（计算机应用技术专业论文）基于dcom和midas分布式考试系统的设计与实现.pdf

基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现中文摘要 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 中文摘要 目前，在教育教学中应用计算机已成为一种趋势。随着计算机应用的迅猛发展， 网络应用范围的不断扩大，从而使得考试的技术手段和媒介也发生了革命性的变化。 计算机考试系统随之产生，伴随着i n t e m e t 的普及应用，考试系统也逐渐网络化。 本文首先讨论了分布式应用软件技术的理论基础，包括软件模式、d c o m 技术、 c o r b a 技术、e j b 技术等，对m i d a s 部件和原理作了重点分析。介绍了测试理论 ( c t t 和i r t ) 和组卷原则，分析了组卷问题的数学模型和常见的组卷算法，并提出 一种基于二项分布原理的优化随机组卷算法，对算法的模型和实现过程作了详解。 在以上理论指导下，提出一个基于d c o m 、a d o 和m i d a s 技术的c s 结构模 型，然后以此为背景设计了一个多层分布式网络考试系统。并对大部分模块的系统设 计和系统实现作了详细的分析。讨论了在开发过程中涉及的一些技术要点，主要包括 a d o 效率优化问题、题库难度系数基于已测样本进行的调整的技术、负载平衡、容 错技术、多媒体数据存储等。最后指出该系统的不足之处，并提出了改进设想。 关键词：分布式应用，容错，m i d a s ，难度系数，二项分布 作者：苏文 指导教师：马小虎( 教授) a b s c t r a c t d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f d i s t r i b u t e de x a m i n a t i o ns y s t e mb a s e do i ld c o ma n dm i d a s d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fd i s t r i b u t e de x a m i n a t i o n s y s t e mb a s e do nd c o m a n dm i d a s a b s c t r a c t a tp r e s e n t ，i ti sat r e n dt oa p p l yc o m p u t e rt e c h n o l o g yi n t e a c h i n ga n dl e a r n i n g p r o g r a m s w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc o m p u t e ra p p l i c a t i o n ，t h ea p p l i c a t i o no fn e t w o r k t e c h n o l o g yg r o w sf a s t , b r i n g i n gr e v o l u t i o n a lc h a n g e st ot h et e c h n i q u em e a n sa n dm e d i ao f e x a m i n a t i o n s t h u st h ec o m p u t e ra i d e de x a m i n a t i o nt e s ts y s t e mh a sc o m ei n t ob e i n ga n di s n e t w o r k i n g 、析t l lt h ep o p u l a r i z a t i o no fi n t e m e t t h i se s s a yd i s c u s s e st h et h e o r e t i cb a s i s e so fd i s t r i b u t e da p p l i c a t i i o ns o f t w a r e t e c h n o l o g y , s u c h 弱s o f t w a r em o d e ，d c o mt e c h n o l o g y , c o r b at e c h n o l o g y , e j b t e c h n o l o g ya n ds oo n ，a n da n a l y z e st h ec o m p o n e n ta n dp r i n c i p l eo fm i d a s t h i sp a p e r e x p l a i n st e s tt h e o r y ( c t t , m r ) a n de x a m - p a p e rf o r m a t i o np i n c i p l e ，a n a l y z e st h e m a t h e m a t i cm o d e la n dt h ec o m m o nc a l c u l a t i o nm e t h o d so fe x a m - p a p e rf o r m a t i o n , a n d p r o p o s e sa no p t i m i z e dr a n d o mc a l c u l a t i o nm e t h o d b a s e do nb i n o m i a ld i s t r i b u t i o n p r i n c i p l e a c c o r d i n gt ot h ea b o v er e l a t e dt h r o r i e s ，ac s s t r u c t u r em o d e li sb u i l tb a s e do n d c o m ，a d o ，a n dm i d a st e c h n o l o g i e s ，a n dam u l t i - t i e rd i s t r i b u t e dn e t w o r kt e s ts y s t e m i sd e s i g n e d t h i se s s a ya n a l y z e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fm o s tm o d u l e so ft h e s y s t e mi nd e t a i l ，a n dd i s c u s e ss o m ek e yt e c h n i q u e s ，i n c l u d i n ga d oo p t i m i z a t i o n , l o a d b a l a n c e ，f a u l t t o l e r a n c e ，m u l t i - m e d i ad a t as t o r a g ee r e ，舔w e l l 鹤s o m es h o r t c o m i n g so ft h e s y s t e ma n dt h ei m p r o v e m e n ts o l u t i o n s k e y w o r d ：d i s t r i b u t i o na p p l i c a t i o n , f a u l t - t o l e r a n tt e c h n i q u e ，m i d a s ，d e g r e eo f d i f f i c u l t y , b i n o m i a ld i s t r i b u t i o n w r i t t e nb ys uw e n s u p e r v i s e db ym a x i a o h u 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：立k e l 期：j 型卓掣 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 萄：乏 e l 期： 2 翌z 压 f 芷 导师签名： 绰 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 教育教学测量与评测是教学体系中不可缺少的组成部分，而考试则是教学评价的 一个重要手段。“教育考试的科研工作要在教育评价体系中发挥重要作用，在考试研 究领域创造出与我国教育事业蓬勃发展相适应的成果，以全面提高教育考试的质量， 推进考试事业的发展，为改革和完善教育考试制度工作服务 ，这是全国教育考试科 研工作“十五计划中明确提出的要求。考试是教学的一个至关重要的环节，通过考 试，可以反应学生对所学知识的掌握程度，也可以在一定程度上评价任课教师的教学 效果。 在传统的卷面考试方式下，组织一次考试至少要经过五个步骤，即人工出题、考 生考试、人工评卷、成绩统计和试卷分析。显然，这在时间和空间上受到很大的限制， 效率低下。学生作弊、人工阅卷等主观原因，也会影响到考试的公正性。并且随着考 试类型的不断增加及考试标准的不断改进，教育工作者的工作量将会越来越大，其工 作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情，可以说传统的考试方式己逐渐不能适应 现代考试的需要，尤其是在社会性的大规模考试中显得尤为明显。 作为现代的信息传输与处理手段，在教育教学中应用计算机已成为一种趋势。随 着计算机应用的迅猛发展，网络应用范围的不断扩大，使得考试的技术手段和媒介也 发生了革命性的变化。计算机考试系统随之产生，伴随着i n t e m e t 的普及应用，考试 系统也逐渐网络化。如今，基于i n t e m e t 的在线考试已经成为现代考试方式的有力补 充和发展。 网络考试系统可以有效的解决传统考试方式的弊端与缺点。相对于传统的考试， 网络考试具有独特的优势，主要体现在： ( 1 ) 考试过程更加客观、公正； 整个的考试过程都是利用计算机为主要工具，避免了纸与笔。学生所考试题均来 自于数据库中，甚至可以是随机抽取的不同试题，解决了舞弊的问题。考试成绩大部 分由自动评阅得出，避免了人为的疏忽与不公正问题； 第一章绪论基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 ( 2 ) 具有很高的保密度，更加安全： 传统的笔试需要经历出卷、印刷、分发等一系列过程，保密工作难度较高。而网 络考试的试题库只有少数管理者能够接触到，试卷由系统自动生成，不会造成试卷的 泄密现象。并且收取的试卷也是存放在数据库中，安全性能够等到保障； ( 3 ) 提高工作效率； 在网络考试中，出题、评卷、成绩统计和试卷分析等这些步骤都由计算机代劳， 极大的提高了工作效率； ( 4 ) 更加经济； 目前大部分高校或事业单位部门都会在课程考试期间大费周章去准备考试工作， 而现在他们往往有一定的计算机设备，能够满足这个考试系统的要求。这个考试系统 既节省了大量的人力物力，又能保证考试流程正常运作，经济效益也很可观； ( 5 ) 适合大规模考试； 随着计算机与网络的普及，大规模的考试已经不再那么繁琐与复杂，通过考试系 统，可以实现大量的考生同时考试而不用消耗巨大的财力与人力。甚至可以利用分布 式技术实现异地考生同时参加考试。 除此之外，网络考试还有众多的优点与优势，在此不一一赘述。采用网络考试这 种无纸化的方式，已成为重要的教学评价手段，成为广大教育科研工作者所关注和研 究的热点之一。 1 2 研究现状 随着计算机技术和网络技术的日渐成熟，使原本处于理论研究阶段的网络考试逐 渐成为可以实际应用的技术。这种考试方式打破了传统考试方式的时间和空间的限 制，更为灵活，更加高效。 在国内，学校与社会上的各种考试大都采用传统的考试方式。1 9 9 8 年后，随着国 内网络教育的兴起，各高校纷纷开发了自己的网络教学平台，作为网络课程重要组成 部分的网络考试系统也相继问世，如北京师范大学的网络教学平台、上海交大的网络 考试平台等。为了实现全国教育考试科研工作“十五 规划中的目标，我国已经开展 2 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现第一章绪论 了建立题库的工作，一系列实用的题库系统已经陆续建立，如高等教育基础学科系列 题库、国家医学水平考试题库以及国家中小学各课考试题库等【l 】。较早的应用计算机 进行考试的是全国计算机等级考试，但是它还不是完全的网络在线考试，它须将考试 服务器分配到本地进行考试。还有，大学英语四、六级考试( c e t ) 也开始逐步采用 计算机抽题出卷的方式进行测验。汉语水平考试( h s k ) 是国家级标准化考试，目前 h s k 考试已达到较高的科学化水平，实现了命题、施测、阅卷评分和分数解释的标 准化。实现了预测统计分析、试题等值、考试报名、评分和成绩报告等的计算机化。 计算机在各类考当中的应用不但节省了资源，还提高了评分的准确度，大大改善了考 试工作的效率。 在国外，有许多专门的考试机构采用计算机辅助测试对考试对象进行考核【2 】，比 较著名的有美国思而文学习系统有限公司( s y l v a nl e a r n i n gs y s t e mi n c ) ，它是一家从 事教育和计算机化考试服务的专业公司，在全世界一百多个国家和地区有数千个考试 中心，提供近百个不同类型，一千多种考试。还有其它专业人员的认证考试，如：美 国研究生入学考试、美国飞机驾驶员的考试等。在信息产业中，美国n o v e l l 公司于 1 9 9 1 年成功的应用了c a t 进行认证考试，考试人数超过了1 0 0 0 0 0 0 人次【3 】3 。 另外，社会上许多考试也是在网上进行的，如( g r e ) 美国研究生入学考试、( g m a t ) 工商管理学研究生入学考试以及( c g n f s ) 全美护士国家委员会资格等。 1 3 本文的研究内容与论文的组织结构 网络化的考试方式适用于大规模、高效率的考试，适用于建立大型题库，因而 正被越来越广泛地采用。构建一个操作简单、易维护、智能性较强的考试系统具有重 要意义。本文在充分熟悉计算机网络技术、数据库技术等的基础上，设计并实现了一 个基于i n t e m e t 的多层分布式网络考试系统。该系统利用d e l p h i 作为前台开发工具， 以m i d a s 原理实现分布式应用技术，通过d c o m 组件和a d o 数据访问技术与后台 s q ls e r v e r 关系型数据库管理系统进行数据交换，实现了一个多层分布式考试平台。 该系统运用软件工程的思想，以多层体系结构的思路，来进行开发，分为用户层、业 务逻辑层和数据层等部分。本系统能够做到方便灵活的组织考试，高效率、准确的批 第一章绪论基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 改试卷，并进行试卷的分析，安全性比传统考试模式得以极大的提高，能够提供一个 可靠、灵活、公平、高效的无纸化考试环境。本文共分为六章，各章的内容如下： 第一章叙述了课题的背景、国内外现状、意义和研究内容。 第二章介绍了软件模式、数据库系统的发展历程，以及多层分布式应用系统的发 展，讨论了c o m d c o m 、e j b 、c o r b a 技术，重点分析了在d e l p h i 中开发多层分 布式应用系统需要用到的m i d a s 技术。 第三章阐述了试题库设计所依据的理论( c t t 和i i 玎) ，提出了组卷问题的数学 模型，介绍了常见的组卷算法，并提出一种优化的随机组卷算法。 第四章对多层分布式网络考试系统进行设计。论文给出了系统采用的分布式架 构、系统框架结构、逻辑结构、数据库等部分的设计过程。 第五章讨论了系统的实现过程和方法，具体介绍了应用程序服务器、客户端、题 库模块、系统管理等模块的实现过程。并且说明了系统实现过程中涉及的部分要点， 具体包括：难度系数动态调整、a d o 效率优化、容错能力、多层应用系统中更新数 据以及多媒体数据的处理办法等。 第六章总结本文所做的工作，分析系统存在的问题，提出了改进的设想。 4 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 第二章多层分布式应用的相关技术 第二章多层分布式应用的相关技术 2 1 软件模式的发展 ( 1 ) 单层结构是指计算机网络产生之前，数据与程序是存放在单机中的，要实 现互相访问，只能通过移动存储的介质来实现，数据的共享是非常有限的，利用率也 不高。当集中处理批量数据的时候其弱势更加显现，在这种背景下产生了数据库的概 念。只能在单机上运行的数据库又称为桌面型数据库，这种类型的数据库无法与其它 计算机实现数据的互访，那么随着网络的兴起，这种类型数据库的缺陷便慢慢暴露出 来，在很多场合，单层结构的应用系统已经不能够胜任。 ( 2 ) 计算机网络的诞生带来了计算上的革命即分布式计算，而分布式应用软件 的产生也使得软件结构由单层结构向两层结构发展。在两层结构中，数据与程序是分 开存放的，分布在不同的计算机上。传统的两层结构是由“主机终端 或“客户栅 服务器 构成，是把一个大型的计算机应用系统变为多个能互为独立的子系统，而服 务器便是整个应用系统资源的存储与管理中心，多台客户机则各自处理相应的功能， 共同实现完整的应用，如图2 1 所示。 图2 1t o w t i e r 两层结构不恿图 客户机服务器主要有两个部分构成：数据库服务器、客户应用程序。 服务器负责有效地管理系统的资源，主要负责：数据库自身的安全；数据库的备 份与恢复；数据库完整性规则；数据库访问的并发性机制【5 1 。 客户端应用程序主要负责：提供用户与数据库交互的界面( u s e ri n t e r f a c e ) ；用 户与数据库的信息交换；客户机应用程序向服务器发送逻辑请求；由特地的网络协议 完成数据库服务器和客户机应用程序之间的数据传输。 第二章多层分布式应用的相关技术基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 数据库系统在两层结构下得到了飞速的发展，获得了广泛的应用，它的优势不言 而喻。不过，这种模式的缺点也随之暴露出来：客户机与数据库直接相连，频繁的与 服务器对话并交换数据，将导致服务器堵塞，性能降低，甚至当机；客户端应用程序 直接与服务器交换数据，安全性得不到保障，对服务器来说是个安全隐患；客户端程 序发生改动导致分发困难，每个客户机都要重新升级客户端程序；两层结构的数据库 模式也会产生费用上的问题，比如随着客户端连接数的增加，费用也随之增加，因为 目前主流的关系型数据库管理系统绝大部分是按照客户的连接数来进行收费的。 ( 3 ) 在两层结构中，如何减少客户端的连接数、并发数，减轻数据库的负担， 降低其负荷成了关键的问题，多层结构的出现便解决了这个问题。 新一代数据库管理系统在传统的c s 结构中，增加了应用程序服务器这种新的结 构就是所谓的n t i e r 或m u l t i t i d 6 1 。应用程序服务器包括了统一的界面、业务规则 的制定和数据处理逻辑的规定等等。多层应用服务技术允许分割应用程序，本地计算 机上无须安装一整套数据库工具，就可以在另一台机器上存取数据。同时它允许对业 务规则和进程进行集中管理，并在整个网络上分发、实现进程负载的动态调节。 三层结构是多层结构的一个特例，是多层结构中最简洁的一种。所以通常以三层 结构来解释多层原理。三层结构实际上是将应用功能分成表示层、业务逻辑层和数据 层三部分，如图2 2 所示。 图2 2 多层结构示意图 多层结构比两层结构多了一个中间模块，称为应用程序服务器，它所作的工作就 是将业务逻辑处理部分作为单独的处理单元。这种模式下的用户界面部分就可以只做 用户交互、数据显示部分，而数据访闯部分就可以只关心物理数据的存取功能，极大 的减轻了客户机和服务器的负担。实际应用中可以增加应用程序服务器，以实现大量 6 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现第二章多层分布式应用的相关技术 客户所带来的压力分流。 表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与中间层的对话功能，它只与业务 逻辑层进行对话，而不直接连接后台数据库。般表示层只负责发送请求和接送数据， 而如何从数据库获得数据则是业务逻辑层进行的工作。 数据层指的是数据库管理系统，负责管理对数据库数据的操作。由于s q l 语法 的高效与简洁，主流的数据库管理系统都支持s q l 进行数据的高速访问，因此在多 层结构中，一般都是用s q l 指令进行数据库操作，并且s q l 已经成为业界的标准操 作方式。 在多层结构中，中间件( m i d d l e w a r e ) 是最重要的部件。中间件是基础软件的一 大类，属于可复用软件的范畴【7 1 。顾名思义，中间件处于操作系统软件与用户的应用 软件的中间。中间件在操作系统、网络和数据库之上，应用软件的下层，总的作用是 为处于自己上层的应用软件提供运行与开发的环境，帮助用户灵活、高效地开发和集 成复杂的应用软件。其工作流程是：在客户机里的应用程序需要驻留网络上某个服务 器的数据或服务时，搜索此数据的c s 应用程序需访问中间件系统。该系统将查找数 据源或服务，并在发送应用程序请求后重新打包响应，将其传送回应用程序。 2 2 典型的分布式对象技术 分布式对象技术主要有以下几种：c o i m a 、e j b 和d c o m 。 ( 1 ) c o r b a 技术 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 ，公共对象请求代理体系结 构) 是由o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ( o m g ，对象管理组织) 定义的分布式对象标准结 构，其核心是一套标准的语言、接口和协议，以支持异构分布应用程序间的互操作性 及独立于平台和编程语言的对象重用【8 】。 c o b r a 标准主要分为三个层次：对象请求代理、公共对象服务和公共设施。最 底层是对象请求代理o r b ，规定了分布对象的定义( 接口) 和语言映射，实现对象 问的通讯和互操作，是分布对象系统中的“软总线”：在o r b 之上定义了很多公共服 务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务( 交易) 服务、安全服务等各种各样的 第二章多层分布式应用的相关技术基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 服务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务对象使用的服务，规 定业务对象有效协作所需的协定规则，如图2 3 所示。 图2 3c o r b a 模型图 c o r b a 的核心是对象请求代理o r b ，它提供对象定位、对象激活和对象通讯的 透明机制。客户发出要求服务的请求，而对象则提供服务，o r b 把请求发送给对象、 把输出值返回给客户。o r b 的服务对客户而言是透明的，客户不知道对象驻留在网 络中何处、如何通讯、如何实现以及如何执行的，只要它持有对某对象的引用，就可 以向该对象发出服务请求。 ( 2 ) e j b 技术 e j b ( e n t e r p r i s ej a v ab e a n ) 是j a v a 中的商业应用组件技术1 9 1 。e j b 结构中的角色 e j b 组件结构是基于组件的分布式计算结构，是分布式应用系统中的组件。 e j b 是s u n 的服务器端组件模型，最大的用处是部署分布式应用程序，类似微软 的n e t 技术。凭借j a v a 跨平台的优势，用e j b 技术部署的分布式系统可以不限于特 定的平台。一个完整的基于e j b 的分布式计算结构由六个角色组成，这六个角色可 以由不同的开发商提供，每个角色所作的工作必须遵循s u n 公司提供的e j b 规范， 以保证彼此之间的兼容性。这六个角色分别是e j b 组件开发者( e n t e r p r i s eb e a n p r o v i d e r ) 、应用组合者( a p p l i c a t i o na s s e m b l e r ) 、部署者( d e p l o y e r ) 、e j b 服务器提供 者( e j bs e r v e rp r o v i d e r ) 、e j b 容器提供者( e j bc o n t a i n e rp r o v i d e r ) 、系统管理员 ( s y s t e ma d m i n i s t r a t o r ) 。 8 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现第二章多层分布式应用的相关技术 e j b 是j 2 e e 的一部分，定义了一个用于开发基于组件的企业多重应用程序的标 准，其特点包括网络服务支持和核心开发工具( s d k ) 。 e j b 是基于分布式事务处理的企业级应用程序的组件，是用于开发和部署多层结 构的、分布式的、面向对象的j a v a 应用系统的跨平台的构件体系结构，如图2 4 所示。 7 ，鬲茵卜、 ( 、圆圃) 7 一嘉r ( 圈圈) l j 2 f e 嬲 图2 4 基于网络客户的j 2 e e 三层模型 e j b 构件在e j b 服务器提供的e j b 容器中运行，e j b 服务器代表e j b 构件自动 管理大量的企业级中间件服务，例如事务、状态、持久性和安全性，这使得e j b 构 件开发人员可以集中精力编写业务逻辑而不是复杂的中间件，从而可以更快地开发出 代码质量更高的应用。 ( 3 ) c o m d c o m 技术 c o m 是组件式对象模型( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 的英文缩写，是组件之间相 互接口的规范，是o l e ( o b j e c tl i n k i n g & e m b e d d i n g ) 和a c t i v e x 共同的基础，其作 用是使各种软件构件和应用软件能够用一种统一的标准方式进行交互。c o m 不是一 种面向对象的语言，而是一种与源代码无关的二进制标准。c o m 所建立的是一个软 件模块与另一个软件模块之间的链接，当这种链接建立之后，模块之间就可以通过称 之为“接口”的机制来进行通信。c o m 标准增加了保障系统和组件完整的安全机制， 并扩展到分布式环境( 1 0 i 。 c o m 本质上仍然是客户服务器模式。客户( 通常是应用程序) 请求创建c o m 对象并通过c o m 对象的接口操纵c o m 对象。服务器根据客户的请求创建并管理 c o m 对象。客户和服务器这两种角色并不是绝对的。 9 第二章多层分布式应用的相关技术基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 基于分布式环境下的c o m 被称作d c o m ( d i s t r i b u t ec o m ，分布式构件对象模 型) 。d c o m 是a c t i v e x 的基础，它实现了c o m 对象与远程计算机上的另一个对象 之间直接进行交互。d c o m 规范定义了分散对象创建和对象间通信的机制，规范本 身并不依赖于任何特定的编程语言和操作系统，但目前该标准只在m i c r o s o f tw i n d o w s 平台实现，这就意味着其它的操作系统平台( 如切q ) 目前还不支持a c f i v e x ，如 图2 5 所示。 图2 5 基于d c o m 协议的分布式模型 d c o m 的实现采用了d c o m 库的形式，当d c o m 客户对象需要d c o m 服务器 对象的服务时，d c o m 库负责生成d c o m 服务器对象并在客户对象和服务器对象之 间建立初始连接，一旦返回服务器对象指针，d c o m 库就不再参与客户对象与服务 器对象之间的工作，两个对象之间可以自由地进行通信。 d c o m 接口实际上是逻辑上和语义上相关联的函数集。服务器对象通过d c o m 接口为客户对象提供服务，客户对象不需了解服务器对象的内部数据表示。接口可以 看成两个软件构件之间的种协议，协议表明服务器对象为客户对象提供一种且仅此 一种服务。接口采用全局唯一标识符( g u i d ) 来保证服务的唯一性。通常的d c o m 构件提供多种服务，那么服务器对象为每一种服务实现一个接口。当客户对象指针指 向相应的服务器对象时，它就激活服务器对象接口的相应函数。具体过程是：客户对 象通过d c o m 对象必须支持的i u n k n o w n 接口获得其它接口的指针。客户对象也许 并不知道服务器对象的每个接口，但这并不妨碍客户对象使用服务器对象，它只用它 l o 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现第二章多层分布式应用的相关技术 知道的接口。当客户对象用完服务器对象的服务时，它会通知服务器对象，服务器对 象就释放它所占有的内存。 d c o m 的好处是显而易见的。由于接口的定义和功能保持不变，d c o m 构件开 发者可以改变接口功能、为对象增加新功能、用更好的对象来代替原有对象，而建立 在构件基础上的应用程序几乎不用修改，大大提高了代码的重用性1 1 1 。 2 3m i d a s 众所周知，开发服务器级的应用程序要比开发单纯应用级的程序困难得多，有很 多系统服务需要考虑。如果没有一种好的工具，对于大多数程序员来说，开发一个复 杂的多层结构应用只能是一种理想。为了使这种理想方便地实现，i n p r i s e 公司推出了 开发多层结构所需的技术和工具集m i d a s 。 m i d a s ( 多层分布式应用程序服务器) ，一般有两种理解方式：一种是m i d a s ， m u l t i - t i e rd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ns e r v i c e ss u i t e ( 多层分布式应用程序服务包) 的缩写， 第二种是m u l t i - t i e rm a d ee a s y ，这也是m i d a s 的作用【12 ，1 3 1 。m i d a s 是基于d c o m 、 t c p i p 、o l ee n t e r p r i s e 等通信协议的分布式应用技术，是开发多层应用系统使用的 中介透明引擎。 多层计算( m u l t i t i e r e dc o m p u t i n g ) 是业界对此类技术通用的术语，而m u l t i t i e r 是 b o r l a n d 公司采用的技术术语【1 4 1 。b o r l a n d 典型的三层结构如下：第一层是数据库服务 器，第二层是应用程序服务器，第三层是瘦客户机。数据库服务器是诸如i n t e r b a s e 、 o r a c l e 、s y b a s e 、m ss q ls e r v e r 等数据库，应用程序服务器和瘦客户机由d e l p h i 建 立。大多数情况下，数据库访问软件与应用程序服务器运行在同一台机器上。 2 3 1m i d a s 的功能与部件 m i d a s 是d e l p h i 使用来开发多层应用系统使用的中介透明引擎。通过m i d a s ， 程序员可以使用相同的组件存取不同的后端应用程序服务器。这些后端的应用程序服 务器可以是c o m d c o m 应用程序服务器，m t s 中介软件，或是c o r b a 应用程序 第二章多层分布式应用的相关技术基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 服务器。此外m i d a s 也提供了容错能力，负载平衡以及高执行效率等的能力e 4 , 1 5 】。 m i d a s 是由数种不同功能的模型组成的。其中主要的中介者( b r o k e r ) 有：远 程数据中介者( r e m o t ed a t ab r o k e r ) ，提供客户端存取远程数据的能力；c o n s t r a i n t 中介者，允许客户端应用程序下载远程数据库对于数据设定的c o n s t r a i n t ，让数据在 客户端就被数据库的c o n t r a i n t 检查，无需把数据传递到远程数据库，而增加网络负 荷；企业对象中介者( b u s i n e s so b j e c tb r o k e r ) ，允许应用系统开发执行企业逻辑的企 业对象，并且提供容错能力和负载平衡能力。 m i d a s 可以使用的通讯协议也包含了三种，分别是t c p h p 、d c o m 、和o l e e n t e r p r i s e 。m i d a s 技术是多层体系结构的关键，无论是应用程序服务器端还是客户 端，m i d a s 技术需要有d b c l i e n t d l l 的支持，这个动态链接库用于管理数据包。 基于m i d a s 的多层应用程序需要用到一些特殊的构件，这些构件分为四大类【1 6 】： ( 1 ) 远程数据模块( r e m o t ed a t am o u d l e ) ； ( 2 ) t d a t a s e t p r o v i d e r 和t p r o v i d e r 部件。这两个构件用在应用程序服务器端，主 要作用是提供i p r o v i d e r 接口，客户程序通过i p r o v i d e r 接口获得数据和更新数据集； ( 3 ) t c l i e n t d a t a s e t 控件。通常用于多层体系结构的客户端。它最大的特点是不 依赖b d e ，但它需要一个动态链接库的支持，这个动态链接库叫d b c l i e n t d l l ； ( 4 ) 连接部件( c o n n e c t i o nc o m p o n e n t ) 。作用是为客户程序定位服务器和i p r o v i d e r 接口。每个m i d a s 连接构件都以一种特定的通讯协议工作。 2 3 2m i d a s 的工作原理 在多层应用系统中，当客户端应用程序连接到应用程序服务器，而且开始使用 t c l i e m d a m s e t 组件以分段的方式( 设定t c l i e n t d a t a s e t 组件的p a c k e t r e c o r d s 于0 数 值) 向应用程序服务器取得数据时，应用程序服务器中t d a t a s e t p r o v i d e r 的o n g e t d a t a 事件处理函数便会被触发。在o n g e t d a m 事件处理函数中，程序员可以对即将传递到 客户端的数据进行任何的先期工作。例如加密数据，或是再附加一些额外的信息到客 户端应用程序之中。此外在这个事件处理函数中应用程序服务器也可以执行一些登录 的工作，以记录客户端应用程序向应用程序服务器取得了那些信息。 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 第二章多层分布式应用的相关技术 客户端应用程序都是由t c l i e n t d a t a s e t 组件自动的从应用程序服务器取得数据， 但是除了可以由客户端应用程序自动向应用程序服务器取得数据之外，客户端应用程 序也可以使用程序代码从应用程序服务器取得数据，而不是由t c l i e n t d a t a s e t 自动的 从应用程序服务器取得数据。使用程序代码取得数据的好处是程序可以更精确的取得 客户端应用程序需要的数据，以及在什么时候取得数据。 在m i d a s 中有两种方式可以使用程序代码控制取得的数据【l7 1 ，第一种是调用 d a t a r e q u e s t 方法，第二种则是设定f e t c h o n d e m a n d 属性值为f a l s e ，然后调用 t c l i e n t d a t a s e t 的方法在应用程序执行时于适当的时期向应用程序服务器取得数据。 2 4 本章小结 本章主要讨论多层分布式应用技术的发展过程，以及相关的技术。阐述了软件模 式和数据库技术的发展历程，重点介绍了分布式技术：c o m d c o m 、e j b 、c o r b a 等原理，并详细的分析了m i d a s 服务包的实现原理及其部件组成。 第三章题库设计理论与组卷策略研究 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现 第三章题库设计理论与组卷策略研究 3 1 试题库理论概述 试题库的明确定义是：“题库是按照一定的教育测量理论，利用计算机技术在计 算机系统中实现的某个学科题目的集合，它是严格遵循教育测量理论，在精确的数学 模型基础上建立起来的教育测量工具【l 引。 试题库有许多类型，根据试题库的使用方向可以将试题库分为：专业的试题库系 统和通用的试题库系统；根据试题库系统的考试方式来划分，可以分为：单机的试题 库系统和网络的试题库系统；根据试题库系统的研制时间来划分，可以分为：传统的 试题库系统和现代的试题库系统等等。 本文采用网络化通用试题库设计理念。一般而言，计算机化通用试题系统作为教 学手段现代化的重要组成部分，与数据库技术相结合，具有良好的发展前景【1 9 1 。这种 通用试题库增加了计算机辅助教学方面的智能性，体现出计算机辅助教学的高效性， 可以减轻教师的工作负担，最终将彻底改变传统的命题、考试和评分方法。通用试题 库具有通用性、灵活性、安全性、智能性的特点【2 0 1 。而网络试题库的特点是f j 8 】：集 中管理，共享使用；开放使用；集中存储测试数据；提供联机考试、个人自测、联机 评卷等多项功能，使无纸化考试成为可能；提供强大的统计与分析功能，揭示全方位 的教学过程信息，帮助教师发现教学过程中的问题；简单易用，用户只要通过浏览器， 连上网络，便可在图形用户界面的引导下，轻松使用，无需复杂的配置、安装和管理， 大大降低了对题库使用者的技术要求。 对于试题库的评价，一般遵循以下标准【2 l 】： ( 1 ) 内容的教育性：考虑试题库资源的教育意义，看它是否对学生的身心发展 起到正面的促进作用，是否符合教学大纲和课程标准，是否有利于激发学生的学习动 机和提高学习兴趣，内容是否及时更新，用学生应用试题库的次数和频率作为试题库 是否符合学习者要求的依据； ( 2 ) 科学性：试题库是否客观、科学，所提供的知识性是否比较强，能否为日 常的教学活动提供相关参考，是否有错别字或使人产生歧义的科学性错误； 1 4 基于d c o m 和m i d a s 分布式考试系统的设计与实现第三章题库设计理论与组卷策略研究 ( 3 ) 技术性：试题库是否安全可靠，是否易于使用；好的试题库系统对学习者 的技术要求不高，能充分利用了网络技术的优势，能支持不同学习策略，获取信息、 处理加工信息便捷，能适于个别化异步学习，页面、图标的设计协调一致； ( 4 ) 交互性：交互响应及时，能满足教师、学生不同的交互需要，对交互的参 与度能进行记录； ( 5 ) 界面友好性：软件界面要美观，操作要简单，不需要大量的预备技能，提 示信息要详细、准确、恰当。 3 2 测试理论与题库建设理论 题库建设的数学模型通常以测试理论的数学模型为基础模型。测试理论( t e s t t h e o r y ) 是一种解释测试资料间实证关系( e m p i r i c a lr e l a t i o n s h i p s ) 的系统的理论学说 【2 3 1 。计算机题库的建库理论，目前主要有两种方法：一种方法是依据真分数( t r u es c o r e ) 理论为代表的经典测试理论( c l a s s i c a lt e s tt h e o r y ) ，另一种则是以非线性的概率模型 为基础的项目反应理论( i t e mr e s p o n s et h e o r y ) 。两种理论的核心部分都是数学模型， 但它们是基于不同的假设提出的。经典测试理论采用的是线性的定性模型，项目反应 理论采用的是非线性的概率模型。它们在本质上是一致的，都是通过考试分数来推测 考生的能力水平，主要区别在于对试题的技术参数的分析及演绎的功能方面。 下面主要讨论目前两种主要的测试理论，以其模型为题库建设的基础数学模型， 使得建设题库工程过程中，能够充分体现模型的评价指标。 3 2 1 经典测试理论 经典测试理论( c l a s s i c a lt e s tt h e o r y , c t t ) 的基本思想是把测试的得分( o b s e r v e d s c o r e ) 看作是真分数和误差分数的线性组合，可归结为如下简单数学模型【2 2 】： 观察分数( x ) = 真分数( t ) + 误差( e ) ( 3 1 ) 其中，x 是观测分数，t 是真分数，e 是误差分。这是一个线性模型，它表示在 观察分数和真分数之间存在一种线性关系【1 刀。 c t t 的评价指标主要有：平均分、标准差、难度、区分度、信度和效度。 第三章题库设计理论与组卷策略研究 基于d c o mm i d a s 分布式考试系统的设计与实现 ( 1 ) 平均分 平均分是一种集中量数，是指反映分数集中位置这个特征的数值，它代表一批分 数，反映一批分数的典型情况，因此常用它进行不同分数组之间的比较。集中量数的 形式有很多种，如算术平均数、中位数等，其中算