（计算机应用技术专业论文）基于三层结构的管理信息系统的开发与应用.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 ，摘要 f f 随着软件开发技术和开发工具的不断进步，管理信息系统开发 模型在沿着主机终端模型到c s 模型再到b s 模型这条道路上前 进，相应地系统应用体系结构也由单层结构发展到二层结构再到三 层结构。随着面向对象技术的广泛应用，组件技术提高了软件开发 的效率和质量，组件的出现使得传统的二层c s 模型发展到三层c s 模型。w i n d o w sd n a 是一个用来构造基于组件的三层应用程序的框架 结构，是m jc r o s o f t 在w i n d o w s 平台上针对如何发展强健、稳周、 扩充性大的分布式网络应用所推出的方案。而随着计算机吼络的迅 猛发展，w e b 以其丰富的信息资源和方便的浏览方式得帮了广泛应 用，系统开发模型也进一步由c s 模型发展为b s 模型j 本文叙述 了分布式应用体系的演变过程，详细地剖析了三层结构的逻辑及功 能划分，并对二层结构和两种三层结构模型进行了比较和分析；对 微软的c o l d c 0 m c o m + 组件技术进行了综合分析：对基于w i n d o w s d n a 的三层( 多层) 结构进行了详细介绍，对w e b 数据库的相关技术以 及数据库访问技术作了深入的探讨。并结合机车质量信息管理系统 对基于三层结构分布式开发模型进行实践应用，文中举例说明了系 统的设计及实现过程，包括e - r 图、系统功能模块的划分、a s p 编程 实现、a c t iv e x 控件的开发和发布，远程数据对象的创建等。 关键词：三层结构；m i s ；c o m d c o m c o m + ；b s ：c s 誓、 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t w i t h s o f t w a r e d e v e l o p m e n tt e c h n 0 1 0 9 y a n d d e v e l o p m e n t t 0 0 1s i m p r o v e d ( ：e a s e le s s l y m i sm o d e l sh a y ee v o l v e df r o mm t ( m a in f r a m e t e r mi n a l ) m o d e lt ob sm o d e l ， b y c sm o d e l ， c o r r e s p o n d in 9 1 y ，t h es y s t e ma r c h i t e c t u r eh a sd e v e l o p p e df r o m s i n 9 1 e t i e r s t e u c t u r et o 3 一t i e r b y 2 一t ie r w i t ht h ew i d e a p p l ic a t i o n o ft h eo o p ( o b j e c t o r ie n t e dp r o g r a m m in g ) t e c h n i q u e s ，t h ec o m p o n e n tt e c h n i q u eh a sc o m ei n t ou s es oa s t oi m p r o v ed e v e l o p m e n te f f ic i e n c ya n dq u a l i t yo fs o f t w a r e ，t h e c o m p o n e n tt e c b n iq u em a k e sc sd e v e l o pf r o m2 一t i e rs t r u c t u r e t o3 一t i e ro n e w i n d o w sd n ai saf r a m e w o r kw h i c hi su s e dt o c o n s t r u c t c o m p o n e n t b a s e d t h r e e t i e r a p p l i c a t i o n s y s t e m p r o d u e e db ym i c r o s o f t ，i ti sa i m e da th o wt od e v e l o par o b u s t ， s t a b l ea n de x p a n s i v ed i s t r i b u t e dn e t w o r ka p p l i c a t i o n w i t ht h e r a p i dg r o w t hi nn e t w o r ka p p l i c a t i o n w e bi sn o ww i d e l yu s e d f o rit sa b u n d a n c ei ni n f o r m a t i o na n dc o n v e n i e n c et ob r o w s e ，s o t h ec sm o d e lh a sb e e ne v o l v e di n t ot h e b sm o d e l t h i s d is s e r t a t i o nd e s c r i b e st h ee v o l u t i o no ft h ed i s t r i b u t e d a p p li c a t i o ns y s t e m ，a n dt h e1 0 9 i c a ls t r u c t u r ea n df u n e t i o n a l p a r t i t i o no f t h et h r e e t i e rs t r u c t u r ea r ea n a l y z e di ns o m e d e t a i l ，m o r e o v e r ，t h ec o m p a r i s o na n da n a l y s i sa r em a d ea m o n g t w o t ie r 、t h r e e t i e rc l sm o d e la n db sm o d e l i ta l s op r e s e n t s a c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i s c o n c e r n i n gt y p i c a lc o m p o n e n t t e c h n i q u e - - c o m d c o m c o m + o fm i c r o s o f t ：t h e i n t r o d u c t i o no f t h et h r e e t i e r ( m u l t i - t i e r ) s t r u c t u r eb a s e do nw i n d o w sd n ai s m a d ei nd e t a i l ：a d d i t i o n a l l y 。t h e r eisap e n e t r a t i n gr e s e a r c h i n t ot h e t e c h n o l o g y o fw e bd a t a b a s ea n dd a t aa c c e s s f u r t h e r m o r e ，t h et h r e e t i e rm o d e lisp r a c t i s e db yt h em i so f q u a l i t yo f1 0 c o m o t i v e ，w h i c hisd e v e l o p e db y t h ea u t h o ra n d o t h e r d e v e l o p p e r s t h ei n s t a n c e sa r em a d ef o rt h es y s t e m s d e s i g na n da c c o m p l i s h m e n t ，i n c l u d i n gt h ee - rd i a g r a m s ，t h e s y s t e mf u n c t i o n a lp a r t i t i o n ，t h ea s p p r o g r a m m i n g a n d 西南交通大学硕士研究生学位论文第u l 页 r e a l iz a t i o n ，t h ed e v e l o p m e n ta n gd e p l o y m e n t o fa c t i v e x c o n t r 0 1s ，t h ec j re a t i n go f t h er e m o t ed a t ao b j e c ta n ds oo n k e y w o r d s ：t h r e e t i e rs t r u c t u r 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 m ； c o m d c o m c o m + ；b r o w s e r s e r v e r ；c l i e n t s e r v e r 瞪南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 。 传统酗i s 的不是 第1 章绪论 在过去十几年坦，m i s 对于愈业完蓑管理、提悫生产觏工作效率 做出了不可磨灭的贡献。然两，随簧信息技术的进步、人们信息意 识的增强以及操作信息技能的普及和提高，传统m i s 的不足之处越 来越突出，其封闭的特点使人们难以实现建立完懿信息网络的设想。 传绞m i s 匏不足主要鸯以下几点： 系统为封闭式，限制信息资源开发的深度和利用的广度 系统维护住差，谶多依赖开发翥的维护和修改； 系统用户界面作确繁杂，不统一，无法推广使用； 系统软件开发麓赣长，鼓基于莱一搡襻系统； 系统的生命瘸嬲矮，穆橇困难，井缓麻颓； 系统信怠内容与形式过予攀一，系统震量难戳保谥。 如钶减轻m i s 歼发者的工作鬟，有效地利用以往m i s 建设中的 成功经验。避免低效重复劳动，自动生成应用系统程序；如何建设 高效、可靠、应变能力强的m i s 成用系统，使之功能强大，维护简 单；成为m i s 建设嬗需解决的问题。组件( c o m d c o m ) 技术就是在这 一需求的推动下应运而生。 1 。2 组件技术为m i s 建设开辟了一个广阔天地 软件组件的产生是对软件的生产方式作一次根本性的变革。软 件组件悬具有特殊功能的、自主的软件模块，这种模块按照一定的 接口规范可以实现互操作。与对象相比，组件是自主的、组件化不 需要代码的踅新编译和连接，而赢接作为功能模块在= 进制级用予 软件系统的装配。进入9 0 年代以来，组件方法已成为工娩界普遍接 受的攘高软件质量、可靠性与软件生产力的行之有效的方法和技术， 鳆赢交道大学硕士硪究生学位论文第2 贞 即通过装配可羹用软件的方法柬构造应用程序。就客户来说，希凝 这种软件组件能“即捅即用”，即能从所提供的软件组件库中获取最 合适的组件并充分重用现有成熟的软件代码，而且这种组件必须便 于增减，便于维护和重构。 随饕网络及提关技术的不断发展和宪羲，i n t e r n e t 成为了一个 庞大的分布式计算平螽。w e b 浏监器由于具有良好的跨平台和图形能 力，近几年来尤为开发者所青昧。以w e b 技术为基础，应用系统结 构逐渐从传统的以计算机为中心向以网络为中心发展。糖于w e b 的 分布武系统使得用户可透明地共享出不同运行平台组成的异构计算 环境，从而使得用户可在千麓万别的信息资源的基础上，构造信息 共享的分布式系统，并有效地实现了应用系统与分布式巯理的集成。 软 牛组l 牛化思想和 弋妈重用优势以及缎 牛用于m i s 应用所形成 的三层结构体系和分布式处理，给软件工程带来了新的活力。在本 文中将介绍如何使用组件技术实现机车质量管理信息系统。在此， 有必要先了解有关数据库应用系统的发展历史。 1 。3 数据库应用系统的发展 自从计算机诞生以来，人类使用计算机处理信息已有半个多世 纪。随着数据处理技术的不断进步和发展，数据库应用系统也经历 了不断发展和进化的过程，尤其是计算机网络技术的发展使数据库 应用系统不仅在功能上而且在结构上都有了深刻的变化。数据库应 用系统的发展经历了4 个阶段：主机终端模式、文件服务糕模式、 客户机，服务器模式( c l i e n t s e r v e r ，简称c s ) 和w e b 浏览黯，服务器模 式( b r o w s e r ，s e r v e r ，简称b s ) 。 主规终端模式 在主橇系统中，所有的数据蚜在主梃士怒瑶，焉户终端只能作 输入输壤。m i s 系统藩期投入大，瓣鸯枫鼹要求嵩，毽设计筠筚。 这种集中处理模式由予硬件选择有羧，硬传投炎褥不到保逊，已被 逐步海汰。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 文件服务器模式 8 0 年代由于p ( ：机的广泛应用以及计算机硬件、软件技术、网络 技术的迅速发展，出现了以文件共享为特征m i s 系统。在这种应用 中，所有应用程序和数据都集中在共享的文件服务器上，而不是驻 留在实际使用它们的客户计算机上，当用户需要时，相应的应用程 序和数据就整个地从文件服务器上下载到计算机上。在这种结构中， 比基于主机的计算机系统使用简单、用户界面友好，并具有一定的 可伸缩性。但是系统运行效率低下，当用户数增多时，网络的通信 负载明显增大。这种模式只适用小规模的局域网，对于用户多、数 据量大的情况就会产生网络瓶颈，特别是在互联网上不能满足用户 要求。现在已很少使用。 客户机服务器模式 2 0 世纪9 0 年代初，客户机服务器( c s ) 系统出现，它的实质就 是将数据存取和应用程序分离开来，由数据服务器执行数据操作， 客户机来执行应用程序。用户在客户端通过网络同服务器打交道， 客户端又包括用户界面和企业逻辑，网络上传送的数据主要是客户 端向服务器发出的请求以及服务器发送给客户端的响应结果和出错 信息。c l s 可以显著地减少局域网传输量、降低对数据控制的难度， 提供了多用户开发特性，保障了用户投资。 浏览器n l i l 务器模式 最近几年，i n t e r n e t 在全球的迅速普及标志着一场新的技术革命 的开始，w w w ( w o r l d w i d e w e b ) 方式的服务成为其中发展最为迅猛的 部分。它采用跨平台的标准接口( 浏览器b r o w s e r ) 与标准协议h t t p 来浏览与链接文本、图像、动画、声音、视频等多媒体信息。操作 极为简单，无须培训。这使得很多基于大型数据库的信息管理系统 正在采用一种全新的技术模式：b s 模式。它是w w w 技术和数据库 技术结合的产物，已成为当今的一个热门领域，具有良好的应用前 景，是未来数据库应用的一个发展方向。 因此，现代企业m i s 系统平台模式应主要考虑c s 模式和b s 模式。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第2 章分布式应用体系结构的发展 伴随着数据库管理系统的发展，分布式应用体系结构经历了单 层结构，二层结构，三层结构等3 个阶段。 2 1 单层结构 最初数据库产生时，当时的观念是由应用程序控制关系型数据 库，应用程序和数据文件合二为一，不可分割，这种数据处理的模 式一般称为单层结构( 1 一t i e r ) 。由于这种结构的数据库不能实现数 据共享，占用计算机资源较多，于是数据库应用开始转向文件服务 器结构。 文件服务器系统就是将一些需要共享的数据文件放到文件服务 器上，各终端通过网络系统进行数据传输，用户间可以实现文件级 的数据共享。 文件服务器的结构虽然简单地实现了数据的共享，但应用程序 和数据文件还没有完全分理，因此，一般也看作单层结构。人们很 快发现，文件服务器结构的系统很容易发生网络阻塞，因为在数据 文件服务器的结构中，用户不论存取服务器中文件的一条记录还是 一千条记录，都必须将整个数据文件全部下传到用户计算机中进行 处理，处理完后再存回到服务器中。因此文件的服务器结构很快被 一种称作“客户服务器系统”所代替，也就是所谓的两层结构 ( 2 一t i e r ) 。 2 2 二层结构 传统c s 系统是一种典型的二层结构，按照各自实现功能的不 同，将应用程序分为两大部分：一部分是用于处理数据库，称为服 务器部分；另一部分是用于处理应用程序、请求服务。称为客户部 分。客户部分负责执行前台功能，如管理用户接口、数据处理和报 告请求等。而服务器部分执行后台服务，如管理共享外设、控制对 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 共享数据库的操纵、接受并应答客户机的请求等。 二层c s 结构的工作原理是：用户通过客户机应用程序提出数 据请求，客户机通过网络将数据请求提交给数据服务器，由数据服 务器执行数据处理任务，然后把处理结果传送到客户机上。c s 系统 的结构如图2 一l 所示。 r r l客p 机hd b 服务器j l ，_ j l _ j 图2 1 二层结构示意图 c s 结构一般用于比较适合于小规模的、用户较少( 1 0 0 ) 、单 一数据库且有安全性和快速性保障的局域网环境下，它具有这样的 一些优点： ( i ) 专用性、交互性强。在这种模式中，客户端装有专用客户软 件。更有利于完成某一项专门的任务。 ( 2 ) 存取数据安全。因为c s 模式的平台一般采用适于局域网、 安全性好的局域网络协议，如n e t b e u i 协议，安全性有保证。 ( 3 ) 网络通讯量低、速度快。因为只有二层结构，网络通讯量只 包括客户机与服务器之间的通讯。 在c s 二层结构中，数据显示和事务处理部分均被放在客户端， 从而使客户端承受着双重任务，负担很重，成为胖客户机，相对服 务器端的任务较轻，成为瘦服务器。负荷不均成为这种结构的致命 缺陷，随着网络的发展和信息处理量的增加，这种结构产生了严重 的不利结果。主要表现在： f 1 1 客户端负担重。因为随着应用系统的功能越来越复杂，客户 端应用程序也越来越庞大，为了提高性能，需要不断提高客 户机的配置，又加重了投资的成本。 f 2 ) 扩展性差。不能兼容原有系统，用户的投资得不到回报。 f 3 ) 系统维护复杂，升级麻烦。服务器端与客户端都需要维护。 如果系统升级，必须为所有的客户端升级。 ( 4 ) 用户界面风格不一，使用繁杂，不利于推广使用。 ( 5 ) 系统性能低。一个典型的商业应用程序在一个单独的事务处 理中可能要处理多个请求。每个请求只存取几个记录，而不 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 得不从服务器传送大量的数据，从而影响系统的性能。 另外，随着客户端的增加 端资源利用率很低f 5 ) 。因此 最终使系统崩溃。 2 3 三层结构 会消耗服务器更多的内存，而客户 使用二层结构的花费将以指数增加， 传统客户机服务器的应用在很长一段时间内满足了人们的应 用需求，但由于它的局限性，三层结构应用系统应运而生。 三层结构是在分布式技术成熟之后建立起来的，它的基本思想 是将用户界面同企业逻辑分离，把信息系统按功能划分为表示、功 能和数据三大块，对应的软件层： 1 ) 客户层( 表示层) ，表示层是应用的用户接1 3 部分，它担负着 用户与应用间的对话功能。它用于检查用户输入的数据，显示输出 的数据。一般在客户层不存放业务逻辑或存放很少。 2 ) 中间层( 业务逻辑层) ，通常由应用服务器或w e b 服务器实现。 中间层提供业务逻辑、事务调度，并与数据库有连接，它充当客户 与数据库之间的桥梁。m t s 或s y b a s ec t s 等事务服务器都是中间层 服务器，c o m 或c o r b a 对象可以嵌入其中提供业务逻辑。 3 ) 数据库层，即d b m s ，负责管理对数据库数据的读写，能迅速 执行大量数据的更新和检索。现在的主流是通常像s o ls e r v e r 、 o r a c l es e r v e r 等关系数据库系统( r d b m s ) 。 三层结构中的三层，只是逻辑上的概念。具体实现时，物理结 构上的差异可能会很大。三层可以在一台计算机上，也可以在两台、 三台，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 即可，只不过在一台或两台计算机上实现三层c s 结构，它的优势 是很难体现的。 在三层结构中( 见图2 - 2 ( a ) ) ，每一层支持应用程序的一个独立部 分。在事务处理过程中，每个客户机只向应用服务器发出一个请求， 这就减少了网络通信和竞争。每个应用程序的商业逻辑部分是由该 程序的所有用户共享，这就更好地控制了商业逻辑，大大简化了变 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 化的实现。另外，应用服务器和数据库之间是一定数目的常连接( 用 户不必做连接和断开数据库的操作) 。而且，三层结构的特性是客户 请求应用服务而不是数据请求。所以，随着用户的增加，三层结构 更加有效并容易扩展。当前，最典型的也是最有前途的三层结构是 b r o w s e r w e bs c r v e r d bs e r v e r ( b s ) ( 见图2 - 2 ( b ) ) ，由于b s 结构是 一种新兴的技术，它和三层c s 结构还有许多不同，下面分别介绍 这两种模式。 图2 - 2 三层结构示意图 f 2 3 1 三层c s 结构 三层客户服务器系统是由二层客户服务器系统发展来的，它 是将原客户端的数据处理功能、应用子系统与数据库服务器的数据 接口等功能从两层结构的客户端程序中分离出来，使客户端只保留 最简单的输入输出功能。这样既保留传统客户服务器系统的优点， 又避免了它的缺点。三层c s 体系结构的优点： ( 1 ) 提高了效率。客户端应用程序和应用服务器之间的连接实际 上只是一些简单的通信协议，而数据库服务器交流所需要的设置或 驱动程序，均有应用服务器来承担，这就减轻了客户端的负担，也 降低了数据库服务器的连接代价。 ( 2 ) 易于维护。各层相对独立，可并行开发，客户端只关注用户 界面，而且与其它客户共享相同的数据访问模块，因而提高了可维 护性，也加强了数据的一致性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 ( 3 ) 更安全的存取模式。由于c s 是配对的点对点的结构模式， 采用适用于局域网、安全性比较好的网络协议( 例如：n t 的n e t b e u i 协议1 ，安全性可以得到较好的保证。 ( 4 ) 具有可伸缩性。由于现在计算机硬件系统构成非常灵活，使 系统各部分可以选择与其处理负荷和处理特性相适应的硬件。随着 应用的发展，系统可以增加一台或多台：【作站作为应用服务器。 2 3 2b s 结构 b r o w s e r s e r v e r 在本质上也是一种c l i e n t s e r v e r 结构，它是一种 由传统的c s 结构发展而来的在w e b 上的应用。 与三层c s 结构不同的是，b s 系统的表示层为w e b 浏览器， 功能层为w e b 服务器。w e b 浏览器一般为专用的软件产品，如 m i c r o s o f t 的i e ，它的任务是由w e b 浏览器向网络上的某一w e b 服 务器提出服务请求，w e b 服务器对用户身份进行验证后用h t t p 协 议把所需的文件资料传送给客户端，客户机接受传来的文件资料， 并把它显示在w e b 浏览器上。w e b 服务器也是专用的产品，软件开 发人员只需要开发基于w e b 服务器的应用程序，实现所需的商业逻 辑，它包括了应用中全部的业务处理程序。换句话说，除了输入输 出功能在表示层、数据库在数据层以外，全部的统计、汇总、分析、 打印功能全部存放在功能层。 相对三层c s 结构丽言，b s 结构是一次深刻的变革，它具有如 下突出优点： ( 1 ) 它简化了客户端。只需安装通用的浏览器软件。这样不但可 以节省客户机的硬盘空间与内存，而且使安装过程更加简便、网络 结构更加灵活。 ( 2 ) 更易于维护、更易于升级。维护人员不再为程序的维护工作 奔波于每个客户机之间，而把主要精力放在功能服务器上。由于用 户端无需专用的软件，当企业对网络应用进行升级时，只需更新服 务器端的软件，减轻了系统维护与升级的成本与工作量。 ( 3 ) 用户操作使用简便。b s 结构的客户端只是一个提供友好界 面的浏览器，通过鼠标即可访问文本、图像、声音、电影及数据库 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 等信息，用户无需培训便可直接使用，利于推广。 ( 4 ) 更适合于网上发布信息。b s 结构使用的是i n t e r n e t 的w e b 技术，因而更适合网上信息的发布，拓展了传统的数据库应用的功 能，更适合i n t e r n e t 时代的需要。 鉴于b s 相对于c s 的先进性，b s 逐渐成为一种流行的m i s 系统平台。各软件公司纷纷推出自己的i n t e r n e t 方案，基于w e b 的 财务系统、基于w e b 的e r p 。一些企业已经领先一步开始使用它， 并且收到了一定的成效。 b s 模式的新颖与流行，和在某些方面相对于c s 的巨大改进， 使b s 成了m i s 系统平台的首选，也使人忽略了b s 不成熟的一面。 b s 结构相对c s 结构也有其弱点，主要表现在： ( 1 ) 交互性弱。在c s 中，客户端有一套完整的应用程序，在出 错提示、在线帮助等方面都有强大的功能，并且可以在子程序间自 由切换。b s 虽然由j a v a s c r i p t 、v b s c r i p t 提供了一定的交互能力， 但与c s 的一整套客户应用相比是太有限了。 f 2 ) 安全性低，由于采用开放的t c p i p 协议和解释型的脚本语 言编程，其安全性只能靠数据服务器上管理密码来保证。 f 3 ) 数据处理能力弱，由于w e b 是一种新兴的技术，现在处在解 释脚本语言阶段，无法开发出像用可视化工具开发的功能强大的编 译型应用程序。 同时也由于传统的c s 系统大量存在，积累了大量的信息和应 用，将这些应用全部转向b s 系统也是一种长期而艰巨的任务，因 此b s 系统并不会立即取代c s 系统两是将与其长期共存。 2 4 混合体系结构 下面( 见表2 - 1 ) 就二层c s 结构、三层c s 结构和b s 三者的几 个主要性能进行对比。 窿用 二层c s三层c sb s 搏磁 平台无关性否否是 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 界面统一性否否是 开发难度 大境大小 维护费_ l j 大小最小 可扩展性弱强撮强 交互性 最强强弱 安全性强最强弱 网络通信量大最小小 可操作性复杂简啦最简单 表2 1 通过上述的比较分析，我们可以知道，c s 和b s 两种模式各有 所长，因此，在构建i n t r a n e t 的过程中，为开发高效灵活的管理信 息系统，把二者有机结合起来，发挥二者的长处是必不可少的。对 于数据量大、需要大量频繁、高速交互并且使用者单一的系统管理 模块，可以仍然采用c s 模式；对于数据量不大、使用者众多的用 户使用模块，可以采用b s 模式。对于c s 模式，二层结构适合职 能部门少且集中稳定、用户少、数据处理量大、基于小型局域网的 系统；三层结构适合职能部门多且分散不稳定、用户多、安全性高、 地点灵活的基于局域网的系统。图2 3 是混合结构简化的两种网络 拓朴形式，在设计系统时，根据系统硬件性能、接受用户需求多少 和处理数据量大小决定取舍。 唑叫娑：卜 d b m s 亟丑酉卜 a 巫叫基卜 d b m s 客户端软件卜一 图2 - 3 混合结构示意图 2 5 本系统开发目标及方案选择 2 5 1 项目背景 b 疆南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 长期以来，机务段机车质量管理依靠手工进行，造成效率低， 责任不明确，篱理不规范的状况。具体表现在：机车检修计划、检 修数摄和机车膜历等技术资料由人工管理，配件、材料的管理都是 通过手工进行，各种报表的填写、数据的汇总统计均由人工完成， 工作量大，耗费时间多，出错率高；各种资料分散在相关业务部门， 难以实现信息共享：信息标准化程度低，数据交换困难：人工传送 报表和文件，办事效率低；领导管理层难以实时决策。因此，有必 要构建一个管理信息系统对机务段的各主要业务进行计算机管理。 2 。5 2 系统污发目标 实时、可靠地获取机车检修数据和有关统计数据，并实现数据 的充分共享，为机务段的日常运营管理提供技术支持和决策依据： 将管理人员和技术入掇从繁蹩业务中解脱出来，提高管理效率；通 过网络传送日常报表和文件提高办攀效率；瞬确各个部门和各类入 员职责，便于管理层赢接管理。 目标系统要有良好的开放性：能方便地融合判段内其它管理系 统中；能方便地与机务段的其它管理系统( 如设备管理系统和财务管 理系统等) 交换数据。 疑标系绞要毒嶷好豹扩攫性；希望强椽系统淘全路推广，疑以 系绞数据秘擐袭格式尽霹能标准窝遽题，劳蒙矮来束发展的爨要； 另孙系统容易扩展。 2 5 3 系统方案选择 如何构建该管理系统，需要考虑用户需求，部门多少及港递分 布、以及系统胃扩震拣等多个因索。 t 、部门划分 机务段的部门划分如图2 - 4 。整个部门划分有三个层次，即决策 层、管理层和执行层。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 f段跃 审审审甭审审审毒 图2 - 4 机务段部门结构图 2 、部门地理分布 各部门的地理分布直接影响网络结构的选择。机务段的运转调 度楼、技术室和办公室等段内单位分布在相邻的几幢建筑物内( 即在 一个局域网范围之内) ，检修车间及行修部门距其它部门较远( 大约在 2 0 0 米左右) 。 3 、用户需求及技术发展趋势 由于用户需要系统不需要培训就可使用，便于将来扩展( 和分局 互联) 而减少投资，且便于维护( 在系统出故障情况下，能快速修复， 使系统业务正常运转下去) ：另外，也由于当前i n t e r n e t i n t r a n e t 技术 的飞速发展，使用三层结构技术开发管理信息系统成为必然趋势。 4 、选择方案 在本系统中，段内各部门均在一个局域网范围内，系统用户多， 部门多且地点分散，也考虑现有软硬件设备，为了便于扩展和维护， 整个系统宜采用三层结构开发。至于采用那种三层结构开发应根据 不同的用户而定。 本系统有两类用户：职能用户和段内领导，前者为系统的直接 操作使用人员，对权限范围内的功能模块进行数据添加、删除、修 改和查询；后者为系统的数据查询人员，对机车质量进行宏观管理。 一 一 决策层f理层执行层决策层百理层执行层 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 首先，根据系统用户的不同将系统分为两大类，决定哪些子功 能适合采用三层c s 模式，哪些适合采用b s 模式。 职能用户客户端模块应具备以下特点： 1 安全性要求高； 2 要求具有较强的交互性； 3 使用范围小，地点固定； 4 要求处理大量数据。 例如，材料管理子系统中的入库单、领料单的输入功能，检修 子模块中机统2 8 的提报等等。 而领导客户端模块应具备以下特点： 1 使用范围广，地点灵活； 2 功能变动频繁： 3 安全性、交互性要求不高。 例如：行修统计，配件查询，在修机车检修进度等等。 因此，结合前面分析及用户要求，职能用户客户端模块设计用 三层c s 模式，领导客户端模块用b s 模式。 相对于单独采用c s 或b s ，这种方案的优点在于： l 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加 强了控制： 2 经济有效地利用企业内部计算机的资源，简化了一部分可以简 化的客户端； 3 既保证复杂功能的交互性，又保证了一般功能的易用与统一； 4 系统维护简便，布局合理； 5 网络效率最高。 2 6 结论 本章阐述和分析了分布式应用体系结构的发展过程，各种结构 的技术特点及优劣，对在开发m i s 时，既要考虑用户的需要，又要 考虑企业的实际情况和发展趋势，合理划分系统，选择结构，设计 出比较完美的应用程序有重要的参考价值。 西南交通大学硕士研究生学位论文第“页 第3 章组件技术 多层分布式应用系统的优势是系统的可扩展性，也就是软件的 可重用性。通过软件重用，可以提高软件生产率，提高系统的可靠 性，缩短软件的开发周期，减轻软件维护负担。进入9 0 年代后，人 们非常重视软件重用的研究和实践，组件正是适应这一需求而出现 的。 目前，在组件技术标准化方面，主要有以下三个比较有影响的 规范： o m g 起草与颁布的c o r b a ；微软公司推出的 c o m d c o m c o m + ：s u n 发表的j a v a b e a n s 。由于w i n d o w s 操作系 统在当前的p c 机上的绝对优势，c 0 m d c o m c o m + 组件技术得到 广泛应用，目前已有大量系统基于此组件技术，因此本章着重讨论 微软的组件技术。 3 1c o m 3 1 1 概述 组件对象模型f c o m p o n e n t o b j e c t m o d e l ，c o m ) 于1 9 9 3 年由 m i c r o s o f t 创建，提供了使多个应用程序或组件对象协同工作并相互 通信的能力。c o m d c o m 是一种规范，是一种构造软件组件的二进 制标准。c o m 是种以组件为发布单元的对象模型，这种模型使各 软件组件可用一种统一的方式进行交互。c o m 的主要特征对分布式 应用程序提供了良好的支持。 3 1 2c o m 的基本结构 i 、c o m 对象 c o m 定义了创建组件的标准，也定义了组件和它们的客户之间 能够交互的方式，这种方式通过c o m 对象实体来进行。客户程序不 需要关心组件模块的名称和位置，但必须知道自己在与哪个c o m 对 象进行交互，这就要求对对象进行标识。在c o m 的规范中，每个对 象有一个1 2 8 位的g u i d ( g l o b a l l y u n i q u e i d e n t i f i e r ，全局惟一标识符) 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 来标识，称为c l s l d ( c l a s s l d e n t i t i e r ，类标识符或类1 d ) 。用c l s i d 标识对象可以保证在全球范围内的惟一性。当系统中含有这类c o m 对象的信息，并包括c o m 对象所在的模块文件以及c o m 对象在代 码中的入口点时，客户程序就可以由c l s i d 来创建c o m 对象。虽 然c o m 对象是客户程序进行交互的实体，但c o m 规范对c o m 对 象并没有实现方面的要求。它是建立在二进制基础上的面向对象组 件的对象实体，所以c o m 对象具有封装的特性和可重用性。c o m 对象的数据成员的封装以组件模块为最终边界，对于对象用户是完 全透明的、不可见的。c o m 对象的可重用性表现在c o m 对象的包 容和聚合，而不论哪一种形式，c o m 对象的重用是动态的，一个对 象可以完全使用另一个对象的所有功能。 在w i n d o w s 系统平台上，一个c o m 组件或是一个 d l l ( d y n a m i c l i n k i n g l i b r a r y ，动态连接库) 文件，作为内进程组件与 客户应用程序在同一进程运行；或是一个e x e ( 可执行) 文件，作为外 进程组件来运行，与客户应用程序在不同的进程中。一个组件程序 可以包含多个c o m 对象，每一个c o m 对象可以实现多个接口。它 们的关系如图3 1 所示。 区p ：霉甲 图3 - 1组件、对象和接口的关系 2 、c o m 的二进制接口 c o m 对象是客户程序与组件程序交互的实体，然而客户对某个 对象的任何请求都必须且只能通过该对象实现的接口来完成。接口 是一组逻辑上相关操作的定义的集合，是客户和对象之间的一种协 议。它暗示了对象实现的功能，规定了输入和输出的参数。与c o m 对象的标识一样，每个接口也由一个叫i i d ( i n t e r f a c e l d ) 的g u i d 标 识。客户通过g u i d 获得接口指针就可以调用其相应的成员函数， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 如图3 2 所示。 叵互卜e v t a b l e 指针1 一 + + 指针2 对象 指针3 一 实现 图3 2 接口结构图 其中v t a b l e 为虚函数表，即接口函数表。表中每一项为4 个字 节长的函数指针，每个函数指针与对象的具体实现连接起来。c o m 的接口规范并不是建立在任何编程语言的基础上，而是规定了二进 制一级的标准，任何语言只要有足够的数据表达能力，就可以对接 口进行描述，从而可以用于与组件程序有关的应用开发。c o m 的接 口具有不变性和继承性，即约定的接口相对稳定及在基接口基础上 可进一步扩展。c o m 的接口规范规定，任何c o m 接口都必须从 i u n k n o w 接口继承而来。i u n k n o w 接口提供了两个重要的特性：生 存控制和接口查询。通过引用计数a d d r e f 0 和r e l e a s e ( ) 可以有效地 控制对象的生存周期，通过接口查询函数q u e r y i n t e r f a c e o 来完成接 口之间的跳转，从而实现对c o m 组件的灵活调用。 3 、c o m 的客户，服务器模型 c o m 对象通过接口来提供服务，实现客户和服务器之间的交互。 客户和服务器之间的关系可分为三种类型：进程内的、本地的( 位于 同一主机的不同进程) 及远程的( 不同主机，通过网络来通讯) 。在进 程内，服务器组件和客户程序运行在同一地址空间中，一旦客户程 序与组件程序建立通信关系，客户程序就可以通过得到的接口指针 直接调用服务器对象的成员函数。在同一机器上的不同进程，c o m 采用了本地过程调用( l o c a l p r o c e d u r e c a l l ，l p c ) 实现进程外组件与客 户程序的通信，d c o m 对于不同主机的组件程序与客户程序的通信， 采用远程过程调用( r e m o t e p r o c e d u r e c a l l ，r p c ) ，其过程如图3 - 3 所 示。具体过程为： ( 1 ) 客户调用接口成员函数； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 ( 2 ) 代理对象通过l p c r p c 调用组件存根 ( 3 ) 调用组件对象接口成员函数； ( 4 ) 服务完成后返回； ( 5 ) 存根d l l 通过l p c r p c 返回结果； ( 6 ) 代理对象返l 回最终结果。 图3 3 进程外组件与客户程序协作的结构图 4 、c o m 库 c o m 除了定义组件程序和客户程序交互的规范以外，也提供了 c o m 的实现部分即c o m 库。c o m 库充当了组件程序和客户程序之 间的桥梁，尤其是在组件对象的创建过程中。以及在对象管理、内 存管理和一些标准化操作等方面起着重要的作用。在m i c r o s o f t w i n d o w s 操作系统环境下，c o m 库以d l l 文件的形式存在，其中包 括以下内容： ( 1 ) 提供少量的a p i 函数，用来加速客户和服务器c o m 应用程序 的创建。对于客户，c o m 提供基本的对象实例化函数；对于 服务器，c o m 提供一些对对象访问的支持。 ( 2 ) c o m 通过注册表查找本地服务器，即e x e 程序、程序名及 c l s i d 的转换等。 ( 3 ) 透明的远程调用，适应于对象在本地或远程服务器上运行的情 况。 ( 4 ) 一个标准机制，允许一个应用程序控制内存在其进程中分配。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 3 1 3c o m 的主要特点 c o m 是一种构造软件组件的二进制标准，而面向对象技术是组 件式设计思想的基础。所以，c o m 规范所定义的组件模型具有面向 对象的特点外，又有其区别于面向对象的特征，主要表现为： 1 、交互操作 开发者能创建专门用途的组件，并使其与系统中的其它组件协 同工作。因为c o m 是一个二进制标准，不管他们是由谁创建，由哪 一种语言开发的。 2 、版本控制 c o m 要求对象的多个版本都保留在单一的对象模块内，通过在 对象内添加新的接口而不是改变对象的接口以适应新版本。即使某 个版本与以前的版本存在极大的差异，使用这种方法也能对以前的 版本提供良好的兼容并实现对多版本的支持。 3 、语言无关性 c o m 规范的定义不依赖于特定语言，它所采用的是一种二进制 代码级的标准。所以，编写组件对象所使用的语言与编写客户程序 所使用的语言可以不同，只要它们都能生成符合c o m 规范的可执行 代码即可。c o m 的语言无关性为跨语言的合作开发提供了统一标准。 目前，差不多每种语言在实现时都提供对c o m 的支持，如c + + ，v c ， v b ，v j + + ，d e l p h i ，c + + b u i l d e r 等。 4 、进程的透明性 c o m 组件分为进程内组件与进程外组件，但当客户程序创建 c o m 对象时可以使用一致的方法，所有实现细节对客户来说都是透 明的，这就是创建c o m 对象的进程透明特性。同样，客户调用c o m 接口也具有进程透明特性。因为客户程序创建进程外的组件对象后， 得到组件对象的接口指针，通过该指针，就可以调用组件对象的成 员函数。 5 、封装特性 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 在c o m 对象中，数据是完全封装在对象内部的，外部不可能直