（计算机科学与技术专业论文）基于web的伦理法人会mis系统的设计与实现.pdf

蕉芏型! ! 盟焦堡鲨盒鲤丕堡堕壁盐! ! 塞塑 摘要 本文通过作者实际参与的日本最大的民削组织“伦理法人会”的管理信息系统的项 目开发，论述了利用网络原理、数据库技术、软件工程技术进行系统分析、系统设计和 开发的理论和方法。 本文在实现上，采用了b s 模式的总体结构，从逻辑上分成三层，即客户端、事务 逻辑层和数据存储层。通过超文本传输协议h t t p 来实现浏览器和服务器之间的通信， 通过s e r v l e ta p i 来提供对c g i ( 公共网络接口) 的支持，并通过配置与t o m c a ts e r v e t 容器集成在一起a p a c h ew e b 服务器，将t o m c a t 在管理s e r v l e t 方面的优势与a p a c h e 在提供静态内容方面的优势有机地结合在一起。在设计模式上采用了模型视图控制器 ( m o d e l v i e w c o n t r o l l e r ，m v c ) ，通过s t r u t s 框架( 一种基于 f v c 设计模式的w e b 应 用框架) 来实现，在该模式设计中具体用到了三个主要的实现技术j a v a b e a n 、t s p 和s e r v l e t 。在系统的功能实现上，着重阐述远程数据库访问的高效性和安全性，并详 细讲解所采用的w e b 应用程序开发的安全技术和远程数据库访问技术，包括用户身份验 证( h t t p s ) 、数据库加密及批处理等高效安全的网络开发技术。本文还将介绍所使用的 编辑器e c li p s e ，它是由i b m 开发的新一代i d e 开发环境，可以通过开发插件，扩展到 任何语言的开发。 本文利用m v c 设计模式所实现的伦理法人会管理信息系统在日本已经正式使用，该 系统具有可移植性、可重用性、高效性、安全性等特点。 关键字：管理信息系统、远程数据库访问、模型视图控制器、安全性 基于w e b 的伦理法人会m i s 系统的设计与实现 a b s t r a c t t h i st e x t ，t h r o u g h t h e p r o j e c td e v e l o p m e n t a b o u tt h e b i g g e s t t h e m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e mt h a t “l e g a lp e r s o n k n o w se t h i e d o f n o n - g o v e r n m e n to r g a n i z a t i o ni nj a p a n w h i c ht h ea u t h o r p a r t i c i p a t e si na c t u a l l y ， d e s c r i b i n gt h et h e o r y a n dm e t h o db yu t i l i z i n gn e t w o r kp r i n c i p l e ，d a t ab a s e t e c h n o l o g y , s o , w a r ee n g i n e e r i n g t o c a r r y o nn e t w o r k a n a l y s i s ，d e s i g n a n d d e v e l o p o n r e a l i z i n g ，t h et e x t se n s e m b l ea r c h i t e c t u r ea d o p t e db 俘m o d e ，d i v i d e i n t o t h r e el a y e r , t h e ya r ec u s t o m e re n d ，a f f a i r sl o g i cl a y e ra n dd a t aa r es t o r e dl a y e r r e a l i z et h ec o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt h eb r o w s e ra n ds e r v e rt h r o u ，g hh t t p a n d o f f e rt h es u p p o r tt oc g i t h r o u l g hs e r v l e t a p i , a n di n t e g r a t ea p a c h e 臃6 台s e r v e r t o g e t h e rw i t ht o m c a ts o r v i e t sc o n t a i n e rt h r o u g hd i s p o s i n g ，c o m b i n et o m c a t a d v a n t a g ei nm a n a g i n gs e r v l e ta n da p a c h ea d v a n t a g ei no f f e r i n g8 t a t i cc o n t e n t t o g e t h e ro r g a n i c a l l y i nm o d l e d e s i g n i n g t h e t e x t a d o p t e d n 如d e 。v i e w c o n t r o l l e r i 砌m o d l e ，a n dr e a l i z et h r o u g hs t r u t sf r a m e ( t h ew 曲so fm o d eu s e f r a m e so nt h eb a s i so fm v e t h e r ea r et h r e em a i ni m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e s u s e di nm v gm o d e o fd e s i g n i n g b e a n j s pa n ds e r v l e & i nt h ef u n c t i o no f t h es y s t e m r e a l i z e s ，t h eh i g h 。e f f i c i e n tq u a l i t ya n ds e c u r i t yt h a te x p l a i nt h er e m o t e d a t ab a s ea c c e s s ( r d a ) e m p h a t i c a l l y , a n de x p l a i n 6s a f e p r a c t i c e o fu s i n g p r o c e d u r em a k i n ga n dr d at e c h n o l o g yi nd e t a i l i n c l u d i n g ，u s e ra u t h o r i z e h t t p s , d a t ab a s ee n c r y p ta n db a t c ht r e a t m e n t a l s oa te d i t o rm a c h i n ee c l i p s e w h op l a c eo fm a t c h m a k e r su s e ，i ta ti b mi d e d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n to fn e w g e n e r a t i o nt h a td e v e l o pt h i st e x t ，c a ne x p a n dt ot h ed e v e l o p m e n to fa n y l a n g u a g e t h r o u g hd e v e l o p p i n gt h ep l u g i np a c k a g e t h i st e x tu t i l i z em v c d e s i g nm o d e lt or e a l i z e “i 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 o fe t h i c sl e g m t e r s o nk n o w d i nr e a l m e a n i n g t h es y s t e m sh a v e c h a r a c t e r i s t i c ss u c ha sp o r t a b i l i t y , r e u s a b i l i t 3 ；h i g he f f i c i e n c y , s e c u r i t y , a n di tb e u s i n gb ye t h i c sl o g a l t e r s o nk n o w s i nj a p a nn o w k e y w o r d ：m i s 、r d a 、m v c 、s e c u r i t y 拱于w e b 的伦理法人会m i s 系统的设计与实现 0前言 0 1 本文的工作背景 在日本，i n t e r n e t 网络的利用相当普及，大到政府机关、银行，小到商店、社团， 无不利用i n t e r n e t 网这一快捷便利的通信工具来交换信息、：互通有无。 伦理法人会是日本最大的民间社会教育组织，主要工作包括社会教育事业、研究事 业、文化事业以及出版事业四个方面。教育事业主要包括在日本全国各地定期举办各类 伦理演讲会及论文发布会；研究事业主要设置了基础伦理、日本文化、亲子伦理、夫妇 伦理、家庭伦理、教育伦理以及经营伦理、生命伦理等1 0 个研究项目，致力于“地球 偷理”的研究；文化事业主要进行日本本国的书法，短歌的收集和熬理工作，力求使读 者达到修养心境的目的；出版事业主要负责出版和发行伦理法人会的研究成果，定期出 版各类伦理研究的月刊及单行本等，目前，由社团伦理法人会研究所发行的月刊杂志报 纸已经达到1 2 2 种，其中在日本全国较有影响的包括辙埸。教饕，新世，伦研新 报等。 伦理法人会机构庞大，县级法人会遍及日本全国各省，以企业为单位的会员成员已 达到三万多，以前的人工管理方法对于各个县的会员入会、退会、转会及其他各项管理 工作，特另0 是会员的会费缴纳的管理工作已经变得越来越困难和难以维持。为了便于整 个伦理法人会机构的信息管理，保证各县级法人会和机构总部都能够及时准确地获得有 关法人会的各种信息，方便快捷地通过i n t e r n e t 查询和更新信息，因此决定建立基于 w e b 的伦理法人会管理信息系统。 0 2 本文的主要工作 从总体上设计并实现了伦理法人会管理信息系统。具体包括： l _ 总体结构设计 系统设计采用b s 结构的w e b 方案，从逻辑上分成三层，即客户端、事务逻辑层和 数据存储层，即采用b r o w s e r w e b d a t a b a s e ( b w d ) 的体系结构。 2 设计模式 采用模型视图控制器模式( m v c 模式) 来作为本文的设计模式 3 。 s e r v l e t 适合于管理事件和程序流程，但是产生响应迟缓，而j s p 在完成响应页面方 面表现出色，但是要在h t m l 页面罩嵌入大量的s c r i p l e t 代码，维护起来困难，可以通 过使用b e a n 可以删除部分s c r i p l e t 代码。3 a v a b e a n s 作为一种封装技术应用在j s p 程 序中用来封装事务逻辑、数据库操作等，可以很好地实现业务逻辑和前台程序的分离， 使系统具有更好的健壮性和灵活性。m v c 模式可以将功能划分为相互关联的三个组件一 模型、视图和控制器，充分融合这三种技术的优点，解决上述问题。本文在实现过程中， 是通过使用s t r u t s 框架来具体实现m v c 模式。 3 功能设计 具体包括以下主要功能： ( 1 ) 会员管理信息子系统 堡! ：里生笪丝些婆垒塑璺墨堕垫堡：i ! 兰壅墨 会员是以公司为单位。包括会员入会、转会、退会、会员变更、会员详细情况、会 员动态表、会员信息检索、市区及县法人会一览、发送订阅会员杂志、活动报告书、会 员公司概况一览及月次处理和会费作成等主要功能。 ( 2 ) 役员管理信息子系统 役员是指在法人会中担当职务的人。各县级的法人会可以进行有关役员的各种信息 编辑、包括役员信息更新、追加役员、消除役员、及役员的个人情报检索等功能，并申 报给法人会总部予以批准。法人会总部则可以对各县级法人会提出的申请进行批准或者 取消。 ( 3 ) 讲师管理信息子系统 讲师是指在伦理法人会中担任讲演和论文发布等活动的人。包括讲师档案检索、讲 师档案新建、变更、讲师详细资料、担当职务履历、讲演履历等功能。 ( 4 ) 会费管理子系统 包括财务信息登录、编辑、金融机构查询、当月缴费信息、缴费历史记录、未缴费 统计、余额调整、会费台帐、转帐参照数据作成和转帐结果读入以及各种统计结果表的 查询等功能。 0 3 所采用的主要技术 在系统的设计和实现上所采用的理论知识和技术包括： 1 w e b 原理 本系统所采用的是b s 模式，即请求响应模式。通过超文本传输协议h t t p 来实现 浏览器和服务器之间的通信，通过s e r v l e ta p i 来提供对c g i ( 公共网络接口) 的支持。 配置与t o m c a ts e r v l e t 容器集成在一起a p a c h ew e b 服务器，这种配置把t o m c a t 在管 理s e r v l e t 方面的优势和a p a c h e 在提供静态内容方面的优势有机地结合起来。a p a c h e 被配置为监听默认端口8 0 的w e b 请求，t o m c a t 用于监听定制端r ( 默认端口号为8 0 8 0 ) 的s e r v l e t 请求。 2 数据库技术 选择p o s t g r e s q l 作为本项目的数据库系统。p o s t g r e s q l 是一种“对象关系”型数 据库管理系统，是比较好的开放源代码数据库系统，p o s t g r e s 可以在许多平台上运行。 它是随r e d h a tl if l u x 一起发卸，可以在安装好l i n u x 后立刻使用。 考虑到像o r a c l e 这样的大型s q l 数据库系统价格都很高，而日本伦理法人会这样的 非商业盈利用户是不愿意在这方面进行大笔投资的，因此采用了p o s t g r e s q l 这种免费 的开放源代码数据库系统。 3 软件工程技术 使用统建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，简称u m l ) 来进行类的设计。它 是一种对软件密集型系统的制品进行可视化、详述、构造和文档化的图形语言。u m l 给 出了一种描绘系统蓝图的标准方法，其中即包括概念性的事物，如业务过程和系统功能， 也包括了具体的事物，如用特定的编程语言编写的类、数据库模式和可复用的软件构件。 4 模型试图控制器技术 在实现过程中采用了m v c 设计模式中所使用到的三个主要的实现技术 2 基于w e b 的伦理法人会m i s 系统的设计与实现 j a v a b e a n 、j s p 和s e r v l e t 。编译器使用b o r l a n d 公司开发的j b u i l d6 作为程序开发工 具，在丌发后期又将程序移植到编译器e c l i p s e 上丌发。e c l i p s e 是替代i b m v i s u a la g e f o rj a v a ( 以下简称i v j ) 的下一代i d e 开发环境，但它未来的目标不仅仅是成为专门 丌发j a v a 程序的1 d e 环境，根据g c i p s e 的体系结构，通过开发插件，它能扩展到任 何语言的 发，甚至能成为图片绘制的工具。更难能可贵的是，e c l i p s e 是一个开放源 代码的项目，任何人都可以下载e c l i p s e 的源代码，并且在此基础上开发自己的功能插 件，通过开发新的插件扩展现有插件的功能，比如在现有的j a v a 开发环境中加入t o m c a t 服务器插件。可以无限扩展，而且有着统一的外观，操作和系统资源管理，这也正是 g c li p s e 的潜力所在。 5 安全技术 除了j a v a 技术本身具有的安全机制外，本文着重介绍了w e b 层( j s p s e r v l e t ) 上 的安全机制，包括用户身份鉴别、用户授权、数据库加密及安全编程技术等控制w e b 安 全的方法和技术。 0 4 本系统特色 由于本系统在服务器端开发使用j a v a 技术，所以为本系统提供了跨平台性、可移 植性、高效性、可重用性、可扩展性和安全性等特点。下面具体讨论每一个特点： 1 跨平台性 跨平台性是j a v a 平台的重要特点，从商业角度看，只需要为j a v a 平台编写一次软 件，就可以在任意支持j a v a 平台的机器上使用。对于j a v a 的支持已经被集成或正被集 成到所有的操作系统中，这使得j a v a 的跨平台性得到了保障。 2 可移植性 j a v as e r v l e t 同j a v a 语言一样具有平台无关性。s e r v l e t 代码被编译成字节码， 再由服务器上的j a v a 虚拟机( j v m ) 解释执行。由于s e r v l e t 本身由平台无关的字节 码组成，就可以自由地把它移植到支持j a v a 的其他平台上。 3 高效性 和c g i 相比，j a v as e r v l e t 提供了更有效方法处理用户请求。c g i 程序需要为每 一个客户请求创建一个进程，而当s e r v l e t 接收到请求时，它只是在相同的进程中创建 另一个线程来处理请求。这使得成百上千的用户同时访问s e r v l e t 而不影响服务器性能。 4 重用性 j a v a 用到两种方式来实现代码重用，一一种方式是创建应用部件的各部分，另一种方 式是使用面向对象的方法封装共享功能。 5 可扩展性 因为j a v a 的源代码是以类( c l a s s ) 为单元组成的，类存储在单独的文件中，当需 要时才被j a v a 编译器导入。因此，程序可以在执行时决定它需要用到哪个类并在需要 的时候导入这个类，这样程序就可以通过导入类来动态的扩展自己。在以网络为中心的 编程中也可以通过网络导入类来动态的扩展程序，从而使程序避免了传统中的冗长代 码，而是由一些独立的交互的程序组件组成。 6 安全性 3 基十w e b 的伦理法人会m i s 系统的设计与实现 安全问题是i n t e r n e t 上的最大隐忧，因此本系统的另一主要特点就是系统安全性 设计。无沦是系统配置、网络设计、数据库设计以及程序设计方面都强调了系统的安全 性设计。 0 5 本文的应用情况 本文所实现的系统目前已经有三个子系统在f i l 本正式运行，它们是会员管理信息子 系统、役员管理信息子系统、讲师管理信息子系统。会费管理子系统正在测试维护阶段。 客户对于本系统所具有的人性化的交互界面、快速查询及安全准确等方面给予了很 高的评价。 4 基十w e b 的伦理洼人会m i s 系统的设计与实现 1基础知识 本课题主要涉及到w e b 原理、w e b 数据库及数据库连接、统一建模语言、m v c 设讨模式、s e r v l e t 技术、j s p 技术、j a v a b e a n 技术等基础知识，本章针对这些基础 知识进行详细阐述，并说明如何将这些知识结合在一起应用到实际项目中。 1 1w e b 原理 1 1 1 超文本传输协议连接 当万维网( w o r l dw i d ew e b ，简称w e b ) 浏览器请求特定的资源( 例如一个w e b 页面) ，服务器做出响应，w e b 正是基于这种请求，响应模型，它是通过超文本传输协议 ( h y p e r t e x tt r a n s f e rp r o t o c o l ，简称h t t p ) 来实现的。h t t p 协议定义了w e b 浏 览器和w e b 服务器之间的通信方式。 当在w 曲浏览器中输入统一资源定位符( u n i f o r mr e s o u r c el o c a t o r ，简称u r l ) 时，浏览器将u r l 转换成h t t p 请求，并且将请求发送到相应的服务器。通常，为了 显示一个超文本标记语言( h y p e r t e x t m a r k u pl a n g u a g e ，简称h t m l ) 文档，个 w e b 浏览器会向一个w e b 服务器发送多个请求，浏堕器必须为每个图片向w e b 服务器 发送单独的请求。 1 1 2多用途i n t e r n e t 邮件扩展( m i m e ) 模型 当浏览器接收到所请求的资源时，它必须知道如何处理这些资源。比如：一个h t m l 页面必须根据特定的规则来解析和显示，图像必须使用特定的算法来解码，压缩文档必 须使用相应的程序来解压 2 】。为此，w e b 浏览器必须知道它接收了哪些类型的资源。在 h t t p 中使用头文件c o n t e n t t y p e 柬表示w e b 服务器向浏览器发送的资源类型，比 如：资源类型常常被定义为t e x t h t m l 。 多用途i n t e r n e t 邮件扩展( m u l t i p u r p o s ei n t e r n e tm a i le x t e n s i o n s ，简称 m i m e ) ，这种m i m e 标准允许完全不同的电子邮件系统协同工作，它定义了如何来格 式和保存电子邮件的文本和附件。m i m e 标准使用“m i m e 类型”来定义了几乎所有 的文件格式。例如本文中常用的一些格式： t e x t l p l a i n 普通的文本格式 t e x t h t m l h t m l 文件 i m a g e j p e g j p g 格式的图像文件 i m a g e g i f g i f 格式的图像文件 1 1 3 端曰 多数时候，w 曲服务器并不是专用的w e b 服务器。当一个物理服务器具有多个服 务，不断监听连接请求时，就需要端口来解决。与硬件端口不同的是软件端口实际上只 是定义了端口号和服务之间的关系的表格。下面是一些常用的端口号极其相关服务： 8 0 w 曲服务器 1 1 0 p o p 服务器 5 茎塑业盟丝堡婆叁丛望墨丝塑墼吐量釜塑 2 5 s m t p 服务器 2 3 t e l n e t 服务器 除了前面提到过的u r l 的三个组成部分：协议( h t t p ：) 、主机( l o c a l h o s t ) 和资源( ，) 外，还有另外一个组件端口。如果知道w e b 服务器在监听端口8 0 8 0 ， 则可以用下面方法指定到该端口：h t t p ：l o c a l h o s t ：8 0 8 0 。选择端口号的范围是应 在4 9 1 5 2 - - 6 5 5 3 5 之问，因为o 一1 0 2 3 是“公认端口”，为重要系统进程使用，而1 0 2 4 4 9 1 5 1 之间的端口是“已经注册的端口”。 1 2w e b 数据库和j d b c 1 2 1 、e b 数据库 数据库是管理信息的有效手段。w w w 以其图形化、覆盖面广等特点，自然而然地成 了目前信息发布的最佳媒界。因此w e b 数据库开发技术也变得非常重要。 目前一些商业用的大型s q i 。数据库系统价格都很高，所以象日本伦理法人会这样的 非商业盈利用户都不愿意在这方面进行大笔投资。考虑到l i n u x 及其w e b 服务器软件是 免费的，而且基于l i n u x 的中小型s q l 数据库服务器软件也大都是免费的，或者是有针 对性收取较低的费用，所以完全可以利用【i 1 3 u x 作为平台建立一个低成本的中小规模数 据库系统。 l ir l u x 下的s q l 数据库服务器软件相当多，常见的有p o s t g r e s q l 、m y s q l 和g s q l 等。其实这些数据库服务器在操作 ! = 差别不是太大。p o s t g r e s q i 是种“对象关系” 型数据库管理系统，来自美国柏克利大学，是一个面向对象的数据库系统。相对于众多 的s q l 服务器来说，虽然p o s t g r e s q l 的性能不是最好的，但它支持的标准s q l 命令( 或 变化形式) 却是最多的，而且功能也较全。还有一点优势就是它随r e d h a tl i n u x 一起 发布，可以在安装好l i n u x 后立刻使用。 1 2 2j a v a 数据库连接 j a v a 数据库连接( j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，简称j d b c ) 接口是一种纯粹 的j a v a a p i ，用于执行s q l 语句 2 2 。j d b c 提供一组类和接r ，供开发人员编写数 据库应用。基本的j d b c 交互操作分4 个步骤： ( 1 ) 打开数据库连接 ( 2 ) 执行s q l 语句 ( 3 ) 处理返回的结果 ( 4 ) 关闭数据库连接 下列的代码段分别表示了上述的4 个步骤： s t e p l ：载入p o s t g r e s q l 驱动程序 c l a s s f o r n a m e ( ”o r g p o s t g r e s q l d r i v e r ”) ； 取得到数据库的连接 c o n = d r i v e r m a n a g e r g e t c o n n e c t i o n ( j d b c ：p o s t g r e s q l ：l o c a l h o s t k a i h i 0 3 7 u s e r = p o s t g r e s & p a s s w o r d = h o g e h o g e ) ； s t e p 2 ：执行s q l 语句 s t a t e m e n ts t2c o n c r e a t e s t a t e m e n t 0 ； 6 桀于w e b 的伦理法人会m i s 系统的设计与实现 r e s u l t s e tr s = s t e x e c u t e q u e r y ( s q l ) ； s t e p 3 ：处理返回的结果 w h i l e ( r s n e x t 0 ) o u t p r i n t l n ( ”i d = ”+ r s g e t i n t ( ”t y p e _ i d ”) ) ) s t e p 4 ：关闭数据库连接 r s c l o s e ( ) ； 1 2 3 选择j d b c 驱动程序类型 s u n 公司定义了4 种j d b c 驱动程序类型，如下所示： 1 j d b c 一0 d b c 桥( 外加0 d b c 驱动程序) 2 n a t i v e a p i ( 部分j a v a 驱动程序) 3 j d b c n e t ( 纯j a v a 驱动程序) 4 固有的协议n a t i v e - - p r o t o c o l ( 纯j a v a 驱动程序) 根据应用，本文选择第四种固有的协议，它把j d b c 命令直接转换成数据库引擎使 用的网络协议，允许客户机直接与数据库进行通信，与其他三种驱动程序相比，这种驱 动程序有非常明显的优点：它没有额外的翻译和中间层，可以在很大程度上改善系统性 能。 1 2 4 两层与三层数据库访问模型 j d b c 支持两层与三层数据库访问模型。当使用两层数据库访问模型时，j a v a 应用 直接与数据库对话，这是通过使用j d b c 驱动程序实现的，j d b c 驱动程序直接向数据库 发送命令，这些命令的执行结果将从数据库中直接返回给应用。三层模型稍微复杂一些， 当使用三层模型时，j d b c 驱动程序发送命令给中间层，中间层再把命令转发给数据库。 这些命令的执行结果首先返给中间层，然后再回送给数据库。图卜1 和图卜2 分别给出 了两层模型和三层模型的逻辑结构。本文根据实际情况，采用两层j d b c 模型。 图1 1 两层j d b c 模型 f i 9 1 1t o wl a y e rj d b cm o d e l 图卜2 三层j d b c 模型 f l g l 一2t o wl a y e rj d b cm o d e l 基于w e b 的伦理法人会m i s 系统的设计1 j 实现 1 2 5 建立j d b c 连接池 为了解决请求响应慢的问题，本文将建立一个数据库连接池( c o n n e c t i o n p 0 0 1 ) ， 这样可以允许同时访问一组已经打开的数据库连接，而且减少了提供服务的时间，并能 够一次同时服务多个请求。 i i _ _ _ 列是对c o n n e e t i o n p o o l 埘象的要求： 1 必须能容纳n 个打开的连接。 2 必须能够确定某个连接什么时i 刈正在使用。 3 如果请求使用n + 1 个连接，它必须能创建一个新的连接，并把它加到连接池中。 4 当关闭连接池时，所有的连接必须被释放。 1 3 统一建模语言 1 3 1u m l 概述 统一建模语言( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ，简称u m l ) 是一个通用的可视化 建模语者。用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统制品的文档，它司 用于对系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制 9 1 。u m l 包括概念的语义， 表示法和说明，提供了静态、动态、系统环境及组织结构的模型。它可被交互的可视化 建模工具所支持，比如本文所用到的r o s e 工具，这些工具提供了代码生成器和报表生 成器。u m l 标准并没有定义种标准的丌发过程，但它适用于迭代式的开发过程。它 是为支持大部分现存的面向对象开发过程而设计的。 u m l 描述了一个系统的静态结构和动态行为。u m l 将系统描述为一些离散的相 互作用的对象并最终为外部用户提供一定的功能的模型结构。静态结构定义了系统中的 重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系。动念行为定义了对象的时间特性 和对象为完成目标而相互进行通信的机制。从不同但相互联系的角度对系统建立的模型 可用于不同的目的。 u m l 还包括可将模型分解成包的结构组件，以便于软件小组将大的系统分解成易 于处理的块结构，并理解和控制各个包之间的依赖关系，在复杂的开发环境中管理模型 单元。它还包括用于显示系统实现和组织运行的组件。 u m l 不是一门程序设计语言，但可以使用代码生成器工具将u m l 模型转换为多 种程序设计语言代码，或使用反向生成器工具将程序源代码转换为u m l 。u m l 不是 一种可用丁- 定理证明的高度形式化的语言，这样的语言有很多神，但它们通用性较差， 不易理解和使用。u m l 是一种通用建模语言。对于一些专门领域，例如用户图形界面 ( g u i ) 设计、超大规模集成电路( v l s i ) 设计、基于规则的人工智能领域，使用专 门的语言和工具可能会更适合些。u m l 是一种离散的建模语言，不适合对诸如1 ：程和 物理学领域中的连续系统建模。它是一个综合的通用建模语言，适合对诸如由计算机软 件、固件或数字逻辑构成的离散系统建模。从企业信息系统到基于w e b 的分布式应用， 甚至到严格的实时嵌入式系统都适合于用u m l 来建模。它是一种富有表达力的语言， 可以描述丌发所需要的各种视图，然后以此为基础装配系统。 1 3 2u m l 功能 u m l 语占可实现系统的可视化、详细描述、可构造性及文档化。 8 基十w e b 的伦理法人会m i s 系统的设计与实现 1 可视化功能 清晰的模型有利于交流，用u m l 这种图形化语言可以使人不用编程语言描述就可 以阐述清楚系统的结构。 2 详细描述功能 详细描述意味着所建的模型是精确的、无歧义的和完整的。特别指出u m l 适合于 对所有重要分析、设计和实现决策进行详细描述，这些是软件密集型系统在开发和部署 时所必需的。 3 可构造性功能 用u m l 描述的模型可以与各种编程语言直接相连，即可把用u m l 描述的模型映 射成编程语言，如j a v a 、c + + 等，甚至可以映射成关系型数据库的表结构或面向对象数 据库的永久存储。 这种映射既允许进行正向工程：从u m l 模型到编程语言的代码生成。也可以进行 逆向进程：由编程语言代码重新构造u m l 模型。 4 文档化功能 u m l 适于建立系统体系结构及其所有的细节文档，而且u m l 还提供了用于表达 需求和用于测试的语言，另外，u m l 还提供了用于项目计划和发布管理等活动所进行 建模的语言。 1 4m v c 设计模型 1 4 1 模型视图控制器概述 模型视图控制器( m o d e lv i e wc o n t r o l l e r ，简称m v c ) 是一种可维护的和司重用 的w e b 应用。m v c 的概念来源于s m a l l t a l k ，用于设计用户界面。在此界面中由三个 组件组成：模型、视图和控制器f 3 1 。 使用服务器端的m v c 模式的优点： 1 清晰地分解了表示层和业务逻辑层，这样即使改变或建立新的视图也不必重新编译 模型和控制器部分，改善了w e b 应用程序的可重用性和可维护性。 2 具有为多个客户机提供多个视图的能力。 3 为经验不多的程序员提供一种开发和维护用户界面的能力。 4 允许控制器程序员主要集中于业务逻辑，视图程序员主要集丰 于视图表示，从而以 短时间把产品快速推向市场。 s e r v l e t 作为m v c 控制器有如下优点： 1 由于s e r v l e t 能够访问几乎所有的j a v as d k ，因此它具有非常强的服务器端的处理 能力。 2 s e r v l e t 的结构使得它本身特别适合用于交易类型的编程，它是m v c 控制器的模拟 过程。 s e r v l e t 作为控制器有如下缺点： 1 s e r v l e t 要求对j a v a 有较深 2 的了解，而h t m l 程序员通常不具备这个条件。 2 为了改变客户机的表示层，s e r v l e t 通常要求重新编译。 j s p ( j a v a s e r v e rp a g e ) 作为m v c 视图有如下优点： 9 茎受堡垒盟丝型婆垒丛! 曼至錾塑堂生尘生型 一 1 在开发人员改变源代码之后，j s p 不要求重新编译。 2 j s p 允许丌发人员访问存储在h t t p 会话中的j a v a 对象。 3 j s p 允许开发人员使用s c r i p t l e t ，在h t m l 页面中直接嵌入j a v a 代码。 j s p 作为m v c 视图有如下缺点： 1 ，当j s p 变得越来越复杂时，s c r i p t l e t 也是如此，这会导致j s p 维护困难。 2 如果打算让h t m l 开发人员维护j s p ，那么需要他们更多地了解j a v a 。 考虑到l 二述种种因素，本系统选择j s p 作为m v c 视图的主要候选对象。并且尽量 让j s p 访问j a v a 对象，把s c r i p t l e t 代码仅仅限制在表示部分，从而克服上述不足之 处。 1 4 2m v c 结构的组件 m v c 组件之间的相互作用如图1 。3 所示，模型用来存储数据，视图获得数据并 产生一个动态的显示，而控制器向模型和视图提供逻辑处理层和授权。 幽1 - 3m v c 结构组件的相互作用 f i g1 - 3 i n t e r a c t i o no f t h em v cp a c k a g e 1 4 2 1 模型 模型用来表示应用程序的业务逻辑，将业务规则封装到组件中有利于测试、改进质 量和促进重用。模型可以被再细分为状态和动作组件。 1 状各组件 状态定义了模型的当酊设置值，并且包含更改这些值的方法，这些方法都是获得一 些业务逻辑的地方。状态组件通常是与协议无关的，j a v a b e a n 是实现状态组件的逻辑 选择。b e a n 的可重用性允许状态组件的独立结构特性。而要成为协议无关的，状态组 件必须经过隔离，而且使用h t t p 、r m i 等协议的应用程序必须能够访问它，即协议 是位于组件上面的另一层。这种独立结构有利于程序设计，主要表现在以下三点： ( 1 ) 重用性 删除表示逻辑使得不同的应用程序( 对于不同的用户或使用不同技术的应用程序) 垫士篁堡垒笪坌型鎏垒丛! 璺墨筮丝壁盐生塞堡 能够利用相同的业务逻辑。 ( 2 ) 可维护性 将业务逻辑存放在某个地方，可以彻底地检查和测试它。与从前将业务逻辑存放在 需要它们的每个应用程序中的方式相比，其测试和维护性都有很大的改进。 ( 3 ) 强壮性 封装业务逻辑目的是为了鼓励重用代码和减少该逻辑中的错误。比如会费管理子系 统中的会费依赖数据作成、会费交纳结果、转帐结果数据读入及些帐票表示等应用程 序使用相同的d e b i t i n f o b e a n 来处理相关的项日，这样在整个应用程序过程中将强制执 行相同的业务逻辑。 2 动作组件 动作用来表示更改状态，以响应事件。业务逻辑也规定了动作组件的结构。在简单 的系统中，动作会被归类于控制器，但在复杂的系统中，建议应该创建动作b e a n 层来 控制与状态组件的交互。 在构造动作组件时，应该遵循一些重要的规则： ( 1 ) 动作组件必须了解协议，以便获得事件相关的信息，这就需要它将业务逻辑绑定 到特定的协议，这在一1 定程度上限制了重用，所以应在确实需要时才使用动作组件，并 且要创建更多的状态组件，通过控制器来管理所有事件并调用动作方法。 ( 2 ) 划分业务逻辑，使得它与实现协议分开( 理想情况是使用单独的b e a n ) 。由于本 文讨论的是基于h t t p 协议的浏览器，因此考虑对j a v a x s e r v l e t + 和 j a v a x s e r v l e t h t t p 。中的资源使用进行划分，使之成为一个独立的业务层。这样可以在 其他结构中重用这些业务规则。 1 4 2 2 视图 视图是应用程序的表示层。视图组件包含系统的当前状态，并提供合适于特定协议 的用户界面。作为用户界面的一部分，视图负责将特定的事件呈现给用户。将视图与模 型分丌使得用户界面的结构独立并具有不同的外观和属性。这些不同的界面能够与相同 的模型相交互。通常选择j s p 来实现视图，通过内置的b e a n 标志很容易与模型交互。 1 4 2 3 控制器 控制器是m v c 结构的粘合剂。它负责接收事件、确定合适的处理程序、调用处理 程序并发出合适的响应，也称为“业务逻辑”。因为具有功能强大的j a v a ，所以s e r v l e t 是用于控制器技术的最佳选择。控制器必须要处理的任务是： 1 安全 执行与安全相关的任务，例如身份验证( 是否是真正的用户) 和授权( 是否允许触 发事件) 。通过委派给s e r v l e t 引擎来实现。 2 事件识别 识别将被执行的特殊事件。例如通过使用请求中的常用参数来实现。 3 准备模型 确保所需要的模型组件可用。例如实例化所需要的j a v a b e a n 。 4 处理事件 垫些坠盟丝堡婆盒m ! 璺壅笙盟塑生! i 鳖型 将请求映射到相应的事件处理程序并调用它。这可以通过一个表格查找或使用更复 杂的技术实现。 5 处理错误 处理由处理程序所产生的错误。可以通过异常处理程序来实现，然后控制器将控制 转发到错误页面。 6 触发响应 将控制转发到响应生成器。这种实现通常是通过调用r e q u e s t d i s p a t c h e r f o r w a r d 0 方法将控制传递给j s p 。 1 5s e r v l e t 的基础知识 1 5 ，1s e t 1 e t 的定义 s e r v l e t 是对支持j a v a 的服务器的一般扩充。s e r v l e t 最常见的用途是扩展w e b 服务器，提供安全的、可移植的、易于使用的c g i 替代品。s e r v l e t 是一种动态加载的 模块，为来自w e b 服务器的请求提供服务。它完全运行在j a v a 虚拟机上。由于s e r v l e t 在服务器一端运行，因此它不依赖于浏览器的兼容性。 1 5 2 使用s e r v l e t 的理由 s e r v l e t 较其他替代品有明显优势，具体表现在： 1 有效性 s e r v l e t 的初始化代码仅在w e b 服务器第一次加载时执行一次。一旦加载了 s e r v l e t ，在处理一个新请求时，只需调用一一个新的服务方法。与处理每个请求都要全 部加载一个完整的可执行程序相比，这是相当有效的技术。 2 稳定性 s e r v l e t 能够维护每个请求的状态。一旦加载了s e r v l e t ，它驻留在内存中，对收到 的请求提供服务。一个简单的例子是v e c t o r ，它维护一个在联机目