（计算机应用技术专业论文）电大开放教育在线教学系统的设计与实施.pdf

中文摘要 本论文首先分析现代远程教育部门的发展和特点，探讨远程开放教育人才 培养模式的特点、重点和难点，系统工程分析了远程开放教育应为学生会提供的 支持服务；对国内外现代远程教育的现状作了详细的阐述，并分析了电大学生学 习的方式。其次分析了w w w 信息的特点，探讨多级分布式w e b 体系结构的划 分及优点，分析了c o r b a 和d c o m 两拍分布式对象体系结构的特点，阐述了 a c t i v e x 技术，以及w e b 中间件技术，包括c g i 技术、s a p i 技术、j d b c 技术、 r a d 技术、a s p 技术，并对这些技术部的优劣作了详细比较。 作为开放教育试点校的辅导教师，为了更好地为学员提供教学服务，本人经 过三年的教学实践，设计并开发了电大在线教学系统。这个系统主要针对计算机 本科专业的有关专业课，提供在线模拟考试、在线练习、网上答疑功能，实现了 填空题、判断题、计算题、选择题等题型的自动抽题、组卷和自动判分功能；在 资料库模块提供九门专业课的课程导读、作业参考答案、教学大纲、教学重点、 实验安排等有助于学员自学的资料；在每周更新模块定期提示学员各课程的教学 进度，作为学生自学进度的参考，在教学园研究模块提供些教学论文和课件， 供教师和学员参考。该系统采用了当今流行的w w w 技术、a c t i v e x 控件技术、 c o m 组件技术和a s p 技术，并且已经在学校局域网上使用。 该系统的突出之处在于它的针对性强，能够对计算机专业的学生在自学上给 予更有效、更实时的具有交互性的帮助。随着该系统的完善，这个网站将成为计 算机专业大中专学生的乐园。 关键词：w w wa s p远程开放教育 a b s t r a c t if i r s t l va n a l y s i z et h ed e v e l o p m e n ta n ds p e c i f i c a t i o ni nt h et h e s i s ，d i s c u s s i n gt h e s p e c i f i c a t i o n ，i m p o r t a n tp o i n ta n dd i f f i c u l tp o i n to fs t u d e n t st u t o em o d e lo f d i s t a n t o p e ne d u c a t i o n ，a n a l y s i z i n gt h es e r v i c ei fd i s t a n to p e l le d u c a t i o nf o rs t u d e n t s ，a n dt h i s t h e s i sc o n t e n tt h es i t u a t i o no fm o d e md i s t a n te d u c a t i o no f f o r e i g nc o u n t r i e sa n do u r c o u n t r yi nd e t a i l s ，t h et h e s i sd i s c u s s e st h ew a yo ft u d yo fs t u d e n t so fb r o a r d c a s ta n d t v u n i v e r s i t y s e c o n d l t h et h e s i sa n a l y s i z e st h es p e c i f i c a t i o no f 、) l n 唧i n f o r m a t i o n a n dd i s c u s s e st h ed i v i s i o na n d a d v a n t a g e o fm u l t i d i s t r i b t i t e dw e b s y s t e m a r c h i t e c t u r e , a n a l y s i z e st w ok i n d so fd i s t r i b u t e do b j e c ts y s t e mn a m e dc o r b aa n d d c o l v l , a n di n t r o d u c e sa c t i v e xt e c h n o l o g ya n dw e bm i d d l ec o m p o n e n tt e c h n o l o g y i n c l u d i n gc ( 3 it e c h n o l o g y , s a p it e c h n o l o g y , j d b ct e c l m o l o g y , r a dt e c h n o l o g y , a s p t e c h n o l o g ya n dc o m p a r i n ga d v a n t a g e a n d d i s a d v a n t a g eo f a l lt h o s et e c h n o l o g y a b o v e a sat e a c h e ro fo n eo fe x p e r i m e n t a ls c h o o l s ，id e s i g n e da n dd e v e l o p e dt h eo n l i n e t e a c h i n gs y s t e m i no r d e rt o p r o v i d em o r et e a c h i n g s e r v i c ef o rs t u d e n t s t h r o u g h t e a c h i n gp r a c t i c eo f t h r e ey e a r s t h i ss y s t e mp r o v i d es o m ef u n c t i o n ss u c ha so n l i n e s i m u l a n te x a m ，o n l i n ep r a c t i c e ，o n l i n ea n s w 嘶n gq u e s t i o n sa b o u t p e r t i n e n tp r o f e s s i o n a l s u b j e c t s o fc o m p u t e rm a j o r , m e a n w h i l et h i s s y s t e m a l s o p r o v i d es t u d vt u t o ro f s u b j e c t s , t h e r e f e r e n c ea n s w e ro fs u b j e c t s , e x p e r i m e n ta r r a n g e m e n to fs u b j e c t se g w h i c hc a n h e l ps t u d e n t ss e l f - s t u d ya n do t h e rm e s s a g e s t h ep r o m i n e n tp o i n to ft h i ss y s t e mi st h a ti tc a np r o v i d em o r ea v a i l a b l ea n dm o r e t i m e l yh e l po f t h es t u d e n t si nc o m p u t e rm a j o f lb e l i e v et h a tt h ew w ws t a t i o nw i l lb e ap a r a d i s ef o rs t u d yf o ro u r c o l l e g es t u d e n t sa n dm o d e r a t es c h o o ls t u d e n t si nf u t u r e k e y w o r d s ：w n a s pd i s t a n to p e ne d u c a t i o n 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t g ；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，也不包含为获得墨盗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已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 靴做作者繇两( ，抛签押飙纱毗，i7 月矽n 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨盗盘茔有关保留、使用学位论文的规定。 特授权硼= 叁盗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，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。 ( 仪密的学位论文在解密后适用本授权说明) 导师虢，f 呵圣廉 签字只期：扩一；年7 月 匕 日 了7 矿 p p 月 为1fi、 、i 年 名 0 签 背 ： ： 一、州 沦 r 位 字 学 签日 第一币现代远程教育峙开放教育 1 1 教育技术 第一章现代远程教育与开放教育 教育技术的定义有多种，目前公认的是由美国教育传播与技术协 会( a e c r ) 在19 9 4 年公布的定义： 教育技术是对学习过程和教学资源进行设计、开发、运用、管理 和评估的理论和实践。 该定义习惯简称为“a e c t 9 4 定义”，它明确指出“学习过程”和 “教学资源”是教育技术学的研究对象。 1 2 现代远程教育 1 2 1 现代远程教育的特点 现代远程教育是随着现代技术的发展而产生的一种新型教育形 式，是构筑知识经济时代人们终身学习体系的主要手段。 远程教育是指学生和教师、学生和教育机构之间采用多种媒体手 段进行系统教学和通信联系的教学形式。相对于传统的面授教育，远 程教育有如下特征： 在整个学习期间师生准永久性分离。即课程的主讲教授并 不与学生直接见面，而是通过电视或网络间接指导学生的学习。 学生主要以自学为主。 教育机构通过学习材料和支持服务对学生的学习施加影 响。 利用各种技术媒体联系师生并承载课程内容。 提供双向通信交流。 在整个学习期间，准永久性地不设学习集体，学生可以根 据自己的情况制定学习计划和学习进度，通过各种媒体自行学习： 并且学生可以根据自身的特点选修高年级的课程或者暂停学习； 为了社交和学习进行必要的会面。 1 2 2 远程教育的发展 第一辑现代远程教育开放徽胃 一一 通常认为远程教育已经历经三代：第一代是函授教育；第二代是 广播电视教育：第三代的基本特征是利用计算机网络和多媒体技术， 在数字信号环境下进行教学活动，被称为“现代远程教育”。现代远 程教育的突出特点是：真正不受空问和时间的限制；受教育对象扩展 到全社会；有更丰富的教学资源供受教育者选用；教学形式由原来以 教为主变为以学为主。 1 2 3 现代远程教育的趋势 后一代远程教育并不意味着对前代的否定或取代，不能把函授 教育，广播电视教育看成是过时的教育。函授教育、广播电视教育的 媒体手段与计算机网络、多媒体技术等的媒体手段相结合，实现资源 的优化配置和综合利用，是现代远程教育发展的必然趋势。 1 3 开放教育 1 3 1 开放教育的内涵 开放教育是相对于封闭教育而言的。其特征为：以学生和学习为 中心，而不是以教师和教学为中心：采用各种教和学的方法手段：取 消和突破种种对学习的限制和障碍。比如：开放教育对入学者的年龄、 职业、地区、学习资历等方面没有限制，凡是有志向学习者，具备一 定的文化、知识基础的，不需参加入学考试，均可申请入学；学生对 课程选择和媒体使用有一定的自主权，在学习方式、进度、时间和地 点等方面也可由学生根据需要决定等等。 1 3 2 开放教育人才培养模式的特点 这种人才培养模式的特点是在现代教育思想的指导下，遵循现代 远程开放教育的规律，通过实践，努力探索具有中国特色的远程开放 教育的人才培养模式及教学模式、管理模式和运行机制。从培养对象、 目标和规格到学生的知识、能力、素质结构，从教学内容、教学方法 到实践教学环节和考核，从教与学的模式到教学全过程的控制，从现 代教育技术的应用到学习支持服务，都按照全面推进素质教育的要求 和现代远程开放教育的规律，积极进行新的探索。 第一章现代远程教育0 开放教育 1 3 3 开放教育人才培养模式的重点和难点 电大以往的教育方式侧重于知识的传授，而对能力和素质的培养 比较欠缺，如何在现代教育思想指导下注重学生主体作用的发挥和学 生之间的交流，在教学中合理使用多媒体技术是研究、改革和实验新 的人才培养模式的重点内容。难点是如何确保教育教学质量。 1 4 开放教育应为学生提供的支持服务 1 4 1 服务项目 令多种媒体学习材料：包括文字主、辅材料，录音、录象带，v c d 光盘，c a i 课件等。 夺助学服务教学信息：直播课堂，计算机教学网页，电子邮件辅导， 电话咨询，v b i ( v e r t i c a l b l a n k i n gi n t e r v a l 的缩写，中文意思是场消隐期， 也叫场逆程。v b i 数据广播是计算机中各种格式的数据插入电视节目的场逆 中，让这些数据随电视信号一块播出而形成的一种信息传送方式。图文电视 ( t e l e t e x t ) 就是v b i 数据广播的一种，其接收设备为具有图文电视功能的 电视机。用计算机作为接收机的称为v b i 数据广播。) 教学信息，1 3 b s 讨 论，语音信箱等。 夺指导性教学文件。 1 4 2 电大学生的学习方式 电大学生的学习，有别于普通高校校园内学生的学习，最大的区 别是：学生以自学为主，收昕收看广播、电视、录音、录象课，利用 网上教学平台进行学习，同时接受必要的面授辅导。 师生异地，“教”与“学”在时间空间上的分离，学生“以自学 为主”是远程开放教育的基本特点。学校并不是不组织教学活动，而 是组织的方式有别于以面授为主的普通高校，各级电大都为学生提供 更为完备的学习材料( 如多媒体的教材等) 、学习条件( 如视昕阅览 室、计算机多媒体教室、语音教室、网络教室等) 和各种学习支持服 务( 如咨询答疑电话、语音信箱、网上教学平台、学习小组等) 。 鳙一审现代远利教育，开放教何 1 5 国内外现代远程开放教育现状 1 5 1 国外现代远程开放教育现状 美国：美国是目前远程教育规模最大的国家。4 4 的高等学校向 全社会提供各种远程教育，接受远程高等教育的学生约占全日制在校 学生的3 2 ，此外，还有2 1 的高校计划在今后3 年内开展远程教育。 远程教育开设的学历、学位课程数达到4 9 万个，基本覆盖了美国高 等学校的所有学科和专业。到1 9 9 8 年，以互联网为主要手段开展远 和教育的高校占6 0 左右，比3 年前增长了3 倍，其余学校也将在3 年内开始利用互联网开展远程教育。著名的哈佛大学2 0 0 0 年开设2 4 门远程教育课程，只要可以上网，学生在世界任何一个地方都可以加 入课堂并发表意见。而麻省理工学院则于2 0 0 1 年开始推广电子课本， 这使远程教育的学员获得可以随时更新的多媒体教材。 英国：2 0 0 0 年2 月，英国高等教育基金理事会( h e f c e ) 拟订了 一个雄心勃勃的”e - u n i v e r s i t y ”计划，要整合英国各大学的力量，建 立一所网上大学。他们计划通过英国已有的j a n e t 和超级j a n e t 网络 系统，向全球提供远程教育。英国的开放式大学是一种向全社会、 全世界全方位开放的大学。实行免试入学，实行学历教育和终身教育 相结合的办学机制，采用学分制。从小学教育到高等教育、研究生教 育，每个层次的教学内容都应有尽有。开放大学的教学以网络为基础， 采用多媒体教学环境，应用c a i 课件。为了保证质量，开放大学还提 供了一系列辅助体系，比如学科和课程结构体系、多媒体教材体系、 质量保证体系和学生自主体系等。 韩国：据人民网2 0 0 0 年8 月1 0 日信息所载，韩国的教育网站目 前已达到了2 0 0 多个，而且仍在以每天一至两个的速度增加。韩国的 教育网站主要有三类，分别由互联网公司、高校和政府主办。据韩国 教育开发院的预测，今年韩国网上教育市场规模约为5 0 0 亿韩元( 一 美元约合1 l o o 韩元) 占整个教育市场的2 ，到2 0 0 2 年将达到5 兆 韩元的规模，是现在的近1 0 0 倍。 南非：为了更好地发展现代远程教育，南非成立了非官方、非盈 利性质的s h o m a 远程教育基金会，来负责协调各方面的工作。其董事 会出1 2 位来自政府教育部门、地方领导、教育专家、非官方自愿服 4 筇帝现代远和教育o ) 1 放撇仃 务人员、企业和项目发起部门的成员组成。1 9 9 8 年，新的卫星数字 电视与计算机网络结合的远程教育项目在南非的3 个省进行了试点。 法国：法国已在南部马赛市筹建一所网络大学，将以此为基地丌 展网上远程教育。 1 5 2 国内现代远程开放教育现状 1 9 9 4 年底，在当时国家教委的主持下，“中国教育和科研计算 机网( c e r n e t ) 示范工程”由清华大学等10 所高校共同承建。这 是国内第一个采用t c p i p 协议的公共计算机网。l 99 6 年清华大学 王大中校长率先提出发展现代远程教育；19 9 7 年，湖南大学第一 个与湖南电信合作，建起了网上大学。清华大学则在l9 9 8 年推出 了网上研究生进修课程。1 9 9 8 年9 月，教育部正式批准清华大学、 北京邮电大学、浙江大学和湖南大学为国家现代远程教育第一批 试点院校。1 9 9 9 年教育部制定了关于发展我国现代远程教育的 意见。在这份文件中，阐述了发展我国现代远程教育的指导方 针、目标和任务。文件指出，我国发展远程教育的16 字指导方针 是：统筹规划、需求推动、扩大开放、提高质量。19 9 9 年9 月， ”c e r n e t 高速主干网建设项目”立项，目标是在2 0 0 0 年12 月之前 完成c e r n e t 高速主干网的建设。届时，c e r n e t 网将基本满足我国 现代远程教育需求。2 0 0 0 年，是中国远程教育大踏步前进的一年： 7 月份教育部颁布了教育网站和网校暂行管理办法，表明_ 教 育部对教育网站和网校的领导权；不久，教育部批准了】5 所高校 丌展现代远程教育，紧接着，教育部将现代远程教育试点院校的 范围扩大到3 l 所；旋即又颁布了关于支持若干所高等学校建设 网络教育学院开展现代远程教育试点工作的几点意见。根据这 个文件，3 i 所试点院校具有很大的自主权：可以自己制定招生标 准并决定招多少学生，可以开设专业目录之外的专业，有权发放 国家承认的学历文凭。7 月3 1 日，3 l 所试点高校在北京成立了“ 高等学校现代远程教育协作组”以加强试点高校间的交流与合作， 促进教学资源的建设与共享。9 、10 月间，部分新试点院校相继开 通了他们的网上大学。试探性的小跑开始加速，新千年，中国教 育将因网络的深度介入，面貌为之一新。 饥常现代近耵牧前，7 他教阿 在这样的形势下，中央广播电视大学和清华大学联合开办了 远程教育一一计算机专业专升本的学历班。 1 5 3 我的工作及构建该教学系统的原因 其实电大的远程丌放教育还不是真正意义上的网络大学，它还是 有教师参与教学，学校安排了面授时间，只是面授课时大大缩减，强 调学生要充分利用媒体自学，尤其充分利用网上的教学资源学习。目 前由中央电大和t c l 公司已经开发了一个电大在线教学平台框架，并 且各个下属的省、市电大已经购买了这个平台。但是这个平台并不能 满足学生的全部需要，由于网上教学资源和教学内容的匮乏，使该平 台缺乏应有的吸引力，学生迫切地要求学校能提供更实际、更有效、 更交互、更个性化的教学辅导。作为一个电大分校的辅导教师，我深 知学生的需求，所以根据三年的远程教育教学经验，开发此教学系统， 希望该系统能更好地服务于学生，为远程开放教育添一块砖、加一块 瓦。 笙= ：里型兰里墼堡壁些旦堡壁垫苎 一一 2 1 引言 第二章w e b 数据库应用程序技术 随着i n t e r n e t 技术的兴起与发展，特别是w e b 技术的蓬勃发展， 人们已不满足于只在w e b 浏览器上获取静态的信息，人们需要通过 它发表意见、查询数据，甚至进行网上购物，这就迫切需要实现w e b 与数据库的互连。w e b 技术发展到今天，人们己经可以把数据库技术 引入到w e b 系统中。数据库技术发展比较成熟，特别适用于对大量 的数据进行组织管理，两w e b 技术具有较佳的信息发布途径，这两 种技术的天然互补性决定了相互融合是其发展的必然趋势。将w e b 与数据库结合起来，不仅把w e b 与数据库的所有优点集中在起， 而且充分利用了大量已有的数据库信息资源可以使用户在w e b 浏 览器上方便地检索和浏览数据库的内容，这对许多软件开发者来说具 有极大的吸引力。所以，将w e b 技术与数据库相结合，开发动态的 w e b 数据库应用已成为当今w e b 技术研究的热点。 2 2 w w w 信息的特点 1 面向显示与面向数据 从信息交换的角度看，目前w w w 上的信息大多以h t m l 文档形式 存在，用户与服务器之间信息的传递主要依赖超文本传输协议 ( h t t p ) 。h t m l 文档中的信息是面向显示的，用规范的h t m l 标记t a g 定义文档的元数掘( 如标题t i t l e 等) ，或定义文档的文本应如何显 示。这些标记的理解工作交由浏览器完成，而信息的理解工作则由用 户自己完成。 x m l 是w w w 上信息交换的新标准，它支持用户自定义文档标记， 用有序的、嵌套的元素组织有一定结构的数据，x m l 是面向数据的， 程序可读解这些标记并依据标记的语义处理数据。以x m l 文档为主体 的w 1 1 r w 将成为新代以数据为中心的w w w 计算环境。 2 半结构化与非结构化 在w w w 上，数据嵌在h t m l 文档的文本中，而数据的部分组 第二帮w e b 数据j 卑应用程序技术 织信息嵌在标记中。从文档标记的角度看，h t m l 显示超链接的文档； 从数据的角度看，h t m l 文档所蕴含的数据也是半结构化的，这是因 为： 数据没有严格的结构模式； 含有不同格式的数据( 如文本、声音、图像等) ； h t m l 文本无法区分数据类型； 多个异质数据源中不同的站点给相同的信息起不同的名字( 如“级 别”与“等级”等) 。 目前，有很多研究正围绕非结构化数据和非结构化文档( 如 s g m l 或x m l 文档) 的存储、模式、查询、优化等展开。 3 不同形式数据源的数据 除了保存在h t m l 文档中的信息外，w w w 上还有大量信息存储在 文本文档、传统的关系或对象数据库中，这些不同形式的数据在w w w 上需要通过集成并用h t m l 文档显示，以实现共享和交换。 如何有选择地从已有数据开始，生成供浏览的页面并建立站点是 w w w 站点管理要考虑的问题。 4 静态与动态 w w w 站点上的信息是随时间动态变化的，信息内容的变化( 增删 改) 需要及时地反映到w v w 页面中。另一方面，站点的页面组织结构 可能发生改变( 如页面的增加、删除和修改) 也要及时反映到站点页 面的目录层次结构中。 由于站点的信息量大，手工动态改动信息的工作量很大，w e b 站 点管理应提供合适的工具进行站点维护或重构。 5 界面友好 w e b 站点的信息主要面向一般的非计算机专业用户浏览和查询， 因此，对界面的友好性、易用性提出了更高的要求。用户获取信息的 渠道越来越多，方式越来越灵活，因此，提供给用户的服务应该适应 于多种形式的用户界面。目前，很多搜索引擎通过f o r m 的形式由用 户填写搜索要求，这种用户界面虽然比较易用，但由于引擎搜索方式 和搜索能力的限制，返回的结果形式单一、内容重复，并且没有智能 化分析的功能，不能很好地满足用户的搜索要求。为了更好地满足用 户的要求，我们不应只局限在用关键字在数据库中查询，而应采用一 抬一秆w e b 数据库、v 用程序技术 种更加动态智能的搜索技术，而且应该能够及时删除搜索库中无意义 的信息，以最大限度地发挥搜索引擎的功能。 2 。3 数据库与信息检索技术的比较 w w w 目前还只是一个巨大的分布的信息检索系统，大多数搜索引 擎基于信息检索技术。数据库技术与信息检索技术有很多不同。 数据库的数据结构性更强，比信息检索的数据包含更多的语义。 在一定意义上，信息检索技术更适合于处理无结构数据，数据库 则是管理结构数据的最好途径。在本质上，信息检索使用近似方 法为用户的浏览需求查找相关信息。其中“近似”的含义包括近 似的查询条件说明、近似匹配、近似结果。 数据库中简单演绎推理的形式为：如果a r b 并且b r c ，那么a r c 。 在信息检索技术中则经常使用归纳推理，关系只由确定或不确定 的程度表达，因此，推理的可信度是个变量。这个区别导致数 据库被描述为确定性的，而信息检索是概率性的。在信息检索中， 经常用贝叶斯定理进行推导， 另外一个区别是类属。数据库类属关系中的类由组成一个类的所 有必要和充分的处理属性定义：而在信息检索中，类的一个个体 将只拥有该类所有个体的所有属性的一部分，类属没有充分或必 要的属性。 数据库的查询语言通常是人工语言，有严格的语法和词汇表：在 信息检索中，经常使用的是自然语言。 2 4 多级分布式w e b 计算模型 2 4 1 多级分布式w e b 体系结构的划分 w e b 最初的功能只是出版和广播静态电子文件，缺乏交互性，实质 上是一个巨大的基于u r l 访问的文件服务器。自1 9 9 5 年术引入三层 客户n 务器体系结构和c g i 技术后，w e b 发展成为一种交互性的媒 介。传统的w e b 技术虽然拥有不少独特的优点，但无法胜任大规模的 企业计算。这些传统方法的主要问题在于：它们需要h t t p 和w e b 服 务器作为中介，来协调服务器和客户机对象之f - 自j 的通信，这必然在 笙：= 竺! 些堡塾型壁堂! ! 型堡丝查 w e b 服务器处形成“瓶颈”。一个客户机对象无法越过w e b 服务器直 接调用应用服务器对象，客户机与服务器之间交互的基本形式仍然是 h t t p 表格。这种通信方式对于复杂的客户机服务器应用来浇信息流 量是相当大的。因而当客户端数目进步增加后，w e b 服务器的响应 速度将会大大减慢；同时由于该体系结构不具备扩展性，一旦客户端 日益增多的业务处理请求超过应用服务对象所能承受的负荷，整个系 统就会无法正常运行。 为此，人们开始把分布式对象技术引进到w e b 上。分布式对象 技术是近年来飞速发展的一种软件技术，该技术允许在不同机器上的 对象相互传递消息。分布式对象的应用程序可以通过网络与其它对象 应用程序互操作，就客户对象而言，无需了解服务器对象是用哪种语 言建立、运行在何种操作系统、硬件平台之上，也无需知道它存在于 系统的什么地方，只需知道对象的名字和对象的标准接口。一个位 于大型机的分布式对象可以不加修改、而在w in d o w s 、u n i x 等其它任 何平台上供调用。另外，分布式对象易于管理，由于调用程序是通过 对象的标准接口进行操作的，所以当对一个对象作出改动、升级时， 调用程序不必做任何变动，也无需重新编译整个应用程序。 w e b 技术、分布式对象技术两者的有机结合，导致了整个应用系 统的体系结构从过去流行的c 1 i e n t s e r v e r 主从结构向灵活的多级 分布式w e b 计算模型演变。多级分布式w e b 体系结构可划分为三层： 表示层( 客户机层) 、功能层( 应用服务器层) 、数据层( 数据库服务器 层) 。 表示层：是应用系统的客户接口部分，它担负着用户与应用问的 对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的结 果。客户端采用w e b 浏览器，执行程序从w e b 服务器下载，可以跳过 w e b 服务器直接与功能层的应用服务器对象交互。 功能层：将传统的分别在客户端和服务器端的应用逻辑集中到一 起构成应用服务器。应用服务器位于客户端和数据库服务器之间，使 客户端变“瘦”，使数据库服务器更专注数据库操作。应用服务器对 客户端请求集中处理，向数据库服务器成批提交s q l 命令，当几个客 户对相近的数据库内容进行查询时能起到更好的优化。 数据层：该层就是d b m s ，负责对企业数据库的访问、管理及维护。 2 4 2 分布式w e b 计算模型的优点： 第二章w e b 数据库臆用程序投术 ( 1 1 经济性、可维护性。在客户端只有简单的浏览器，这样在食业 内部部署硬件时客户端有时仅需要简单的网络计算机n c 即可，大大 降低了成本。由于浏览器执行的应用程序( 如j a v aa p p le t ) 是从w e b 服务器上下载束的，因此客户端不必安装及配置应用软件，而系统维 护人员只需要在服务器端对服务器进行集中的维护。这给应用软件的 维护、升级带来了巨大的好处。 ( 2 ) 可伸缩性。分布式w e b 计算将复杂的业务处理分割成相互之削 可交互调用和通信的若干业务功能部件或对象，并可将其分配到多个 网络互联的应用服务器中实现负荷分担。这些应用服务器还具备对分 布对象管理和实时调度的功能，能够迅速地将请求交给当时可用的对 象，并随着请求的增多调用更多驻留在其他应用服务器上的对象。从 而只要通过添加应用服务器便能满足日益增长的业务处理需要。 ( 3 ) 强壮性。当某台应用服务器发生故障或失效时，分和式系统会 自动把该应用服务器f 在处理的事务请求移交给另外一台工作正常 的服务器。 ( 4 ) 软件重用及可裁剪性。在分布式w e b 计算中，业务处理是由许 多分布式对象交互协作完成的。将来会出现更高层次的分布式对象组 件和商务对象组件，可以针对每个企业的具体情况量体裁衣，选用不 同的分布式商务对象组件来构筑应用系统。 ( 5 ) 兼容性。由于对象可以建成与现有系统接合的方式，所以分布 式对象是可以与现有系统一道工作的。一个对象如果具有与现有系统 的接口，就可以在分布式系统中调用以前的程序，同时，使用分布式 对象时，不必重建传统的应用程序。这样便大大加- 决了系统的开发速 度，也节省了大量资金。 ( 6 ) 异构性。网络分布的业务处理对象可访问不同的后台数据库， 适合多种异构数据库环境，达到分布数据开放的效果。 ( 7 ) 安全性。严密的安全管理。对业务处理对象的调用和数据库的 存取权限是按层设置的。即使外部入侵者突破了客户机层的安全防 线，若在应用服务器层中备有另外的安全机构，系统也可阻止入侵者 进入其他部分。 ( 8 ) 独立性。在三层结构中， 都可选取各自的最优解决方案、 各层都具有相对独立性，于是每一层 最佳的开发语言和丌发工具。 2 4 3 两种分布式对象体系结构 塑兰塞型! ! 垫型堕! ! 型矍生垫查 ( 一) c o r b a 公共对象请求代理架构( c o r b a ，c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) 协议规范是对象管理集团( o m g ) 的杰作，它定义了分布 式对象如何实现互操作。c o r b a 对象可以用任何一种c o r b a 软件 开发商所支持的语言，如c 、c + + 、j a v a 、a d a 和s m a l lt a l k 来编写。 同样地，c o r b a 对象可以运行在任何一种c o r b a 软件开发商所支 持的平台上，如s o l a r i s ，w i n d o w s9 5 n t 、o p e nv m s 、d i g i t a lu n i x 、 h p u x 或a i x 等。这意味着，我们能在w i n d o w s9 5 下运行j a y a 应 用程序同时动态调用c + + 对象，而实际上，该对象可能存储于 i n t ? a n e t 上的一个u n i x 应用服务器上。 为了保持c o r b a 的商业中立性和语言中立性，c o r b a 使用接 口描述语言i d l ( i n t e r f a c ed e s c r i p t i o nl a n g u a g e ) 编写对象接口。i d l 使得所有c o r b a 对象以一种方式描述，仅仅需要一个由本地语言 ( c c + + 、c o r b a 、j a v a ) 到i d l 的“桥梁”。o r b ( 对象请求代理) 的概念是c o r b a 体系结构模型的核心。o r b 本身给出了各对象之间 的交互规则，允许一个客户对象调用运行于另一个系统( 服务器对象) 的一段代码，然后得到返回结果。c o r b a 规范2 0 还定义了互联网 o r b 间协议( i i o p ) ，该协议是一种应用程序协议，其中定义了客户如 何通过i n t e r n e t 将请求传至各o r b 和由这些o r b 代表的对象。现在 常用的o r b 产品有三种：s n n 的j o e 、o r b i xw e b 和v i s i g e n i c 的 v is i b r o k e r ，其中v i s i b r o k e rf o r j a v a 已捆绑在每一个n e t s c a p e 浏览 誊导和企业服务器上。 ( 二) d c o m 分布式部件对象模型( d c o m ，d is t r i b u t e dc o m p o n e n to bj e c t m o d e l ) 是m ic r o s o f t 部件对象模型( c o m ，c o m p o n e n to bj e c tm o d e l ) 的分布式版本。c o m 可以看成一种软件包装技术，是一组约定和支持 程序库，使不同的软件按照一种固定的、面向对象的方式进行交互。 c o r d 对象可以用任何一种语言编写，其中包括c + + 、j a v a 、v is u a lb a s i c 等，用d l l 或可执行文件方式实现。使用c o m 对象的客户程序不必知 道对象是用什么语言写成，也不必知道它是以何种方式( d l l 或e x e ) 运行。d c o m 建立在拥有强大实力的c o m 基础上，并加以扩展，采用 了开放软件基金会的分布式计算环境( d c e ) 标准。d c e 是由一些重要 企业如i b m 、h p 、s u n 和d e c 等创建的跨平台环境，提供通用的服务 筘常w e l l 数州席心_ r 仃积弘技术 集，如远程过程调用( r p c ) 、命名、线程管理以及安全性等。d c o m 允 许台主机上的程序可以调用同一网络相连的其它主机上运行的 c o m 部件。 b c o i 的使用目前还仅局限于w i n d o w s 平台，不过m i c r o s o f t 与其 合作伙伴正积极在s u n 的s o l a r is 、i b m 的o s 3 9 0 等操作系统平台上 移植d c o i 技术。同时，m i c r o s o f t 已宣布，它将建立一条从 i c 0 k 4 通 向c o r b a 的桥梁，这必将促进两套体系结构的系统互操作性。 ( 三) c o r b a 与d c o m 的比较 c o r b a 与d c o m 相比之下的最大优点，在于它作为数百家软件公司 建立的开放标准具有更久的历史。自c o r b a 问世的八年多时阿内， c o r b a 在重大应用上已经取得了一定成果。d c o m 在前几年与c o r b a 的差距较大，不过在这最近两三年内发展迅速，有可能赶上c o r b a 。 d c o m 的一个巨大优势在于市场，m ic r o s o f t 有一亿个w in d o w s 的装机 量，其中所有都能够支持d c o m 。另外，九十年代以来，m ic r o s o f t 及第三方软件公司开发了大量a c t iv e x 控件，这些控件稍作修改便能 用于d c o m ，这无疑将大大有助于加快开发进度、减少投资。 2 5 a c t i v e x 技术 真正优秀的w e b 页使用好几个层次的综合技术，首先是操作系 统，接着是d c o m ，浏览器、a c t i v e x 控件、h t m i 。的基本控件，还有 把控件组合在一起建立一个w e b 页的脚本语言。 a c t i v e x 是一个对象模型而不是编程语言。内建的基本控件如 文本框( t e x t g o x ) 、图象控件( i m a g e ) 等没有独立文件，它们在工 具箱中。附加的a c t i v e x 控件是后缀为o c x 的独立文件，例如t o m m 。n d i a l o g ，b a t a b o u d l is t ( d b l is t ) ，b a t a g o u n d g r id ( 1 ) b g r id ) ，等。 有的软件公司也开发o c x 的控件，也可以从网上下载免费的ac t jv e x 控件来使用。它的前身是后缀为v b x 的控件，它可以在16 位的版本 中继续使用，但不能在3 2 位的版本中使用。当系统中有o c x 版本时， 打开v b ) ( 控件后，系统会自动以新的o c x 控件取代v b x 控件。 a c t i v e x 控件由指向函数或对象的一组接口组成，这些接口就是 存储函数的表。如果a c t i v e x 控件是d l l 文件，就可以在应用程序与 d l l 之间直接传递指针，因为它们运行于同一进程空间。如果a c t iv e x 笫一章w e b 数据库心用程序技术 控件是一个e x e 文件，它运行于一个分离的进程空间，为加快它们之 间的指针传递，a c t i v e x 要创建一个称为p r o x y 的函数，把指针传到 一个称为s t u b 的服务器地址空问，然后s t u b 调用所允许的服务器函 数，此过程称为m a rs h a l in g a c t iv e x 是m ic r o s o f t 公司提供的基于控件方式的技术，当浏览 器访问w e b 服务器时，客户端从w e b 服务器把页面文件和所包含的 a a t iv e x 控件下载到本地，浏览器收到控件后，就在客户端运行控件。 若该控件是通过o d b c 方式访问数据库，则需要在客户端进行o d b c 相应数据源的配置，这样从客户端浏览就可由a c t iv e x 控件直接通过 o d b c 访问各种数据库。 j a v aa p p le t 也是通过w e b 浏览器把应用小程序下载到带有j a v a 解释器的客户端运行，在客户端直接访问数据库，实现w e b 页面与数 据库的交互而不需w e b 服务器的介入。j a v aa p p le t 是跨平台的，一 旦编写完成，具有通用性。 j d b c 由s u ng i e r o s y s t e m s 开发，为j a y a 语言提供了一个与平台 无关的数据库标准a p i 来实现对通用s q l 据库透明存取。i d b c 分为 两部分：j d b ca p i 和j o b c 驱动a p i 。j d b ca p i 是程序员的a p i ，这 是用户编程时花时最多的部分。j d b c 驱动a p i 是为驱动程序编写者 和数据库销售商为其数据库软件生成相应模块而提供的。使用j d b c 类及j d b c 驱动程序，使程序员能集中精力于自己的应用程序而不必 担心基础数据库问题。 2 6 w e b 中间件技术 2 6 1 c g i c g i ( c o m m o ng a t e w a y i n t e r f a c e ) 是w e b 服务器运行时外部程序 的规范，按照c g i 编写的程序可以扩展服务器的功能，完成服务器本 身不能完成的工作，外部程序执行时间可以生成h t l i i l 文档，并将文 档返回w e b 服务器。c o i 应用程序能够与浏览器进行交互作用，还可 以通过数据库的a p i 与数据库服务器等外部数据源进行通信，如个 c g i 程序可以从数据库服务器中获取数据，然后格式化为h t m l 文档 后发送给浏览器，也可以将从浏览器获得的数据放到数据库中。几乎 使用的服务器软件都支持c g i ，开发者可以使用任何一种w e b 服务器 ；啊w e b 数捌阼心川删卜披求 内置语言编写c g i ，其中包括流行的c 、c + + 、v b 和d e l p h i 等。按照 应用环境的不同，c g i 又可以分为标准c g i 和间接c g i 。 标准c g i 使用命令行参数或环境变量来表示服务器的详细请求， 服务器与浏览器间的通信采用标准输入输出方式。当服务器接收浏览 器发来的c g i 请求时，服务器对该请求进行分析，设置所需的环境变 量或命令参数，然后创建一个子进程启动c g i 程序，c g i 执行完毕后。 使用标准输出将执行结果返回给服务器。c g i 的输出可以有许多类 型，比如h t m l 文档、图象、纯文本或声音等，它还可以输出指向其 他文档的连接。 间接c g i 又称为缓冲c g i 或w in c g i 。在c g i 程序( 不支持标准输 入输出) 和c g i 接口之间插入一个缓冲程序，缓冲程序与c g i 接口蚓 用标准输入输出进行通信。这样c g i 程序采用临时文件( 缓冲区) 而 不是标准输入输出来进