台提供了新的视角。 本文提出并分析了学习流、学习流系统、学习流参考模型的概念，设计了学习 流引擎的内部结构，并对学习流引擎核心功能作了重点研究，包括学习流的解析、 学习流实例管理、学习活动的调度机制以及学习流引擎对服务和应用工具的调用， 同时，还对学习流引擎中的过程模型和组织模型进行了较为深入的研究，提出了学 习流过程定义元模型以及对其进行描述的学习流过程定义语言，分析了学习流引擎 中的匀l 织模型及其应用。在此基础上，本文设计并开发了一个学习流原型系统，实 现了学习流引擎的基本功能：学习流的上传与解析，学习流实例的创建、发布与管 理，学习活动的执行、管理与监控。 关键词：工作流；学习流；学习流引擎；s s h ；研究与实现 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n ta n dp o p u l a r i z a t i o no fi n f o r m a t i o nt e c h l l l o l o g y ，e - l e a r n i n ga sa r i s i n gw a yo fl e a r n i n gh a sb e e np r e v a i l i n gt h r o u g h o u tt h ew o r l di nt h ep a s td e c a d e t a k i n gaw i d ev i e wo ft h e s ee - l e a r n i n ge n v i r o n m e n t s ，w ec a nc o n c l u d et h a tm o s to ft h e l e a r n i n gp l a t f o r m sf o c u so nl e a r n i n go b j e c t sb u tn o tl e a r n i n gp r o c e s s ：t h e s es y s t e m sa r e v e r ye x c e l l e n ti ns h a r i n gl e a r n i n gr e s o u r c e sa n dr e c o r d i n gl e a r n i n gr e s u l t s ，w h i l es u p p o r t t h el e a r n i n gp r o c e s ss ol i t t l e t h er e s u l ti st h a tt h es t u d yb a s e do ne - l e a r n i n gb e c o m e s t h et r a v e r s a lp r o c e s sb e t w e e nt h el e a r n e ra n dt h el e a r n i n go b j e c t s ，t h ec o m m u n i c a t i o na n d c o o p e r a t i o nb e t w e e np e r s o n si na c t u a lp e d a g o g i c a la p p r o a c hc a nn o tb er e f l e c t e dw e l l ， w h i c hi sn o tb e n e f i c i a lf o rs t u f f st od e v e l o pp e r s o n a la n di n t e r a c t i v et e a c h i n gp a t t e m t h e r e f o r e ，c o n v e r t i n gt h ec e n t r eo fn e t w o r kt e a c h i n gp a t t e mf r o ml e a r n i n go b j e c t st o l e a r n i n gp r o c e s s ，f o c u s i n go nt h ee s t a b l i s h m e n t ，s h a r i n g ，r e u s eo fl e a r n i n ga c t i v i t y s e q u e n c ea n dt h ed e s i g no fp e r s o n a ll e a r n i n gp a t h , n o to n l yt h el e a r n i n gc o n t e n t ； e m p h a s i z i n gt h ec o m m u n i c a t i o na n dc o o p e r a t i o nb e t w e e nl e a r n e r sa n ds t u f f ss h o u l d b e c o m et h eh o t s p o ta n df u r t h e rd i r e c t i o no fe l e a r n i n gp l a t f o r mr e s e a r c h t h ew o r k f l o wi sas y s t e mi n t e g r a t i o nt e c h n o l o g yw i t hp r o c e s s o r i e n t e d i no r d e rt o s o l v et h ep r o b l e mt h a tt h ep r e s e n te - l e a r n i n gp l a t f o r mi si n s u f f i c i e n tt os u p p o r tt h e l e a r n i n gp r o c e s s ，t h i st h e s i sb r i n g st h et h o u g h to fw o r k f l o wi n t oe - l e a r n i n ge n v i r o n m e n t ， a n dd o e sad e e pa n a l y s i sa n dr e s e a r c ho nt h ee - l e a r n i n gp l a t f o r mw i t ht h ec o n c e p ta n d t e c h n o l o g yo fw o r k f l o w ，w h i c ha l s op r o v i d e san e wp e r s p e c t i v et or e s e a r c ha n dd e v e l o p t h en e w g e n e r a t i o ne l e a r n i n gp l a t f o r m t h i st h e s i sp r o p o s e sa n da n a l y z e st h ec o n c e p to fl e a m i n g f l o w ，l e a m i n g f l o ws y s t e m ， l e a r n i n g f l o wr e f e r e n c em o d e l ，d e s i g n st h ei n t e r n a ls t r u c t u r eo fl e a m i n g f l o we n g i n e ，a n d d o e sad e e pr e s e a r c ho nt h ec o r ef u n c t i o n so fl e a r n i n g f l o we n g i n e ，i n c l u d i n gt h ep a r s i n g o fl e a m i n g f l o w ，t h el e a r n i n g f l o wi n s t a n c em a n a g e m e n t ，t h es c h e d u l i n gm e c h a n i s mo f l e a r n i n ga c t i v i t ya sw e l la st h ec a l lo fl e a r n i n g f l o we n g i n et ot h es e r v i c ea n da p p l i c a t i o n t o o l ，s i m u l t a n e o u s l y ，t h i st h e s i sr e s e a r c h e st h ep r o c e s sm o d e la n d t h eo r g a n i z a t i o nm o d e l o fl e a m i n g f l o we n g i n ed e e p l y ，p r o p o s e sl e a r n i n g f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nm e t a - m o d e la n d t h ec o r r e s p o n d i n gl e a r n i n g f l o wp r o c e s sd e f i n i t i o nl a n g u a g ew h i c hi sr e s p o n s i b l et o d e s c r i b et h ep r o c e s sm e t a m o d e l ，a n a l y z e st h eo r g a n i z a t i o nm o d e la n di t sa p p l i c a t i o ni n l e a r n i n g f l o we n g i n e b a s e do nt h ew o r ka b o v e ，al e a m i n g f l o wp r o t o t y p es y s t e mi s d e s i g n e da n dd e v e l o p e d ，w h i c hi m p l e m e n t st h ec o r ef u n c t i o n so fl e a r n i n g f l o we n g i n e ， s u c ha st h eu p l o a d i n ga n dp a r s i n go fl e a r n i n g f l o w , t h e c r e a t i o n ，p u b l i s h m e n t ， m a n a g e m e n to fl e a r n i n g f l o wi n s t a n c e ，t h ee x e c u t i o n ，m a n a g e m e n ta n dm o n i t o r i n go f l e a r n i n ga c t i v i t y k e yw o r d s ：w o r k f l o w ；l e a r n i n g f l o w ；l e a r n i n g f l o we n g i n e ；s s h ；r e s e a r c ha n d i m p l e m e n t a t i o n 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作 所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 懈各南 日期：研年 l 学位论文版权使用授权书 月f 日 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：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电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权华中师范大学可以将本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和汇编本学位论文。同意华中 师范火学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程”，同意将本人的 学位论文提交“c a l i s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中的 规定享受相关权益。圃童迨塞握变压进卮；旦堂生；旦二生；旦三生筮查! 名：讼 日期：1 日 彦 1 f 队霄哆私 名 加 一娩研 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第一章引言 1 1 课题的研究背景和研究意义 1 1 1 研究背景 随着信息技术和网络技术的快速发展，电子化学习e l e a r n i n g 作为一种新型的 学习模式，已经被越来越多的人们接受和使用。许多教育软件公司、高校和科研机 构都研究和开发了一系列有关e l e a r n i n g 的教学软件和教学平台。分析当前的这些 e l e a r n i n g 环境( 或称学习管理系统，l e a r n i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ，简称l m s ) ， 可以发现它们都有一些共同的功能：一是支持学习资源的开发、管理、使用以及 学习资源的共享和重用；二是提供简单的通讯功能，包括消息的发送与传递、即时 通讯等，为协作学习提供支持；三是支持网络平台，大部分的学习平台都采用b s 架构，学习者只需要在i n t e r n e t 上使用w e b 浏览器就可以进行在线学习。总结起来， 它们都有一个共同点：就是以所学的内容，即学习对象为中心乜1 ，这些学习平台对学 习内容的管理和记录非常出色，但对教学活动的中心环节一一学习过程支持甚少， 这就造成了基于e l e a r n i n g 的学习变成了学习者对学习对象的遍历与交互，而实际 学习过程中学生之间、学生与教师之间的的交流与协作不能很好地体现出来，这与 实际教学过程中多角色互动的教学实践相去甚远，同时教师也不易于开展出富有特 色的教学模式n 儿4 1 。由此，将学习模式由以学习内容( 对象) 为中心转变为以学习 过程( 活动) 为中心，注重学习活动序列的建立、共享和重用以及个性化学习路径 的设计，而不仅仅是关注学习内容的创建；强调学习过程中学习者与教师、学习者 与学习者之间的互动与坍作，已经成为e - l e a r n i n g 学习平台新的研究热点和方向。 工作流技术的出现使得记录和管理学习过程成为可能。工作流( w o r k f l o w ) 是一 种面向过程的系统集成技术，它能够将系统中的组织模型、资源和应用工具合理有 效地组织起来，并将工作过程中的活动分解成良好的任务、角色和规则来进行管理 与监控，从而提高系统的管理水平和工作效率嗨1 。工作流的概念起源于办公自动化 ( o a ，o f f i c ea u t o m a t i o n ) 领域，是在现代信息系统的建设中逐步形成和发展起来 的。商业化的工作流系统软件始于二十世纪八十年代后期，特别是到了九十年代， 工作流技术的研究和发展进入了一个全新的时期。目商可，工作流技术已成为现代企 业实现过程管理与控制的一项关键技术，为企业的经营过程提供了一个从模型建 立、运行、管理到统计分析的完整框架，对企业的整个经营过程提供支持；另外， 工作流管理系统还具有良好的扩展性和集成性，可以将外部一系列的软件工具集成 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 到系统框架中来，以提供对全过程的支持m 。从技术发展的角度来看，随着工作 流这一集成框架下所包含技术的不断拓展、成熟和完善，工作流管理系统将成为现 代企业信息环境中不可缺少的软件支撑平台，将应用到更加广泛的领域，如 e - l e a r n i n g 环境。 1 1 2 研究意义 以学习对象为中心发展到以学习活动为中心的观点，在当前e - l e a r n i n g 研究领 域逐渐取得共识。e l e a r n i n g 的关键不在于学习对象，而在于学习活动与学习行为 即紧紧围绕学习过程，e l e a r n i n g 的中心应该是为了达到学习目标而设计的个 人或群组的学习活动的过程，而工作流技术是面向过程的系统集成技术，因此，将 工作流技术引入e l e a r n i n g 环境，对学习活动过程展开研究，具有很现实的应用价 值和理论意义：将一个完整的学习过程分解成若干个学习活动，通过学习活动来模 拟实际的教学环节，使学生的学习过程更具真实感和层次感；学习者的整个学习过 程在系统的管理、监控和调度下执行，可以为用户提供一个集成与整合的学习环境； 利用工作流的流程特性，教师可以根据学生的不同特性设计出个性化的学习路径， 满足个性化学习的需要；运用工作流内建的应用程序整合机制，通过调用工具与服 务以支持各种学习活动，并将这些支持工具与学习对象资源包独立开来，能够更加 自由方便地调用各种支持工具，也便于开发和整合新的工具；利用工作流定义一个 学习活动序列并予以保存，便于以后的共享与复用：教师定义学习流程，学生按照 定义好的学习流程进行学习，同时充分利用工作流中的协作机制，进行引领式学习， 加强学习过程中的互动与协作，消除孤独感，有利于学习效果的改善玲1 ；对学习过 程进行管理与监控，重视学生在学习过程中的表现，为学习评价提供依据，避免传 统学习评价体系中只看结果不重过程的弊端。s a ma d k i n s 在美国训练发展协会 ( a s t d ) 网上杂志中的观点认为：基于工作流的在线学习( w o r k f l o w b a s e d e - l e a r n i n g ) 具有很大的潜力，是新一代的学习技术一1 。 本文用工作流的思想和技术对e l e a r n i n g 学习平台进行分析，以解决目前 e l e a r n i n g 平台对学习过程支持不足的问题，并为研究和开发新的e l e a r n i n g 学 习平台提出了新的视角。 1 2 工作流技术在e l e a r n i n g 中的应用研究现状 1 基于工作流的e l e a r nin g 当前，工作流在电子政务、办公自动化以及企业业务流程重组等领域的应用己 相当普遍，在教育领域的应用也取得了一定的进展并得到广泛的重视，特别是在一 2 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 些e - l e a r n i n g 教学环境中。基于工作流的e - l e a r n i n g ( w o r k f l o w b a s e de l e a r n i n g ) 是指将工作流程同e - l e a r n i n g 平台进行整合，充分利用现有的i t 基础设施，将 e - l e a r n i n g 中的学习流程整合到目前已有的工作流程当中，。利用工作流管理软件来 管理和监控学习流程，学习的支持则是由学习管理系统来完成。许多大学、科研机 构和软件公司都对此展开研究并开发出了支持工作流学习的系统软件，比较成功的 案例有悉尼大学开发的j i ，i t 项目，是工作流在电子化学习中的一个应用典范。系统 中的流程引擎由两部分组成：传统工作流和教学策略，前者通过定义业务流程，实 现学习文档按照定义好的工作流程来进行传递；后者与设定的学习模型相结合，根 据学习文档同学习者的相关性及重要程度，以共同处理文档传递的先后次序n 0 1 。 2 工作流技术应用于学习资源开发、学习测评和虚拟学习社区管理n 妇 工作流技术的一个鲜明特点就是能够出色地完成对群体协作过程的管理和监 控，而学习资源的开发就是一个非常典型的群体协作过程，因此工作流技术在该领 域的应用比较成熟和广泛。b r a n - d o n - h a l l 的研究报告n 列指出：“通过工作流技术来 对学习资源的开发过程进行有效的管理与监控，使得不同角色的开发者能够在群体 环境下进行学习资源的协同开发，已成为学习内容管理系统的一个常见功能”。例 如c e m t 项目n 叫就是利用工作流技术构建的一个网络多媒体文档的协同编著系统。 + 另外，工作流技术也被用来对学习过程进行测评以及对虚拟学习社区进行管理 i t 4 t s 。c a m p u sv i r t u a l “6 1 是由法国a r c h i m e ds a 丌发的一个虚拟校园平台，该项目 将j l 二作流管理系统与虚拟校园平台相整合，可以完成对课程模型中各种活动的处 理。 3 工作流技术用于e - l e a r n i n g 支撑系统n 订 工作流技术不仅可以管理和协调学生之问，学生与教师之问的交流与协作，监 控个体与群体的行为，管理知识与信息的共享n7 l ，还能有效地提高e - l e a r n i n g 环 境的性能。工作流技术用于e - l e a r n in g 支撑系统的研究项目有： ( 1 ) f l e x e l 项目 f l e x - e l ( f l e x i b l ee - l e a r n i n g ) 项目是由澳大利亚昆士兰大学分布式系统技术 中心和计算机科学与电子工程学院共同开发的，其目标是提供一个e - l e a r n i n g 平台 来整合学习过程，该平台结合了工作流技术和灵活学习，使用工作流技术来管理学 习过程，并利用内置的工作流管理功能来协调学习进度引。该系统还提供了一个学 习过程建模工具f 1 0 w m a k e ，用二j 二定义课程中的活动以及相关的角色。“每个 课程都与一个或多个工作流过程定义模板相联系，学生可以自主地选择对应的过程 定义模板来选择不同的学习路径，实现个性化学习”n 引。 硕士学位论文 i w u k s t e r st h e s i s ( 2 ) c o w 项目 c o w ( c o o p e r a t i v eo p e nw o r k f l o w ) 是由法国里尔科技大学t r i g o n e 实验室开发 的一个柔性工作流系统例。该项目将i m s 发布的学习设计规范( i m s - l d ) 作为学习过 程的形式化描述语言同工作流过程定义语言x p d l 进行比较，得到i m s - l d 与x p d l 之间 的链接关系，并研究如何将教育模型转换为工作流模型，同时，c o w 在该大学开展 的移动学习研究中也有应用，用来支持学习内容传输等硷。但是，该项目在适应性 等方面存在一些不足之处。 ( 3 ) t e a m 项目 t e a m ( t e a m w o r ka p p l i c a t i o n sm a n a g e ) 项目是由巴西p u c - r i o 和l n c c 联合开发 的。该项目将可重用学习对象、工作流技术和w w w 技术相结合，提出了支持工作流 的学习管理系统的参考模型，以期望能够构建一个“完全协作与交互的e - l e a r n i n g 传递环境 n 钉。随后网格计算技术又被引入进来，并将网格计算作为基础平台来 整合工作流管理系统和e - l e a r n i n g 口别。目前，t e a m 仍是一个学习对象与工作流技 术相结合的学习管理系统，对于“网格环境下的基于工作流的学习管理系统还处于 设想阶段”瞻引。 综上所述， 该领域的文献资料重点对日前普遍使用的e l e a r n i n g 系统存在的 缺陷和不足进行分析，对工作流技术与e - l e a r n i n g 环境的整合方法进行探讨，强调 工作流技术对提高e l e a r n i n g 环境的协作水平和管理水平，实现多种学习活动的有 效整合，提供一个更具灵活性、效率更高的学习环境具有重要的意义。但是大部分 研究集中在某一门具体课程的应用上，不具有通用性和普适性，也没有形成一个标 准统一的参考模型，因此，工作流技术在e - l e a r n i n g 支撑环境中的应用还有待做进 一步的的研究和探索。 1 3 本论文的主要研究内容 由上可知，以学习对象为中心发展到以学习活动为中心，关注学习过程的表现 和记录，已成为新一代e l e a r n i n g 学习平台建设新的研究方向和热点，并在当前 e l e a r n i n g 研究领域逐渐取得共识。针对这种现状，本文将工作流理念引入到 e l e a r n i n g 环境，提出了学习流、学习流系统的概念，并对学习流系统的核心 学习流引擎作了霞点研究，最后设计和实现了个学习流引擎。论文的主要研究内 容有： 第一章，阐述了课题的研究背景、研究意义，总结了工作流技术在e - l e a r n i n g 中的应用研究现状。 4 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 第二章，介绍了本文的支撑理论与技术：工作流与j x e e 。工作流理论是学习流 研究的理论基础；工作流技术和j 2 e e 技术是设计和实现学习流系统的关键支撑技 术。 第三章，提出了学习流和学习流系统的概念，分析了学习流系统的特点和主要 的功能模块，提出了学习流参考模型并对此展开了研究。 第四章，对学习流引擎作了较为深入的研究，包括学习流引擎的过程模型、组 织模型研究，学习流引擎内部结构设计，学习流的解析，学习流实例管理，学习活 动调度机制，学习流引擎对服务与应用工具的调用。 第五章，提出了一种基于j 2 e e 的学习流系统架构设计，并对系统的核心 学习流引擎作了具体设计与实现。 第六章，总结全文，并对下一步的研究工作作了展望。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 1j 2 e e 平台 第二章相关理论与技术综述 2 1 1j 2 e e 简介 目前，j a v a2 平台有3 个版本，它们是适用于小型设备和智能卡的j a v a2 平 台m i c r o 版( j a v a2p l a t f o r mm i c r oe d i t i o n ，j 2 m e ) 、适用于桌面系统的j a v a2 平台标准版( j a v a2p l a t f o r m s t a n d a r de d i t i o n ，j 2 s e ) 、适用于创建服务器应 用程序和服务的j a v a2 平台企业版( j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ，j 2 e e ) 。 j 2 e e 幢”是一种利用j a v a2 平台来简化企业解决方案的开发、部署和管理等相 关复杂问题的体系结构。j 2 e e 技术的基础是j a v a2 平台的标准版，是在标准版的 基础上发展起来的，j 2 e e 巩固了标准版中的许多优点，如“编写一次、随处运行 、 通过j d b ca p i 方便地存取数据库、保护数据在i n t e r n e t 应用中的安全模式，同时 还全面支持j s p ，j a v as e r v l e t ，e j b ，j n d i ，r m i ，j t a ，j m s ，j a v a m a i l 以及x m l 等技术。 j 2 e e 由一整套服务( s e r v i c e s ) 、应用程序接口( a p i s ) 和协议构成，是基于j a v a 的分布式组件体系结构，它对开发基于w e b 的多层应j 射提供了功能支持，其目标是 为在服务器端部署j a v a 程序提供一种与平台无关、可移植、可扩展、安全和标准 化的企业级平台。j 2 e e 不仅降低了开发多层应用的复杂性和丌发成本，同时还支持 对现有应用程序的集成，已成为开发基于w e b 的多层应用的重要选择。 2 1 。2j 2 e e 四层应用程序模型 j 2 e e 平台使用了一个多层的、分布式的企业级应用程序模型。应用程序的逻辑 根抛其实现功能的不同被封装到组件中，组成j 2 e e 应用程序的大量应用程序组件 根据其所在的层的不同被安装到不同的机器中。为了解决传统两层模式 ( c l i e n t s e r v e r ) 的弊端，j 2 e e 将两层化模型中的不同层面进行切分，形成多层模 型，每个多层化应用都能为不同的服务提供一个独立的层堙5 1 ，图2 1 是j 2 e e 典型 的四层应用程序模型： 6 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 后 客户机 i j 2 e e 服务器 i e i s 服务器 图2 1j 2 e e 典型的四层应用程序模型 如图所示，j 2 e e 典型的四层应用程序模型主要包括以下四层： ( 1 ) 客户层：用于与企业信息系统的用户进行交互以及显示根据特定商务规 则进行计算后的结果。在一个基于w e b 的j 2 e e 应用中，用户的浏览器在客户层中 运行，并从一个w e b 服务器上下载w e b 层巾的静态h t m l 页面或由j s p 、s e r v l e t 生 成的动态h t m l 页面。 ( 2 ) w e b 层：主要用于接收从浏览器传来的请求并将请求交给底层进行处理， 同时将请求处理结果发送给浏览器。j 2 e e 的w e b 组件主要出j s p 页面以及s e r v l e t 组成。 ( 3 ) 业务逻辑层：包含了企业w e b 应用的大部分业务逻辑，是整个应用的核 心部分，其中，复杂的业务逻辑由运行在业务层的e j b 组件来执行。e j b 组件可以 完成从客户端应用程序中接收数据、按照商务规则对数据进行处理、将处理结果发 送到企业信息系统层进行存储、从存储系统中检索数据以及将数据发送回客户端等 功能。业务逻辑层位于应用服务器中。 ( 4 ) 企业信息系统层：该层主要处理企业信息系统软件，包括企业基础建设 系统，例如企业资源计划( e r p ) ，数据库系统以及企业遗留系统等。 2 2 相关的技术框架 2 2 1 表现层框架s t r u t s s t r u t s 是a p a c h e 软件基金会( a s f ) 赞助的一个开源项目啪1 ，它最初是j a k a r t a 项目中的一个子项目，并在2 0 0 4 年3 月成为a s f 的顶级项目。通过采用j a v a s e r v l e t j s p 技术，s t r u t s 实现了基于j 2 e ew e b 应用的m v c 7 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s ( m o d e l - v i e w - c o n t r o l l e r ) 设计模式的应用框架，是m v c 设计模式中的一个经典 产品。下面我们就分别从模型、视图、控制来分析s t r u t s 的体系结构，图2 2 显 示了s t r u t s 框架的体系结构唧。 h 1 r i pa c t i o n 图2 2s t r u t s 体系结构 从视图角度( v i e w ) 视图由与控制器s e r v l e t 配合工作的一整套j s p 定制标签库构成，用户可 以使用这些标签快速地建立应用系统界面。 从模型角度( m o d e l ) 在s t r u t s 框架中，模型在本质上是一个a c t i o n ，开发者通过它实现业务 逻辑，同时用户的请求通过控制器( c o n t r o l l e r ) 向a c t i o n 类转发，该转发过 程由s t r u t s - c o n f i g x m l 配置文件来控制。 从控制器角度( c o n t r o l l e r ) 在s t r u t s 框架中，控制器本质上是一个s e r v l e t ，它将客户端请求转发 到相应的a c t i o n 类。该控制器由s t r u t s 框架提供，用户只需要继承 a c t i o n s e r v l e t 类即可。 当用，、在客，、端浏览器发出h t t p 请求时，控制器接受来自客户端的请求，根据 配置信息文件s t r u t s c o n f i g x m t 将请求转发到业务逻辑对象，业务逻辑对象调用 模型( 应用) 完成具体的业务功能，然后回到控制器将处理结果发送到视图，视图 处理具体的数据结果显示形式，把响应返回给客户端浏览器。 使用s t r u t s 框架可以改进和提高j s p 、s e r v l e t 、标签库以及而向对象技术在 w e b 应用程序中的应用，减少应用m v c 设计模式的开发时问，提高开发效率。 8 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 2 2 轻量级j 2 e e 框架s p r i n g s p r i n g 嘲是一个轻量级的j 2 e e 应用程序框架。作为j 2 e e 的一个全方位应用程 序框架，s p r i n g 为我们开发企业级应用提供了一个健壮、高效的解决方案。简言之， s p r i n g 是一个轻型的容器，利用它可以使用一个外部x m l 配置文件方便地将对象连 接在一起，每个对象都可以通过显示一个j a v a b e a n 属性得到一个到依赖对象的引 用。 s p r i n g 框架是一个分层架构，由7 个定义良好的模块( 或组件) 组成，每个 模块都可以单独存在，或者与其他一个或多个模块联合实现。s p r i n g 模块构建在 核心容器之上，核心容器定义了创建、配置和管理b e a n 的方式，如图2 3 所裂2 9 1 。 图2 3s p r i n g 框架 s p r i n g 具有以下特点： ( 1 ) 非侵入式：s p r i n g 框架的a p i 不会在业务逻辑上出现，也就是说我们的 业务逻辑应该是纯净的，不能出现与业务逻辑无关的代码，有利于业务逻辑的复用 和快速移植。 ( 2 ) 容器：s p r i n g 提供容器来管理对象的生命周期以及对象之间的依赖关系。 ( 3 ) 控制反转( i o c ) 谓之“依赖关系的转移”，其核心思想就是面向接口 编程。 ( 4 ) 依赖注入：建立对象之间依赖关系的实现，包括接口注入、构造注入、 s e t 注入，在s p r i n g 中只支持后两种。 ( 5 ) 面向方面编程( a o p ) ：我们可以把日志、安全、事务管理等服务( 或功 能) 剥离出来形成一个“方面”，以期做到复用；然后将“方面 动态的插入到业 务逻辑中，让业务逻辑能够享受到此“方面”的服务。 s p r i n g 的核心是个轻量级的容器，它是实现i o c 容器、非侵入性的框架，并 提供a o p 概念的实现方式，提供对持久层、事务的支持，提供m v cw e b 框架的实现， 9 并对一些常用的企业服务a p i 提供一致的模型封装，是一个全方位的应用程序框架， 除此之外，对于现存的各种框架( s t r u t s 、j s f 、h i b e r n a t e 等) ，s p r i n g 也提供 了与它们相整合的方案。 2 2 3 对象关系映射工具h i b e r n a t e h i b e r n a t e f 3 0 l f 3 1 1 是一个开放源代码的对象关系映射( o p t ) 工具，是j a v a 应用和 关系数据库之间的桥梁，负责j a v a 对象和关系数据之间的映射。h i b e r n a t e 内部对 j d b c 进行了轻量级的对象封装，向上层应用提供了面向对象的数据访问a p i ，使j a v a 程序员能够完全使用面向对象的思想对数据库进行操作。h i b e r n a t e 不仅管理j a v a 类与数据库表之间的映射，还提供了数据查询和数据获取的方法，大幅度减少了开 发人员使用s q l 和j d b c 来处理数据的时间，使开发人员专注于应用程序的对象和 功能，而不必担心如何保存或如何找到它们。 h i b e r n a t e 的体系结构如图2 4 所示： l 一堇至孽l 二= 竺芽二。卜一l 譬一；圹i 掣川i i l 卜篡? ，j l 黑? ? 一陀_ 二二盯。_ _ _ 二_ 二一 旷_ _ 二i 一0 ：1 0 l ：j ：乎。= 二0 一_ 。：曩。_ 一吲 i。i：。i一ii一“。z ? t - _ j ：_ t ，一+ 。一i 。一i 一 图2 4h i b e r n a t e 的体系结构 h i b e r n a t e 具有以下优点： ( 1 ) h i b e r n a t e 是一个独立的对象持久层框架，可以用在任何j d b c 可以使用 的场合。 ( 2 ) h i b e r n a t e 与j d b c 关联密切，故h i b e r n a t e 的兼容性与j d b c 驱动、数据 库都有一定的关系，但与使用它的j a v a 程序、应用服务器没有任何关系，也不存 在兼容性的问题。 ( 3 ) h i b e r n a t e 可以在应用e j b 的j 2 e e 架构中取代c m p ，完成数据持久化的 重任。 ( 4 ) 由于是对j d b c 的轻量级封装，内存消耗少，运行效率高，特别是在持久 层关系映射很复杂的场景。 ( 5 ) 分布式，安全检查，集群，负载均衡的支持。 l o 2 3 工作流的基本概念 工作流的概念起源于办公自动化领域，它是针对日常工作中具有固定流程的活 动而提出的，其目的是将一项具体的工作分解成多个任务和角色，并通过一定的过 程规则来约束这些任务的执行、管理与监控，以降低生产成本、提高工作效率、提 升企业的生产经营管理水平和核心竞争力。 近二十年来，工作流理论与技术都得到了跨越式的发展。特别是1 9 9 3 年工作 流管理联盟( w o r k f l o wm a n a g e m e n tc o a li t i o n ，简称w f m c ) 的成立标志着工作流 技术进入了一个相对成熟的时期。之后，w f m c 又颁布了一系列工作流产品标准和规 范，包括工作流参考模型、工作流过程定义元模型、工作流产品之间的互操作性标 准等。 对于工作流的定义，目前还没有统一的标准，由于研究角度的差异，不同的学 者有不同的看法，其中，工作流最为简洁和标准的定义是由工作流管理联盟给出的。 1 9 9 4 年，w f m c 发布了w f m c t c l o nw o r k f l o wt e r m i n o l o g yg l o s s a r y 文档，此 文档第一次为工作流下了一个较为精简和准确的定义d 羽：工作流是一类能够完全或 者部分自动执行的经营过程，它根据一系列过程规则，文档、信息或任务能够在不 同的执行者之问进行传递与执行。 在这个定义中，有几个比较抽象的概念，需要注意口驯： 第一，对经营过程的理解。经营过程就是包含若干个业务活动的一个经营流程， 如常见的“费用报销处理流程”。我们可以很简单的描述为：申请人( 申请) 项目经理( 审批) 部门经理( 审批) 主管经理( 审批) 财务审核( 审 核) 财务总监( 审核) 。 第二，对文档、信息、任务的理解。文档不需要过多地解释，信息是信息化的 根本，而业务流程本身反映的也主要是信息数据、状态的变迁和转移。而任务就是 在业务过程中，某个业务活动点所需要完成的使命。比如“费用报销处理流程”中 “项目经理审批”这个业务活动点，其所表达的任务就是完成项目经理对某张报销 单据的真实性确认或否决。 第三，对过程规则的理解。过程规则表示了业务过程中各个业务活动节点之间 的逻辑连接关系和其中所包含的一定的规则。 第四，对参与者的理解。参与者是对业务过程中业务活动节点的处理人的一种 抽象描述。这个参与者可能表示某个特定的处理人，可能是某一类处理人，甚至是 在运行期间动态计算和分配的，当然也可能是信息系统本身。 硕士学位论文 m a s t e r st h e s i s 2 4 工作流管理系统 2 4 1 工作流管理系统的定义 工作流管理系统( w o r k f l o wm a n a g e m e n ts y s t e m ，简称w f m s ) 是定义、管理和 执行工作流的系统。w f m c 给出的定义是： as y s t e mt h a tc