（计算机软件与理论专业论文）基于bs和cs混合模式的教务管理系统的设计.pdf

贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 摘要 教务管理是学校的重要职能之一，是衡量学校管理水平的重要标准。近几 年来，计算机网络的普及为教务管理系统提供了方便条件，创造了一个集成化的 办公环境。开发一套适应现代高校教学发展需要的综合教务管理信息系统显得及 时而又必要，也是教学改革的必然趋势。论文介绍了c s ，b s 的体系结构及其 特点，论述了采用混合结构模式实现教务系统的可行性和优势，给出了基于c s 和1 3 s 混合结构模式的教务管理系统的具体设计和实现，包括系统的开发原则、 综合需求分析、功能分析，给出主要模块的数据字典和数据流程，同时对开发平 台j 2 e e 和n e t 进行多角度的分析和比较，以及对数据库系统s o ls e r v e r2 0 0 0 与o r a c l e 进行了比较和分析。最后利用u m l 对网上选课系统进行了具体的分析， 着重对此子系统的前台网上选课模块进行了建模，包括学生登录校验、公共课选 课和专业课选课三个部分，还介绍了本子系统的数据库模型。 关键词：b s ，c s ，教务系统 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 a b s t r a c t t e a c h i n ga c t i v i t i e sa r e ，i nu n i v e r s i t i e so ri n s t i t u t e s ，o n eo ft h em a i nf u n c t i o n sa n d a ni m p o r t a n ts t a n d a r do fh i g hs c h o o lm a n a g e m e n tl e v e l i nr e c e n t y e a r s t h e p o p u l a r i z a t i o n so fn e t w o r ko f f e rt h ec o n v e n i e n c et ot e a c h i n gm a n a g e m e n ts y s t e m ， c r e a t ea ni n t e g r a t e de n v i r o n m e n to fh a n d l i n go f f i c i a l b u s i n e s s i t st i m e l ya n d n e c e s s a r yt od e v e l o ps y n t h e s i z ee d u c a t i o n a la d m i n i s t r a t i o nm 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 i t sa l s ot h ei n e v i t a b l et r e n do ft h ee d u c a t i o n a lr e f 0 1 t n t h et h e s i sh a s i n t r o d u c e dc sa n db s s y s t e ms t r u c t u r ea n dt h e i rc h a r a c t e r i s t i c h a v ed i s c u s s e dt h e f e a s i b i l i t ya n da d v a n t a g ea d o p t i n gt ob l e n dt h es t r u c t u r ep a t t e r nr e a l i z i n ge d u c a t i o n a l a d m i n i s t r a t i o ns y s t e ma n dg i v e nt h es t r u c t u r ed e s i g n so ft h ec o m m i x t u r ep a t t e r n s y s t e m ，i n c l u d i n gs y s t e m a t i ce x p l o i t a t i o np r i n c i p l e ，s y n t h e s i z et h en e e da n a l y s i s ， f u n c t i o n a la n a l y s i s ，g i v i n gt h e m a i nm o d u l ed a t ad i c t i o n a r ya n dd a t ao u tt e c h n o l o g i c a l p r o c e s s a tt h es a m et i m e ，w ea n a l y z ea n dc o m p a r et h ej 2 e ea n d n e ti nm a n y a n g l e s ，a l s oc o m p a r et h es q ls e r v e r2 0 0 0a n do r a c l e a tl a s t ，w eh a v eu s e du m l t oc a r r y o u tc o n c r e t ea n a l y s i so no n l i n ee l e c t i v es y s t e ma n dh a v ei n t r o d u c e dt h e s y s t e m a t i cb o o k d a t ab a s em o d e l k e yw o r d s ：b s ，c s ，e d u c a t i o n a ls y s t e m m 附：学位论文原创性声明和关于学位论文便j h ；i 授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下， 独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本 论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 对本文的研究曾做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：丝垄e t期： 至q q 墨生丝旦 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解贵州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或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；本人授权贵州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、缩印或其他 复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：巫导师签名：塑! j l 日期：圣q q 壑生幼 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 1 i 开发背景及意义 第1 章引言 随着互联网的迅猛发展，当今社会已经进入网络时代，1 计算机网络已成为社会和经 济发展的强大动力，利用网络信息技术实现国民经济和社会的信息化更是我们国家科教兴 国的重点战略。而高校信息化是社会信息化的基础和重要标志，实现高校的信息化是知识 经济条件下高等院校发展的趋势所在。目前，我国的很多大学都建立了校园网，为学生创 造了良好的学习环境。同时，也为高校提高管理水平带来了良好的机遇。如何利用校园网 通信资源，加强信息管理，实现信息共享。提高管理水平成为各个高校所要研究的首要问 题，而高校教学管理的水平的高低直接影响学校的管理质量。教务管理是学校的主要日常 管理工作之一，涉及到院、系、师、生等诸多方面。随着教学体制的不断改革，学校的扩 招，尤其是学分制、选课制的展开和深入，教务日常管理工作日趋繁重、复杂，原有的教 学管理方法和手段已不适应高等院校的发展。因此，大力提高教学管理手段的现代化和信 息化程度，对推进学校教育现代化，具有战略指导意义。现代高校教学的发展为学生提供 了个性化的学习环境和学习空间，学分制管理适应了学生个性发展及素质教育的要求，而 个性化教育又使每个学生成为管理的一个基本单位。因此开发一套适应现代高校教学发展 需要的综合教务管理信息系统显得及时而又必要，也是教学改革的必然趋势。 1 2 国内教务管理开发现状 l 、教务管理的发展阶段”1 第一阶段是以单机和独立的业务系统为土的教务管理系统发展阶段；时间人致为2 0 世纪8 0 年代到9 0 年代初。这一阶段i t 发展的特征是：计算机硬件的价格开始降低，为其 在国内的普及及戍川提供了条1 ，j ：。正是这一时_ f j ，计算机进入教育行业。但这时的教务系 统几乎处于功能间相对独立状态，大量的数据是以独享方式存在的，没有实现信息的整合。 第二阶段是以局域网和数据库为基础的网络教务管理系统发展阶段；时间大致是9 0 年代后期至今。这一阶段i t 发展的特征是：网络的迅速崛起和网络数据库的普遍应用。这 时的教务管理系统建设是以先进的教育思想和基于w e b 的教务计算理念为指导，以计算机 及网络技术、现代教育技术及信息技术为支撑，以开放式、交互式、共享式为原则，建立 一个信息安全可靠、传输快速、分散处理、集中优化、资源共享的教务管理环境。教务管 理系统的设计开始注重数据共享，这使学校总体教务管理的效率得到很大提高，重复工作 得到尽量避免。 2 、目前我国教务系统管理系统常见方式 基于局域网方式、c s ( c l i e n t s e r v e r 客户、服务器) 方式、b s ( b r o w s e r s e r v e r 浏 览器服务器) 方式。基于局域网方式使最早使用的，主要是基于局域网的协议运行，这种 系统开发简单、对机器要求不高，但安全性和稳定性较差。c s 方式建立在局域网的基础 上，主要工作在服务器端完成，对服务器的要求较高，对信息的安全控制能力强。b s 方 式是在广域网的基础上，对c s 改进的结构，与c s 相比，客户端平台兼容性高、可面向 地域分散的不同的用户端，但对安全和用户的控制能力较差。 1 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 1 3 论文内容组织 本文是以高校教务管理系统选课子系统为例介绍基于n e t m i s 系统的设计与实现。本 人的主要工作是参与项目的前期需求采集和系统的分析与设计，并实现了选课子系统。 第一章引言，主要介绍开发背景及意义、国内教务管理开发现状 第二章系统开发设计方案 第三章高校教务管理系统的系统分析 第四章部分功能模块的设计和实现 第五章结束语 2 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 2 1 系统体系结构 第2 章系统开发设计方案 2 1 1 终端主机( t e r n i n a l m a i n f r a 皿e ) 结构 这种体系结构所有的数据和计算均集中发生在主机上，终端所要做的事只是输入命令 ( 通常是以命令行的形式) ，显示结果| 2 5 | 0 在这种体系结构中，由于终端不需要做什么处理 工作，所以可以很简单，也不必随着信息业的发展频繁更新，故又称“哑”终端：以此相反， 主机由于包揽了有关数据的一切处理工作，这就要求它具有十分高的性能，并且要随着处 理信息量( 包括数据库的加大和终端的增加) 的增加而不断更新。见图2 卜1 所示。 早期的信息系统多采用这种形式，这种体系结构由于资源集中，因而可以使资源得到 充分的共享，资源的利用率也高；再加上专业人员可相对集中，有利用他们发挥作用及培 训提高。但资源过于集中，使得系统比较脆弱，主机一旦出现故障，可能使系统瘫痪：随着 系统规模的扩大，系统变得越来越复杂，系统的维护和管理也越来越困难，故不利于发挥 用户开发、管理的积极性。 终端终端 打印机 磁盘 幽2 i - i 终端主机模式 2 1 2c s 体系结构及相关技术 c s 结构，即c 1 l e n t s e r v e r 结构盯。是指将整个系统分为前台的客户应用程序和后 台的服务器应用程序的计算结构模式。这种结构的主要工作流程是：客户应用程序向服务 器应刚程序发出服务请求，服务器响应客户请求并将处理结果发回客户应用程序，使两端 合作完成一个业务逻辑功能应用。 l - c 1 l e n t s e r v e r 的基本结构 c 1i e n t 和s e r v e r 构成c 1i e n t s e r v e r 的基本结构。 ( 1 ) c 1 i e n t 在c 1 i e n t s e r v e r 环境下，c 1 i e n t 运行应用程序的客户部分，请求s e r v e r 的服务 其基本的功能是： 建立与服务器的连接和断开与服务器的连接： 提交数据访问请求； 处理数据库访问结果或错误，包括重发请求和中止请求； 提供应用程序的友好界面； 3 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 负责数据的输入和输出，以及验证数据的正确性； 等待服务通知，接受请求结果和错误。 因此c l i e n t 系统的界面表示必须遵守开放的分布式环境的c l i e n t s e r v e r 结构的共 同目标：必须基于标准，以使系统以一致的方式与用户交互：具备在各种硬件平台之间的可 移植性：能够和其它的开放系统的应用程序互相操作等。 ( 2 ) s e r v e r 理论上s e r v e r 是一个提供请求处理服务的逻辑过程。在c 1 i e n t s e r v e r 计算中， c 1 i e n t 通过发送给s e r v e r 来启动c 1 i e n t s e r v e r 的交互，s e r v e r 所执行的功能在很大程 度上取决于c l i e n t 发送给s e r v e r 请求的类型。显然，如果一个s e r v e r 不能执行一个c l i e n t 所发送的请求，那它就无法参与协作式的c l i e n t s e r v e r 交互过程。当然，一个c 1 i e n t 最好不要发送不被支持的请求到一个s e r v e r 上。 s e r v e r 最典型的分工是作为数据库服务器。一般而言，数据库服务器应能提供高速大 容量的存储能力、较强的处理能力，以及并发运行多个应用的能力。随着技术的发展，s e r v e r 的功能与范围不断的扩大。其基本的功能是： 为用户管理一个独立的数据库； 。管理和处理接收到的访问请求，包括管理请求队列、缓存、响应服务、管理结果和 通知服务完成； 管理用户帐号，控制数据库访问权限和提供其他安全机制； 维护数据库包括备份和恢复； 保证数据库的完整性或为客户提供完整性控制。 所以s e r v e r 在性能上要满足如下几个方面； 可伸缩性。随着应用程序数量( 及其资源需求) 和用户数量的增长，s e r v e r 应能够满 足对其的增长需求( 如提供可伸缩的性能) ； 支持多用户。即使是一个小工作组环境，s e r v e r 也能为多个并行c 1 l e n t 服务。运行 不同任务的c 1 i e n t 服务要求s e r v e r 支持优先级别多任务处理； 存储容量。随着刚户数量和运行与s e r v e r 上的应用程序的增加，加之先进的存储技 术使物理存储成本降低，要求更人的存储能力以及更快的运行速度成为s e r v e r 的关键要 求： 多媒体。随着新技术和新应用的不断发展，支持多媒体存储的要求日益增长，图形、 图像、声音等应用日益流行； 网络和单一系统映像。c l i e n t s e r v e r 系统通过网络通信，c 1 i e n t s e r v e r 系统都需 要内置的网络能力。没有网络、就没有c 1 i e n t s e r v e r 的交互，从而也就没有c 1 i e n t 和 s e r v e r 。 2 两种典型的c s 结构模式 随着计算机技术、网络技术和数据库技术的发展，m i s 的开发平台从单机时代的集中 式结构发展到局域网时代的两层c s 结构，互联网时代的三层c s 结构。 ( 1 ) 两层c s 结构 2 0 世纪8 0 年代，随着人们对友好的人机界面的追求以及微机技术、网络技术的快速 发展和成熟，c s 结构应用逐渐普及 2 1 | 0 传统的c s 结构一般分为两层；客户端和服务器 端，如图2 1 - 2 所示。 4 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 客户机服务 图2 i - 2 两层客户机服务器结构 其基本工作原理是，客户程序向数据服务器发送s q l 请求，服务器返回数据和结果。 客户端负责实现用户接口功能，同时封装了部分或全部的应用逻辑。服务器端的数据库服 务器主要提供数据存储功能，也可通过触发器和存储过程提供部分应用逻辑。这种体系结 构的优点在于将应用一分为二，服务器负责数据库，客户机负责完成与用户交互的任务。 c s 结构具有强壮的数据操纵和事务处理能力，以及数据的完整性约束。但是随着企业规 模的日益扩大，这种结构暴露出了许多问题： 效率低下。客户机通过网络连接访问远端数据，使网络通信繁忙，不仅降低了本机 的性能，而且服务器必须保持同每个活动的客户机连接，也降低了服务器的性能； 安全性差。客户端应用程序直接和数据库打交道，客户端拥有对数据库操作的足够权 限，致使非法用户能够操作甚至破坏数据库： 维护、升级困难。由于应用逻辑部分或全部封装在客户端，因而不能对这些规则进行 集中控制和管理。当应用逻辑被改动或更新时，需要每个最终用户重新分发，每次变动必 须保证企业内所有客户端能够及时更新，其时间和金钱花费巨大； 不可伸缩。两层c s 结构客户机和服务器都无法超越物理界限，因此很难进行伸缩； ：一共享性低。由于程序的存储是依赖于特定数据库的，在不同数据库之间难于移植，对 每一个客户机平台必须建立应用系统的不同的版本。可移植性差。不同平台上开发出来的 软件，很难交互使用： 一 模块性差，不符合软什组件可重用性的原则。 ( 2 ) 三层c s 结构 为了克服两层c s 结构的种种局限性，三层c s 结构应运而生。它把两层结构中的服 务器部分和客户端部分的应用单独划分出来，从而满足了大型应用系统的要求”。 三层c s 结构模型是由表示层、中间层、数据层三层组成，如图2 卜3 所示。 客户机应用服务器数据库服务器 图2 i - 3 三层客户机服务器模式 表示层。是系统与用户的接口部分，负责用户与应用程序的交互。它接受用户的输入 请求，并将结果返回给用户，表示层根据用户的操作调用相应的业务逻辑，它一般只与中 间层交互而不直接访问后台数据库。 中间层，又称应用逻辑层。通常为应用服务器，中间层是应用逻辑处理的核心，是具 体应用的实现，是连接客户和数据库服务器的中介和桥梁。它响应用户发来的请求，执行 某种应用逻辑任务，同时中间层向数据库服务器发送s o l 请求，数据库服务器将结果返回 给应用服务器最终将数据和结果返回给客户。应用服务器在物理上可与数据库服务器在 周一台机器上，也可在不同的机器上。 数据层。通常是的基于s o l 的d b m s 。数据层实现数据的存储、数据的访问控制、数 据完整性约束和并发控制等等。 三层c s 结构与两层c s 结构相比，它的优势主要表现在： a 、安全性加强。 应用服务器把客户与数据库服务器分开了，客户端不能直接访问数据库服务器。应用 5 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 服务器可控制哪些数据被改变和被访问，以及数据更改和访问方式另外，对应用和数据的 存储权限可以分层进行设定，这样，即使外部的入侵者突破了客户端的安全防线，若在应 用服务器和数据库服务器中备有另外的安全机构，系统也可以阻止入侵者进入其他部分。 b 、效率提高。 三层c s 结构中，客户端和应用服务之间的链接实际上只是些简单的通信协议，而 和数据库服务器打交道所需要的设置或驱动程序，均由应用服务来承担，这既减轻了客户 端的负担，也降低了数据库服务器的链接代价，使数据库服务器专心于数据服务而不是频 繁地和客户端的应用程序交流。各层的逻辑关系清晰明了，真正做到了“瘦客户”。 c 、易于维护。 、 由于应用逻辑被封装到了应用服务器中，因此，当应用逻辑发生变化时，仅需修改应 用服务器中的程序，客户端的应用程序不必更新，维护的代价大大降低； d 、可伸缩性。 三层结构是明确进行分割的，逻辑上各自独立，并且能单独实现。由于它们是逻辑划分 的，与物理位置不一定相对应，因此它们的硬件系统构成是很灵活的，各部分可以选择与 其处理负荷和处理特性相适应的硬件。三层既可以在一台计算机上，也可以在两台甚至更 多的计算机上，只要它们在体系上遵循三层c s 结构就可以了 f 、可共享性。 单个应用服务器可以为处于不同位置的客户应用程序提供服务，即应用系统只写一次就 可以用于各个环境。 g 、开放性。 由于应用服务器的每个组件都有标准的接口，用户可以重写自己的客户端程序和自己 的浏览器程序。 值得注意的是：三层c s 结构各层之间的通信效率若不高，即使分配给各层之间的硬 件功能很强，其作为整体来说也达不到所要求的性能，因此在设计时必须慎重考虑三层之 问的通信方法、通信频度和数据量，这和提高各层的独立性一样是三层结构的关键问题。 ( 3 ) 基丁c 1 i e n t s e r v e r 结构的m i s 系统的特点 系统采川c 1 i e n t s e r v e r 的结构后，c 1 i e n t 端只要将请求发给s e r v e r 端，而s e r v e r 端只要将请求发同c 1i e n t 端。冈此在网络上传输的只有s o l 语句和处理的数据结果，数据 的传输量大大减少，同时也提高了整个系统的吞吐量和加快了响应时间。在c 1 i e n t s e r v e r 模式下进行m i s 系统开发具有如下的特点： 联机事务处理能力大人提高，采用c 1 l e n t 结构，使系统合理地划分数据和功能，均 衡分配c 1i e n t 和s e r v e r 上的负载，减少了网络上的传输，为联机事务处理提供高的事务 吞吐量、短的响应时间： 开放性和可扩充性增强，基于c l i e n t s e r v e r 结构的d b m s 采用开放的服务器接口软 件，使不同协议的两个c l i e n t 应用软件可以通过s e r v e r 联接，系统的开发性和易扩充性 都能得到增强； 数据的安全性增强，在基于c 1i e n t s e r v e r 结构的m i s 系统中，数据的各种操作均在 s e r v e r 端进行，而用户在c l i e n t 端根据授权范围来使用s e r v e r 以及其上的各种数据，这 样为系统提供了强有力的数据安全保证。 总之，采用c 1i e n t s e r v e r 结构的m i s 系统开发，充分利用了系统各类资源，并且应 用程序的各个部分可以独立开发，从而提高了开发效率。 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 2 1 3b s 体系结构及相关技术 b s 结构( 即b r o w s e r s e r v e r ) ，是c l i e n t s e r v e r 结构的扩展，是客户机月艮务器结构 在i n t e r n e t i n t r a n e t 的应用| 1 4 | o 它是一种以w e b 技术为基础的新型的系统平台模式，把 传统c s 模式中的服务器部分分解为一个数据服务器与一个或多个应用服务器( w e b 服务 器) ，从而构成一个三层结构的客户服务器体系。w e b 客户首先通过h t t p 协议与w e b 服务 器进行连接，再由w e b 客户经浏览器向w e b 服务器提交请求，经w e bs e r v e r 处理后把结 果输出至浏览器。它简化了客户端，无需像c s 模式那样在不同的客户机上安装不同的客 户应用程序，而只需安装通用的浏览器软件即可。如图2 1 - 4 所示。 o 圈2 1 - 4 浏览器服务器模式 1 b r o w s e r s e r v e r 的基本结构 要实现一个完整的b r o w s e r s e r v e r 应用系统需要由b r o w e r ，w e bs e r v e r ，d bs e r v e r 三个部分组成。 ( 1 ) b r o w s e r 浏览器是b s 结构中与用户交互的界面，用于向服务器发送特定的数据或请求，以 及接收从服务器发送来的数据。 ( 2 ) s e r v e r s e r v e r 是w e b 系统中的第三层，在该层中存储了系统中所有需要发布的数据信息， 因此为了保证w e b 站点的快速、高效，一般需要把s e r v e r 放在硬件配置较好的机器上，它 可以和w e bs e r v e r 在同一台计算机上，也可以位于两台、甚至是多台计算机上。 ( 3 ) w e bs e r v e r b s 乡占构在客户端( b r o w s e r ) 与服务器( s e r v e r ) 之间加了一个w e b 服务器，w e b 服务 器是实现b s 结构的关键。w e b 服务器的引入，使得通过浏览器来访问数据库服务器成为 可能，从而免去了开发与维护客户端界面的大量工作。分散在各地的用户，只要安装了浏 览器软件，都可以访问数据库服务器。w e b 服务器作为一种应用服务器，可以将原来分布 于客户端或服务器端的应用集中在一起，使系统的结构更见清晰和精细，有利于系统的扩 展。w e b 服务器作为客户端和服务器端的中介，起着沟通与协调二者的作用。 w e bs e r v e r 的作用是接受浏览器的页面请求，找到正确的页面并将其回传给浏览器。 随着i n t e r n e t 的发展以及用户对w e b 的要求的提高，w e bs e r v e r 的涵义覆盖的范围也有 很大的扩展。它需要接受浏览器的页面请求，对其中的非w e b 页面制作语言的部分解释执 行，承担着浏览器与数据库的接口作用。不同的系统平台提供的w e bs e r v e r 是不同的，但 是基本功能应该没有差别，只是其实现的功能的方法不一样。浏览器通过将u r l 发送给w e b 服务器请求信息，服务器通过返回超文本标记语言( h t m l ) 进行页面响应，页面可以是己经 格式化并存储在w e b 节点中的静态页面，也可能是服务器动态创建以响应用户所提供信息 的页面，或者是列出在w e b 节点上可用的文件和文件夹的页面。 2 基于b r o w s e r s e r v e r 结构的m i s 特点 和c s 结构的m i s 相比，基于b r o w s e r s e r v e r 结构的m i s 具有如下特点： ( 1 ) 由于w e b 支持底层的t c p i p 协议，使得w e b 网与目前使用的几乎所有局域网都 可以做到无缝连接，从而彻底解决了异构系统间的连接问题。 7 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 ( 2 ) 由于w e b 采用了“瘦客户端”，使系统具有的开放性得到很大的改善，系统对将 要访问系统的用户数的限制有所放松。 ( 3 ) 系统的相对集中性使得系统的维护和扩展变得更加容易。比如，数据库存储空间 不够，可以再加一个数据库服务器；系统要增加功能，可以新增一个应用服务器来运行新 的功能。 ( 4 ) 界面统一( 全部为浏览器方式) ，操作也相对简单。 2 1 4a s 和c s 混合模式体系结构的特点和优点 随着计算机技术和网络技术的迅猛发展，信息系统不断朝着集成化、智能化、网络化 与分布式的方向发展，如何适应这种变化并提出一种切实可行的设计开发方法则是当前管 理信息系统所面临的首要问题。其中系统的结构模式设计是系统设计中的一项重要课题， 系统结构设计的好坏，不仅影响着系统的效率、安全性、可维护性，而且还影响系统使用 的方便性和可靠性 1 c s 与b s 结构的比较分析1 4 1 儿别3 1 1 客户服务器系统( c s ) 是指由一个或多个客户和一个或多个服务器与下层的操作系统 和网络系统所形成的一种允许分布式计算、分析和表示的复合系统。典型应用就是数据库 服务器。 c s 结构具有以下优点： 分布式的处理与集中的数据操作管理有机结合。可在单个服务器上维护多达1 0 0 0 到1 5 0 0 并发用户，便于增加新的客户机和更多的服务功能； 交互性强。基于c s 结构的系统往往具有专用的前端、能处理大量的、实时的数据 流，响应速度快； 事务数据处理能力强。c s 结构目前己经非常成熟，有大量的优秀开发j i j 具支持， 基于c s 结构的系统由于应用逻辑和数据逻辑的分离，使得数据查询与处理1 卜常迅速，具 有事务数据处理能力强，性能高的特点； 数据的安全性和完整性约束可靠性高。在基丁c s 结构的系统中，各种应川逻辑必 须通过相应的前端应用程序完成，可靠性强：使用安全的存取模式，系统具有较高的安全性； 降低了网络的通信量。c s 结构的网络通信量只包括客户机n 务器之间的通信量， 提高了系统的利用率。 但同时c s 结构也有它自身的不足： 一 开发成本较高。c s 结构对客户端软硬件要求较高，尤其是软件的不断升级，对硬 f ，l ：要求不断提高，增加了整个系统的成本，客户端越米越臃肿； 移植困难。不同开发工具开发的应用程序，一般来说互不兼容，不能搬到其它平台 上运行： 系统的可伸缩性较差。由于在一个系统中并不是所有用户的需求都相同，因此他们 要求程序的功能也不尽相同，除非开发人员不厌其烦地根据不同的用户的需求将大的软件 裁剪成不同的小软件分发给用户； 维护复杂，升级麻烦。如果应用程序要升级，必须到现场为客户机一一升级。每个 客户机上的应用程序都需维护。 浏览器n 务器模式( 8 s ) 实际上是一种以w e b 技术为基础的新型应用软件模式，它把 传统的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 e b 服 务器) ，并用浏览器作为标准前端进行信息交互。相对于c s 模式，b s 结构有如下优点： 简化了客户端。无需采用c s 模式时在不同客户机上安装不同的客户应用程序，而只 8 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 需安装一个通用的浏览器软件即可： 可跨平台操作。在基于b s 结构的系统中，各种平台上的用户可以通过浏览器访问 相应信息，由于采用统一的通讯协议，且浏览器及w e b 服务器软件可以支持多种平台，因 此可跨平台操作； 标准统一，简化了系统的开发和维护。使用b s 方式，可将开发工作集中到服务器 端，只需开发和维护服务器端的应用程序，极大减少了软件维护和升级的费用； 。它使用户的操作使用变得更加简单。b s 模式的客户端只有一个简单、易用的浏览 器软件，浏览器提供了统一、友好并且易用的界面，使用者无需培训，就可直接使用； 与i n t e r n e t 的集成平滑，代价为零。 这种结构的不足之处在于： 安全性不高。目前网络安全仍是一个技术尚未成熟的领域，需不断发现各种安全漏 洞。企业中己经积累了各种基于非i n t e r n e t 技术上的应用，与这些应用联接是i n t e r n e t 一项极其重要而繁重的任务。没有集成有效的数据库处理功能，系统的扩展能力较差，安 全性难以控制； 效率较低。数据访问请求与响应需经过w e b 服务器的转换，不适合大量实时数据的 处理： 对复杂的操作和处理感到困难。 总的来说，c s 与b s 结构各有利弊，在进行系统结构设计时，应当综合考虑需求的 各个方面，以选择最为合理的系统结构。也可根据系统中各个功能模块功能要求的差异， 分别使用c s 结构或b s 结构。 2 基于b s 和c s 混合模式教务系统的优点 通过以上对c s 结构和b s 结构的比较和分析，在个系统中如何选择应用模式，可 以得出以下结论8 1 f 2 0 适合采用c s 模式的子功能应具备以下特点：( 1 ) 安全性要求高； ( 2 ) 具有较强的交互性；( 3 ) 使用范围小，地点固定；( 4 ) 要求处理人量数据。而适合采用 b s 的子功能应具备以下特点；( 1 ) 使用范周广，地点灵活；( 2 ) 功能变动频繁：( 3 ) 安全性、 交互性要求不高。但在实际应刖中，一个系统很可能同时具备以上特征，其中有些功能模 块是在内部运作的，适合采刚c s 结构：而有些信息需向外发布，适合采用b s 结构。这 样就可以把两者结合起来，对一个信息管理系统中的各个模块分别根据其特点选择c s 或 8 s 结构模式，互相配合把多个应用不同模式的子系统集成为一个混合式的系统。图2 卜5 的所示是基于混合模式系统的基本体系结构图。 图2 卜5 基于混合模式的系统基本体系结构 由上图可见，这种混合模式的体系结构是可以容纳不同地域、不同网络结构的，采用 不同开发工具开发的，在功能上相对独立的子系统。 通过以上分析可以看到，在高校教务管理系统中若单独应用c s 模式或b s 模式都 各有利弊。针对该系统的特殊性与复杂性，如果在安全性要求高、交互性强、处理数据量 9 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 大、数据查询灵活且地点固定的小范围内使用c s 模式，通过客户端软件访问数据库，例 如学籍管理、课表编排、成绩处理等可在各院系教学单位、教务处各科室等相关管理部门 安装客户端程序，各用户凭帐户、密码访问系统：而在安全性和交互性不高、地点灵活的 广域范围内使用b s 模式，例如网上成绩查询、课表查询、网上信息发布、网上选课等， 本校学生可以随时随地的通过i n t e r n e t 网凭学号和密码访问系统。充分利用两种模式各自 的优势，为不同的子系统选用不同的系统平台，构建一种将两种模式交叉并行使用的混合 模式。这样可以保证敏感数据的安全性，特别是对数据库的修改和新增记录的操作；还可 以简化一部分客户端程序，保证复杂功能的交互性和一般功能的易用性；此外，还使得系 统的维护简便、布局合理且网络效率高。因此教务管理系统采用c s 与b s 模式相结合的 方案，如图2 卜6 所示。 c s 模式 b s 模式 用户管理 卜 教学计划管理 公共信息维护 卜 学籍管理 教学计划管理 卜 ，一一、 教师管理 、 学籍管理 卜 教材管理 数据库 教师管理 卜 成绩管理 教材管理 卜 选课管理 排课管理 卜 课群管理 课程管理 卜 考务管理卜 2 2 系统开发平台 2 2 1 j 2 e e 和n e t 平台简介 图2 卜6 教务管理系统功能模型 1 j 2 e e 平台 j 2 e e ( 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 a v a 2 平台企业版，种s u n 微系统公 司的应用服务器框架结构，为设计、开发、装配和部署企业级应用程序提供了一个基于组件 的解决方案。使用j 2 e e 可以有效地减少费用，快速设计和开发企业级的应用程序6 1 1 2 1m 1 。 l o 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 j 2 e e 平台提供了一个多层结构的分布式的应用程序模型，该模型具有重用组件的能力、基于 扩展标记语言( 舭) 的数据交换、统一的安全模式和灵活的事务控制。使用j 2 e e 不仅可以更 快地发布新的解决方案，而且独立于平台的特性让使用j 2 e e 的解决方案不受任何供应商的产 品和应用程序编程界面( a p i ) 的限制。用户可以选择最合适自己的商业应用和所需技术的产 品和组件。 2 n e t 平台 g i c r o s o f t 在2 0 0 0 年7 月发布i r 新的应用平台n e t 。n e t 平台中集成了一系列的技术，如 c o i l + 、x m l 等，整个n e t 平台包括以下4 个部分产品： n e t 开发工具。由n e t 语言( c # 、v b n e t ) 、一个集成的i d e ( v i s u a ls t u d i o n e t ) 、 类库和通用语言运行时( c l r ) 构成。 n 既专用服务器。由一些n e t 企业服务器组成，如s q ls e r v e r 2 0 0 0 、e x c h a n g e 2 0 0 0 、 b i z t a l k 2 0 0 0 等。 n e tw e b 服务。n e t 为w e bs e r v i c e 提供了强有力的支持。开发者使用n e t 平台可以 很容易地开发w e bs e r v i c e 。 n e t 设备。作为同j 2 旺竞争的部分，n e t 还为手持设备，如手机等提供了支持。 2 2 2 j 2 e e 与n e t 平台体系架构的比较研究 1 平台基础构造2 。 在n e t 和j 2 e e 平台上，程序的编译都经过两个类似的过程。首先特定高级语言编译器将 c # ( 及其他n i 语言) 和j a v a 源代码分别翻译成中间语言( i l ) 和字二宵代码( b y t e c o d e ) 。n e t 在中间语言设计时通盘考虑了多个主流高级语言。在这一层面实现了n e t 平台的跨语言承 诺。j 2 e e 的基石是j a v a 语言。它最典型的特征是：一次缩写，多次运行。跨平台是j 2 e e 一 直弓l 以为豪的关键，这是通过j v m 来实现的。 其次，在执行时，中间语言被即时编泽器( j i t ) 编译成特定平台的二进制代码。字。1 ， 代码则通过j v m 解释执行。完成各自语言的指令功能。 鉴丁微软在“w i n t e l 平台”上的代码 优化功底，n e t 代码的执行速度较之丁j a v a 有明显的优势是不争的事实。但在u n i x l i n u x 平台上，由于微软迟迟未能实现其跨平台的承诺，j 2 e e j l 乎成了唯一的选择。执行效率的比 较也就无所谓。在代码执行的同时，通用语言运行时n i j a v a 虚拟机也都提出了异常捕捉 类型安全、内存分配、垃圾收集等自动化内存管理工作，大大减轻了现代软件的内存泄露 问题和程序员繁重的负担。 面向对象程序设计在j 2 e e 和n e t 平台都获得了直接的支持，单根继承加多接口实现是它 们共有的特证。但在面向对象之外。n e t 对现代组件编程提供了直接支持。当然，当前的很 多企业中间件都是基于j 2 e e 平台的，只是n e t 从设计、编码配置到运行给予了组件编程更多、 更直接的支持。 一个能够为编程提供广泛服务的、可复用的a p i 类库对于现代软件平台非常重要。从基 础的集合、字符串操作到企业级的a p i 接口，如j m s 、j d b c 、j a x 、3 n d i 等，可以看至t l j 2 e e 在 这方面有着非常坚实的结构。微软的n e t 框架类库也不示弱，提供了图画、网络、线程到 a d o n e t 、a d s i 、w i n d o w s 表单、a s p n e t 等一系列的a p i 。在这些基础的和企业级的服务上 两个平台很难一决高低，而且对功能集台的支持很多时候是一个时间问题，往往是一个平台 推出了某一子功能集，另一个平台马上推出类似的功能集。 除去a p i 类库的无缝的功能复用外，对本地平台的调用操作业是值得关注的一点。c l r 和j a v a 虚拟机都支持本地方法的调用。在异构平台方面，j 2 e e 更钟情于i i o p ( i n t e r n e t i n t e r o r bp r o t o c 0 1 ) ，而n e r r 则使用s o a p 。 1 1 贵州大学2 0 0 8 届硕士研究生学位论文 2 基于三层多层体系平台的结构比较3 1 汹 基于三层多层分布式的计算结构已毋庸置疑地成为当今企业应用的主流模式也是两 个平台比较的主要内容。 ( 1 ) 客户端比较 表示层负责用户与系统的交互。对于不同的处理要求，n e t 和j 2 e e 都提出了基于桌面的 应用程序和基于浏览器的w e b 应用的开发组件：j a v aa p p l i c a t i o n 与w i n d o w s 表单、j a v a s e r v l e t j s p 与a s p n e t 双双形成犄角之势，但w i n d o w s 表单依赖微软桌面系统的天然优势， 不管在交互速度还是在界面的表现性能上都较j a v aa p p l i c a t i o n 稍胜一筹。 s e r v l e t j s p 与a s p n e t 是目前企业在“瘦客户端”应用的重点，两者都基于h t i p 请求 响应模型，通过h t m l 浏览器页面完成用户交互。虽然a s p n e t 声称在底层通过编译执行获得 了相当高的处理速度，以及服务器方控件的浏览器自适应能力，但目前并没有这方面的硬性 数据，很难据此而论高低。在缓存、状态优化等方面两者可谓旗鼓相当另一个和客户端应用 相关的技术是a c t i v e x 与a p p l e t ，但从目前的趋势来看，它们在两个平台上的地位逐渐边缘 化，也不为大多数企业所接受。 ( 2 ) 中间层比较 分布式业务组件负责应用的逻辑部署。由于这些业务组件经常负责处理数据库连接、网 络资源、线程等高昂的资源，所以一直是三层多层架构的关键和企业应用的核心，j 2 e e 的e j l 3 是一个成熟的、得到业界广泛支持的大型企业级组件框架，而n e t 组件则是建立在新 型的c o m + 服务之上，两者在组件与操作系统的交互、客户端资源共享等方面都有很好的支持。 e j b 的核心是容器，容器是一个为组件提供服务的运行时环境，负责为组件提供诸如事务处 理、持久性、安全性、组建状态自动化管理等服务，它分离了商业逻辑和系统底层逻辑，使 开发人员的工作大为简化。n e t 贝u 通过元数据支持自描述性的组件开发、x c o p y 部署以及多 版本共存，而无需注册表和描述文件，