（计算机应用技术专业论文）基于j2ee的网络教学系统的研究与实现.pdf

摘要 随着信息技术蓬勃发展而诞生的网络教学，在教育领域发挥着越来越重要的作 用，并同益深刻地影响着教学内容、教学方法、教学模式的变革。随着校园网建设工 作的全面实施，网上教学、教育资源共享等方面的重要性和迫切性已经得到越来越多 的重视和实现。 与传统的教学模式相比，网络教学既具有普通计算机辅助教学的各种优势，又克 服了其运用于单机的局限性。网络教学覆盖面广、教学手段灵活多样，教育资源和学 习不受时空限制，可以随时、随地为受教育者提供教育服务。因此，它更能满足信息 时代人才培养的要求，已广泛应用于远程教育、职业教育、学校辅助教学等领域。 本文对网络教学的背景及意义进行了介绍，分析了当前网络教学的特点，对当前 国内外网络教学的发展现状做了一些论述，结合实际进行了系统的分析，设计出一种 适用于校园网环境的网络教学系统，体现“以学生为中心，以教师为主导”的网络教 学理念，提高教学效率和学生参加教学活动的积极性。 系统采用当前流行的j 2 e e 技术作为系统的整体架构，并通过j 2 e e 四层架构与 m v c 设计模式相结合，实现了表现逻辑与业务逻辑相分离，方便了系统的丌发与维 护；采用丌放源码的j b o s s 作为应用服务器，整合的t o m c a t 作为w e b 服务器：页面表 现主要由j s p 实现，完成用户与系统的交互；业务逻辑处理主要由e j b 组件封装完成。 在数据库的选择上，选用了由东软集团丌发的国产数据库o p e n b a s e 。 系统用户分为三种：教师、学生和管理员，用户通过各自的访问入口进入系统， 完成权限范围内的功能操作。系统主要实现了教师网上教学、辅导答疑、作业管理、 学生管理、学生的在线学习、课程作业、在线测试、答疑讨论、管理员的系统管理、 用j 、t 管理、课程维护、公告管理等多个功能。 本文详细介绍了系统f t ：j j ：发与实现过程：从组件的丌发、数据信息的访问到系统 的部署。为实现系统中使用较多的数据信息上传功能的优化，对t f t p 协议进行了改进， 以更适用于校园网环境。通过模拟上百个用户对系统进行并发访问，来对系统的并发 性能进行测试。最后给出了系统实现的部分功能界面。 关键词：网络教学系统，j 2 e e ，m v c 模式，组件 w i t ht h ep o p u l a r i t yo fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yd a yb yd a y ，w e b b a s e di n s t r u c t i o ni s j u s t u n d e rs u c ha ne r ab a c k g r o u n d sf l o u r i s h i n gt or i s e i ti s b e c o m i n gm o r ea n dm o r e i m p o r t a n t i ne d u c a t i o nf i e l d b yi n f l u e n c i n g t h ec h a n g e si nc o u r s e c o n t e n t s ，t e a c h i n g m e t h o d sa n dt e a c h i n gm o d e sa sw e l l w i t ht h eo v e r a l li m p l e m e n t a t i o no ft h eb u i l d i n g u p w o r ko f c a m p u s _ w i d en e t w o r k ，t h ei m p o r t a n c ea n du r g e n c yi no n l i n et e a c h i n g ，e d u c a t i o n a l r e s o u r c e s h a r i n g a n ds oo nh a v ea l r e a d yg o t t e nm o r ea n dm o r ea t t e n t i o na n dr e a l i z e d c o m p a r e d w i t ht r a d i t i o n a l t e a c h i n gm o d e s ，w e b b a s e d i n s t r u c t i o nh a sa l lt h e a d v a n t a g e s o ft h e o r d i n a r yc o m p u t e r a s s i s t e d i n s t r u c t i o na n di ta l s oo v e r c o m e st h e l i m i t a t i o n sc a u s e db y s i n g l ec o m p u t e ru n i t w i t ha w i d e c o v e r a g e ，w e b b a s e di n s t r u c t i o ni s f l e x i b l ea n di t se d u c a t i o nr e s o u r c ea n ds t u d ya r en o tr e s t r i c t e di nt e r m so f s p a c ea n dt i m e t h e r e f o r e ，w e b b a s e di n s t r u c t i o nc a np r o v i d ep e o p l ew i t he d u c a t i o ns e r v i c ea ta n yt i m e ， a n yp l a c ea n di t i sw i d e l ya p p l i e di nt h el o n g d i s t a n c ee d u c a t i o n ，v o c a t i o n a ls t u d i e se t c w e b b a s e di n s t r u c t i o nh a sg r e a t l ys a t i s f i e dt h er e q u e s tf o rp e r s o n n e lt r a i n i n gi nt h en e w e r a t h eb a c k g r o u n da n dm e a n i n g so fw e b - b a s e di n s t r u c t i o na r ei n t r o d u c e da n dc u r r e n t c h a r a c t e r i s t i c so ft h ee x i s t e n ts y s t e ma r ea n a l y z e di nt h i st h e s i s ，a n dt h ec u r r e n ts i t u a t i o n a n dt h ed e v e l o p m e n to fw e b - b a s e di n s t r u c t i o no fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a la r ei n t r o d u c e d w ed e s i g n san e t w o r k t e a c h i n gs y s t e m t h a ti s a p p l i c a b l e t ot h ee n v i r o n m e n to f c a m p u s _ w i d en e t w o r k ，w h i c he m b o d i e s t h en e t w o r kt e a c h i n gt h o u g h to f “t a k es t u d e n t sa s t h ec e n t e r ，t a k et e a c h e r sa st h e g u i d a n c e ”i tc a ni m p r o v et h et e a c h i n g se f f i c i e n c ya n d s t u d e n t s e n t h u s i a s m t h es y s t e ma d o p t st h ec u r r e n tp o p u l a rj 2 e es y s t e ms t r u c t u r e ，a n dc o m b i n e sm v c m o d ew i t ht h ej 2 e ef o u rl a y e r s ，w h i c hm a k et h ep e r f o r m a n c e l o g i ca n dt h eb u s i n e s sl o g i c s e p a r a t em u t u a l l y i ti sm o r ec o n v e n i e n tf o rt h ed e v e l o p m e n ta n dt h em a i n t e n a n c eo ft h e s y s t e m ；t h ej b o s s w h i c hi so p e ns o u r c ec o d ea c t sa sa p p l i c a t i o ns e r v e ra n dt h et o m c a ta s w e bs e r v e r ；t h ep a g ep e r f o r m a n c em a i n l yi s i m p l e m e n t e db yt h ej s p ，i ti st h ei n t e r f a c e h b e t w e e ns e r v e ra n du s e r ；t h eb u s i n e s sl o g i cp r o c e s si sr e a l i z e db yt h ee j b c o m p o n e n t s o nt h ec h o i c eo ft h ed a t a b a s e t h e s y s t e m h a su s e dd o m e s t i c d a t a b a s e - - - o p e n b a s e d e v e l o p e db y t h en e u s o f l t h e s y s t e mc u s t o m e r i sd i v i d e di n t ot h r e ek i n d so f ：t e a c h e r ，s t u d e n ta n da d m i n i s t r a t o r t h ec u s t o m e r se n t e rt h e s y s t e m f r o mt h ee n t r a n c e t h r o u g h a c c e s sa u t h o r i z a t i o n ，a n d c o m p l e t e t h ef u n c t i o no p e r a t i o ni nt h e s c o p e t h es y s t e mm a i n l y r e a l i z e das e r i e so f f u n c t i o n s ，w h i c h c o u l di n c l u d et h et e a c h e r s o n l i n e t e a c h i n g ，m u t u a lc o m m u n i c a t i o n ， h o m e w o r k m a n a g e m e n t ，s t u d e n tm a n a g e m e n t ，t h e s t u d e n t s o n l i n e s t u d y ，c o u r s e h o m e w o r k ，o n l i n et e s t ，t h eq u e s t i o na n dd i s c u s s i o n ，a d m i n i s t r a t o r s s y s t e mm a n a g e m e n t ， c u s t o m e r m a n a g e m e n t ，c o u r s em a i n t e n a n c e ，a n n o u n c e m e n tm a n a g e m e n ta n ds oo n t h e i m p l e m e n t a t i o n o ft h es y s t e mi si n t r o d u c e di nd e t a i l ：d e v e l o p m e n to f c o m p o n e n t s ， t h ea c c e s s i n go fd a t ai n f o r m a t i o na n dt h ed e p l o y m e n to ft h es y s t e m i no r d e rt oo p t i m i z e t h eu p l o a df u n c t i o no fd a t ai n f o r m a t i o n t h et f t p p r o t o c o li si m p r o v e d t h ec o n c u r r e n t p e r f o r m a n c eo ft h es y s t e mi s t e s t e db ys i m u l a t i n gh u n d r e d so fc u s t o m e r st oa c c e s st h e s y s t e mc o n c u r r e n t l y f i n a l l yp a r t so f f u n c t i o ni n t e r f a c e si nt h er e a l i z a t i o no ft h es y s t e ma r e g i v e n k e y w o r d s ：n e t w o r kt e a c h i n gs y s t e m ，j 2 e e ，m v cm o d e l ，c o m p o n e n t i 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 完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：叠盎垫 日期： 2 卯r ； 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解济南大学有关保留、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 论文被查阅和借鉴；本人授权济南大学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，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：叠叠蠡 导师签名： 日期：! ! 堕：兰：! f 呔 f 1 1 网络教学概述 1 1 1 网络教学的含义 第一章绪论 随着网络技术、多媒体技术的日臻成熟，传统的黑板加粉笔的教学手段已无法 适应当前大信息量的教学内容需求，为适应2 l 世纪社会经济和科技发展对高素质 创造型人才的需要，必须创造一个在教师指导下的学生自主式学习的环境。迅猛发 展的现代教育技术提供了教学模式改革所必须的技术支持手段，这种新的技术手段 就是网络教学。文献一给出了网络教学的定义，从广义上讲，网络教学【1 】是指将网 络技术作为构成新型学习环境的有机因素，充分体现学习者的主体地位，以探究学 习作为主要学习方式的教学活动。与传统教育相比，网络教学具有开放性、灵活性、 交互性和分散性的特点，它打破了传统、封闭的教学模式，通过基于网络的连接和 多媒体信息的交互，学生可以在任何时间、任何地点，学习任何优秀教师开设的课 程。网络教学使教学材料的展示越来越灵活、形象、生动，是支持新型教师指导下 学生自主式学习方式的最有力工具，因此越来越受到高校教师的青睐。 高校内的网络教学和远程教育存在着很大的差别【1 】： 依赖程度不一样：远程教育因为距离的关系，面授难以实施，因此网络教 学是主要的学习方式；高校教学中面授教学是最重要的教学手段，网络教 学则处于辅助地位。 用户水平不同：远程教育的学习对象是分散的、多层次的：而校内网络教 学的学习对象是集中的、全同制的学生。 运行机制不同：远程教育的网上学习是收费的；校内网络教学是免费的。 网络条件不同：远程教育的学员来自各地，需要不同网络的连接，常受到 网速和带宽的限制；而校内网络教学是在校园宽带高速网中，基本不用考 虑网速和带宽。 1 1 2 网络教学国内外发展状况 发展以互联网为主要手段的现代网络教育己成为一种不可阻挡的发展趋势。国 内外很多大专院校都开展了基于校园网的网络教学，作为传统教学的辅助手段。 美国是世界上高等教育最为发达的国家之一，竞争性和多样化是美国高等教育的 显著特征。美国大学校园计算机应用现状调查是l 由c a s e yg r e e n 博士发起的，从 1 9 9 0 年开始。该项调查对美国大学校园中计算机应用的现状提供了详尽的数据，全面 反映了美国大学校园信息化的发展过程。在2 0 0 2 年北京国际会议上，d r g r e e n 介绍了 这个调查项目【2 1 。从1 9 9 9 年到2 0 0 1 年的调查数据显示：提供“电子商务”服务的学校 在逐渐增加。目前在网上为学生提供的其它服务有网上课程、在线课程注册、网上杂 志和参考资料、网上申请财务资助等。从调查数据看，已有越来越多的学校通过网络 为学生提供越来越多的服务项目。 从2 0 0 0 年到2 0 0 1 年的调查数据显示：使用w e b c t 或b l a c k b o a r d 这样的网络教学系 统的学校也在增加。这表明越来越多的学校开始为在校学生提供网上教学服务。 在2 0 0 1 年底，德国3 5 万所学校全部都拥有了自己的免费互联网接口，实现了 学校全部上网的目标【3 】其中1 4 开设了网络教育课程。 在我国，随着近年来网络的发展和技术的成熟，国内各重点高校、重点高中、各 大公司也都利用网络系统竞相开办网络教学。以清华大学为例【1 】，1 9 9 8 年，清华大学 就开发了网络辅助教学系统进行网络教学；1 9 9 9 年，清华网络学堂丌始在校内运行； 2 0 0 0 年，清华网络学堂丌始全面支持清华大学的远程教学；2 0 0 1 年，新版的清华网络 学章投入使用，为全校师生提供了一个交互式的网络教学环境。 近年来，香港大学购买了w e b c t 作为网络教学平台，以发展校内的网上教学。 与此同时，学校还研发了一批基于信息技术的教学项目，如生物系的“虚拟生物多样 化学校”和英语系的“虚拟英语中心”等。 1 1 3 网络教学的发展趋势 网络教学系统是计算机网络应用的一个崭新领域。网络教学作为教学的辅助手段 适应未来教育的发展，必然对人们的教育观念和教育体制的转变产生深远的影响。网 络教学的未来发展将有以下几个趋势： 2 ( 1 ) 实现实时交互。教学效果的一个关键是教学画面和声音的实时同步传输。教 学画面和声音的实时传送必须是严格同步的，这一方面要求改进网络的带宽和传输速 率，另一方面要求采用新的高效压缩技术。 ( 2 ) 虚拟现实技术。主要是发展虚拟现实实验室，用图形、图像等多媒体形式， 模拟各种实验的全过程，开发出各种软件，既有详细的实验步骤，又有形象生动的人 机界面。使网络教育做到既要虚拟现实，又要结合实际。 ( 3 ) 虚拟教师。运用人工智能等方面的知识，用计算机来模拟教师和学生，在真 实学生学习过程中进行指导，减轻教师的教学负担。 虽然网络教学是教学手段的重大变革，利用多媒体技术和网络技术，具有图、文、 声并茂，交互性强等许多优点，但是它只能作为传授知识的一种手段，而教与学的双 边关系，教师的言传身教，教师教学生如何思考、如何做人，实现教书育人等单靠网 络教学是不能完成的。所以，网络教学作为计算机辅助教学的发展，仍然是教学的辅 助手段，不能完全取代教师、书本等传统的教学方式。 1 2 选题的背景及其意义 校园网作为各高校信息化建设的重要基础设施，在近几年取得了长足的发展 全国大部分高校都已构建了宽带校园网系统。但大多数已开通校园网的院校普遍停 留在校园网使用的初级阶段，其教学功能未能得到很好的应用。为了培养面向2 1 世纪的创造型人才，迫切需要我们改变传统的以教师为中心的教学模式，发展以学 生为中心的自主学习模式。网络环境下的自主学习【4 , 5 1 是指学生利用网络环境提供的 学习支持服务系统，能主动地、有主见地、探索性地学习，充分发挥学生的主观能 动性和创造性。要确保学生自主学习的时问和效果真正得以落实，需要建立一套切 实可行的网络教学与学习系统。 此外，基于b s 结构的w e b 数据库技术、交互式动态网页技术如a s p 、j s p 等 的发展，为构建以校园网为依托的网络教学系统提供了良好的发展契机。充分利用 校园网，应用w e b 开发技术，构建基于w e b 的校园网教学系统，不仅是校园网应 用系统资源建设的急迫任务，也是现代教育技术发展的必然趋势。 通过一个优秀的网络教学系统来开展网络教学，有利于利用有限的资源扩大教 3 育规模。此外，还将有利于完成从以教师为中心的灌输式教育手段到以学生为中心 自主学习教育手段的转换，有利于提高教学质量和办学效率等。 我们所开发的网络教学系统，来源于“世行贷款面向2 1 世纪高等工科院校教学 改革项目”。 1 3 课题的主要内容和创新 1 3 1 课题研究的主要内容 该网络教学系统主要包括四部分。 ( 1 ) 用户注册系统：分为管理员、教颇和学生三种用户，用户身份的确认通过 登录的形式实现，这也是维护系统安全性的一个重要手段。用户在身份得到确认后， 可以进入各自权限的功能予系统。 ( 2 ) 教师教学系统：包括制作课件、公告通知、课程作业、网上答疑和在线论 坛五大功能模块。教师可以远程发布教学内容、上载课件、布置作业、组织单元测 试或考试，同时也可以远程回答学生提出的问题，主持异步讨论，引导学生参与， 激发学生的学习兴趣。 ( 3 ) 学生学习系统：包括在线学习、完成作业、网上自测、在线讨论和课程答 疑五大功能模块。学生可以上网浏览课程内容，在线做作业、进行自我测试，对自 己的作业情况及考试成绩进行查询，当遇到疑难问题时，学生可以向任课教师提问， 或者发邮件给该教师，学生还可以参与异步讨论，发表自己独特的见解。 ( 4 ) 教学管理系统：包括学生和教师档案管理、1 账号管理、课程管理、通知公 告管理、信息反馈管理等模块。 1 3 2 系统的特色与创新 本文重点研究了基于j 2 e e 的网络教学系统1 6 ，立足于校园网环境，面向高等院 校的教学现状和网络发展趋势，在此基础上进行了需求分析和模块的设计，采用 j 2 e e 技术作为系统架构进行丌发。现在系统的主要功能部分都已经开发完成，目前 处于测试阶段，从设计实现到部署应用，本系统都体现了较先进的设计思想，归纳 4 起来，本系统的特色主要有以下几点： 1 采用m v c 模式进行开发，将逻辑表示和业务逻辑相分离，便于软件的维护。 2 在面向校园网应用的教学软件中，率先应用国产数据库系统。 3 本系统有较好的升级和后续开发的空间，可根据用户的需求定制新的模块。 4 采用数据库连接池技术，使得系统可同时容纳的客户数量大大增加，适用于 高校环境的要求。 5 对疆p 协议作了一系列改进，使其适应系统中传输容量大并有可靠性要求 的简单文件传输需要，形成一种新的简单文件传输协议。 1 4 论文的组织结构 本文对网络教学系统所采用的架构、设计模式等进行了研究和讨论，在此基础 上进行了系统的分析、设计和实现。本文的结构安排如下： 第一章，网络教学系统概述。对网络教学系统的发展历程、现状和发展趋势等 进行了介绍。详细论证了开展网络教学的必要性以及开发网络教学系统的意义。 第二章，网络环境下的应用系统层次模型与j 2 e e 体系架构。介绍了两层、三层 以及多层结构，并对j 2 e e 的体系结构、关键技术等进行了研究。在此基础上充 分论证了本系统采用j 2 e e 架构的理由、特点、合理性和先进性。 第三章，组件和m v c 模式。讨论和研究了组件技术和m v c 模式，并进一步给 出了j 2 e e 、组件和m v c 相配合在系统中使用的思路、方法。 第四章，网络教学系统需求分析。通过调查给出系统的需求，对系统的业务流 程进行了分析，采用面向对象思想、运用u m l 方法给出了系统的功能模型。 第五章，网络教学系统设计。介绍了对系统的设计工作，主要包括功能设计、 结构设计、数据库设计以及丌发运行环境设计等。 第六章，网络教学系统的开发与实现。详细描述了系统实现过程中所完成的工 作，重点对系统实现中各种组件的应用丌发，数据访问的实现，系统运行需要 进行的部署以及系统实现中的关键技术进行了详细介绍。 第七章，总结与展望。本章对论文的工作进行了回顾和总结，归纳出了本论文 的主要工作和取得的成果，并对本研究课题今后的进一步研究工作做了展望。 第二章网络环境下的应用系统层次模型与j 2 e e 体系架构简介 2 1 信息系统体系结构的发展 在2 0 世纪8 0 年代后期和9 0 年代早期，几乎所有新的企业应用采纳二层体系 结构( 也称为客户朋务器结构) ；后来企业应用体系结构发展到三层结构；然后是 基于w e b 的体系结构；目前，出现了一种新的四层体系结构。 2 1 1 两层应用体系结构 在应用系统开发的早期，基本上采用客户n 务器模式，从体系结构上讲，一般 采用二层体系结构川。这种体系把应用程序分成两部分：客户和数据库服务器。客 户端提供用户操作界面，接受数据输入，向数据服务器发出数据请求并接受返回的 数据结果；数据服务层接受客户端的数据请求，做出相关处理，并将数据集或处理 结果返回给客户端。体系结构如图2 1 所示。 2 1 2 传统的三层应用体系结构 2 1 两层廊川体系结构 随着网络应用系统规模的不断扩大和软件结构的同趋复杂，系统中客户端和服 务器端的负担也同益繁重，传统两层结构中软件的运行效率、可移植性、互操作性 和可重用性等也都难以满足新的需求，为此人们提出了三层结构f 8 】( 如图2 2 所 示) ，在客户端和服务器端之间增加了一个新的逻辑层应用层，把客户端的业 务逻辑独立出来，并与数据库中存储过程合并在一起，构成了应用层，以提供计算 能力，实现灵活性。 6 业务逻辑层 、 卜 ， 户界面层 一i 数据库 数据存储层 i 服务器 、 2 1 3 基于w e b 的三层体系结构 图2 2 三层应用体系结构 随着因特网的高速发展，传统的三层体系结构的局限越来越明显，这时基于 w e b 的三层体系结构得到了广泛的发展f 9 】。基于w e b 应用的b s 三层结构模型由以 下三部分组成：客户端浏览器，w e b 服务器和应用服务器、数据库服务器。体系结 构如图2 3 所示。 w e b 服务器 、 卜 一 浏览器 ，j 数据库 l 应用服务器l 一 i 服务器 l一 图2 3 基于w e b 的三层体系结构 这种基于w e b 的三层应用体系结构具有很多优点，客户端是浏览器，维护就相 对简单了，客户端与数据库隔离起来，提供了系统的安全性。应用服务层的引入减 少了网络数据流量，提高了数据库响应速度。总的来说，这种结构使应用系统的性 能、安全性、扩展性有了很大的提高，也方便了系统的维护和管理。 2 2j 2 e e 体系架构 2 2 1j 2 e e 概述 j 2 e e 是一种利用j a v a2 平台来简化企业解决方案的丌发、部署和管理相关的复 杂问题的体系结构1 。j 2 e e 技术的基础就是核心j a v a 平台或j a v a2 平台的标准版。 j 2 e e 不仅巩固了标准版中的许多优点，例如“编写一次、随处运行”的特性、方便 存取数据库的j d b c a p i 、c o r b a 技术以及能够在i n t e r n e t 应用中保护数据的安全 7 模式等等，同时还提供了对e j b ( e n t e r p r i s e j a v a b e a n s ) 、j a v as e r v l e t sa p i 、j s p ( j a v a s e r v e rp a g e s ) 以及x m l 技术的全面支持【1 1 1 。 j 2 e e 体系结构提供中间层集成框架用来满足无需太多费用而又需要高可用性、 高可靠性以及可扩展性的应用的需求。它把实现多层结构服务的工作划分为两部 分：开发者实现商业和表达逻辑，以及由j 2 e e 平台提供的标准的系统服务。通过 提供统一的开发平台，j 2 e e 降低了开发多层应用的费用和复杂性，同时提供对现有 应用程序集成强有力支持，完全支持e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ，有良好的向导支持打包 和部署应用，添加目录支持，增强了安全机制，提高了性能。 2 2 2j 2 e e 的优势 j 2 e e 为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的应用系统提供了良好的机制： ( 1 ) 保留现有的i t 资产：应用系统会不断面临新增的或是变化的用户需求， 开发者必须充分利用已有的信息系统，而不是去重新制定全盘方案。j 2 e e 由于获得 了广泛的业界支持，一些重要的“企业计算”领域供应商都对现有的客户提供了不 用废弃已有投资，进入可移植的j 2 e e 领域的升级途径，这就使得j 2 e e 架构可以充 分利用用户原有的投资，保留现有的i t 资产。 ( 2 ) 高效的_ 丌发：j 2 e e 允许开发者把一些通用的、很繁琐的服务端任务交给中 间件供应商来完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上，相应地缩 短了丌发时间。 ( 3 ) 支持异构环境：j 2 e e 能够开发部署在异构环境中的可移植程序。基于j 2 e e 的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。因此设计合理的基于j 2 e e 的程序只需开发一次就可部署到各种平台。 ( 4 ) 可伸缩性：企业必须要选择一种服务器端平台，这种平台应能提供极佳的 可伸缩性去满足那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户。j 2 e e 领域的供应商 提供了广泛的负载平衡策略，能消除系统中的瓶颈，允许多台服务器集成部署。这 种部署可达数千个处理器，实现可高度伸缩的系统，满足未来商业应用的需要。 ( 5 ) 稳定的可用性：i n t e r n e t 的全球化要求服务器端平台必须能全天候运转。 j 2 e e 在被部署到可靠的操作环境中以后可以支持长期的使用。最健壮的系统可达到 8 9 9 9 9 9 的可用性或每年只需5 分钟停机时间。 2 2 3j 2 e e 体系结构 j 2 e e 提供了一种基于组件的方法对企业级应用系统进行设计、开发、装配和部 署。j 2 e e 使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件。以下是j 2 e e 典型的四层结构【1 2 l ： 运行在客户端机器上的客户层组件 运行在j 2 e e 服务器上的w e b 层组件 运行在j 2 e e 服务器上的业务逻辑层组件 运行在e i s 服务器上的企业信息系统层软件。系统结构模型如图2 4 所示。 幽2 4j 2 e e 的四层结构樱型 这种基于组件，具有平台无关性的结构使得j 2 e e 程序的编写很简单，因为业务 逻辑被封装成可复用的组件，并且j 2 e e 服务器以容器的形式为所有的组件提供后 台服务。因此应用程序丌发者不用自己丌发这种服务，可以集中精力解决业务问题。 具体说来，j 2 e e 应用组件可以安装部署到以下几个容器中去：e j b 容器，管理 所有j 2 e e 应用程序中企业级b e a n 的执行；w e b 容器，管理所有j 2 e e 应用程序中 j s p 页面和s e r v l e t 组件的执行：应用程序客户端容器，管理所有j 2 e e 应用程序中 应用程序客户端组件的执行；a p p l e t 容器，是运行在客户端机器h 的 v t l o k 涮觜巽 n j a v a 插件的结合。 9 2 2 4j 2 e e 核心技术 j 2 e e 平台由一整套服务、应用程序接口和协议构成，它对开发基于w e b 的多 层应用提供了功能支持，以下列出了j 2 e e 的技术规范【1 4 】。 ( 1 ) j d b c ( j a v ad a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ) ：是j 2 e e 中用来访问数据库的技术。 利用j d b ca p i 可以在j 2 e e 平台和数据库之间建立连接，它为访问不同的数据库 提供了一种统一的途径。在e j b 、j s p 、s e r v l e t 中都可以使用j d b c 对数据库进行 各种操作，比如查询、修改、存储、管理事务等。 ( 2 ) j n d i ( j a v an a m ea n dd i r e c t o r yi n t e r f a c e ) ：j n d ia p i 被用于执行名字和目 录服务。它提供了一个标准的a p i 来访问任何类型的目录。同时他还为我们提供了 在网络上存储和检索j a v a 对象的能力。 ( 3 ) e i b ( e n t e r p r i s ej a v ab e a n ) ：e j b 运行于j 2 e e 服务器中，用来实现商业逻 辑和企业计算。它为构建分布式、面向对象的企业应用程序提供了标准的组件体系 结构。e j b 组件具有可伸缩性、事务性及多用户安全性的特点。e j b 2 0 规范定义了 三种e j b ：会话b e a n ( s e s s i o nb e a n ) 、实体b e a n ( e n t i t yb e a n ) 和消息驱动b e a n ( m e s s a g e d r i v e nb e a n ) 。 ( 4 ) r m i ( r e m o t em e t h o di n v o k e ) ：r m i 就是调用一个远程对象上远程接口的 一种方法的操作。它是一种被e i b 使用的更低层的协议，它使用序列化方式在客户 端和服务器端的对象之间传递数据。 ( 5 ) j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) ：j s p 页面由h t m l 代码和嵌入其中的j a v a 代码所 组成。服务器在页面被客户端所请求以后对这些j a v a 代码进行处理，然后将生成的 h t m l 页面返回给客户端的浏览器。 ( 6 ) j a v as e r v l e t ：j a v as e r v l e t 是一段用来扩展w e b 服务器功能的程序，可以看 作是服务器端的j a v aa p p l e t 。s e r v l e t 提供了一种可移植的、独立于平台和w e b 服 务器的传递动态内容的方法。它从客户接收请求，动态生成响应，然后发送一个包 含h t m l 或x m l 文档的响应给客户。 ( 7 ) x m l ( e x t e n s i b l e m a r k u pl a n g u a g e ) ：x m l 是一种可以用来定义其它标记 语言的语言。x m l 的发展和j a v a 是相互独立的，但它和j a v a 具有的相同目标即平 台独立性。 ( 8 ) j m s ( j a v a m e s s a g es e r v i c e ) ：j m s 是用于和面向消息的中间件相互通信的 应用程序接口。支持点对点和发布订阅式的消息传递模型。 ( 9 ) j t a ( j a v at r a n s a c t i o ns e r v i c e ) ：事务是一些不可分割的工作单元。只有该 单元内的所有动作全部得到执行时，它才会被提交。事务可以使应用程序组件提供 者从错误恢复和多用户编程这些复杂的问题中解脱出来，从而简化应用程序的开 发。j t a 事务能够跨越多个组件和资源管理器。 ( 1 0 ) j a v a m a i l ：j a v a m a i l 是j 2 e e 中用来发送em a i l 的一组a p i 。j a v a m a i la p i 提供了一系列组成电子邮件系统的抽象类和接口。这些抽象类和接口支持消息存 储、格式和传输的许多不同的实现。此外，j a v a m a i l 还包含实现广泛使用的i n t e r n e t 邮件协议和r f c 8 2 2 、r f c 2 0 4 5 标准的具体子类。 ( 1 1 ) j a a s ( j a v aa u t h e n t i c a t i o na n da u t h o r i z a t i o ns e r v i c e ) ：基于j a a s 的安全 服务可以保证只有授权的用户才可以访问资源。这种访问控制包括两步：一是认证， 典型的做法就是通过登录，即用户提供认证数据( 如用户名和密码) 来建立其身份； 二是授权，授权是以安全角色的概念为基础的，仅当通过认证的用户处于相应的安 全角色时，它才被允许访问特定的资源。 1 1 3 1 组件技术 3 l 1 组件的概念和特点 第三章组件和m v c 模式 组件是一个可重用软件构件：一个预先构建的封装的代码模块，它能够与其他 组件或是硬编码一道很快地生成定制的应用程序。组件有一些公认的特点：即插即 用，组件可以方便地集成于系统中，不用修改代码，也不用重新编译；以接口为核 心，组件接口描述了组件对外提供的服务，组件和组件之间、组件和客户之间同时 通过接口进行交互，组件一旦发布，就能通过定义的接口来提供合理的、一致的服 务；标准化，组件的接口必须严格地标准化，目前主要的标准有m i c r o s o f t 的 c o m d c o m ，j a v a 的j a v a b e a n 和e j b ，o m g 组织的c o r b a 。 组件在功能上的离散性和精确定义性，使得我们可以像搭积木似的“搭建”软 件系统，实现软件的大粒度复用，缩短开发周期，提高开发效率和质量，降低维护 成本。 组件和对象在概念上有类似之处，组件与调用它的其它应用程序一起构成容器： 一个组件可以简单如单一的类，也可以提供完整功能的服务。在调用组件时无需用 到它的源代码。组件有一个与平台无关的预定义好的调用接口。与对象不同，它是 在更高的抽象级中设计的、组件问的耦合松散。利用现有的组件，我们可以通过它 的接口构建更大的应用程序。对象表示逻辑抽象的实例，组件表示存在于比特世界 的物理抽象。对象可以拥有属性和操作，而组件只能通过接口访问操作。 3 1 2j 2 e e 应用组件 在分布式企业级应用环境中，可以采用分布式组件模型来进行软件设计，分布 式组件模型为分布式和基于组件的软件开发提供了一个基础平台。j 2 e e 规范定义了 下列组件【1 5 】： ( 1 ) 客户组件应用客户和a p p l e t 。j 2 e e 应用既可以基于w e b ，也可以不 基于w e b 。不基于w e b 的组件就是当前普通客户服务器应用的扩展。在基于w e b 的j 2 e e 应用中，在客户机上执行应用客户。对于基于w e b 的j 2 e e 应用，w e b 浏 览器会把w e b 页和a p p l e t 下载到客户机上。 ( 2 ) w e b 组件j a v as e r v l e t 和j s p 页面。j 2 e ew e b 组件就是j s p 页面或 s e r v l e t 。s e r v l e t 是动态处理请求并形成应答的j a v a 类。j s p 页面是基于文本的文档。 其中包括静念内容和产生动态内容的j a v a 代码片断。 ( 3 ) 业务组件企业j a v ab e a n 组件。业务层代码的逻辑用来满足业务领域 的需求，出运行在业务层上的e j b 进行处理。 3 1 3e j b 组件 e j b 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【1 6 】。使用e j b 结构编写的应用程序具有可扩展性、交互性及多 用户安全特性。这些应用只需写一次，就可以发布到支持e j b 规范的服务器平台上。 e j b 组件有三种类型【1 7 , 1 8 ：会话b e a n 、实体b e a n 、消息驱动b e a m , 其中会话 b e a n 分为有状态和无状态两种：多用户时，无状态会话b e a n 运行效率高于有状态 b e a n 。 无状态会话b e a n 无状态会话b e a n 不能维持一个调用客户的状态，当方法执行完，状态不会被 保持。状态是实例变量使用的数值。无状态会话b e a n 并不是说不能保持状态，而 是不能在多个方法调用之问保持状态。在调用完成后，无状态会话b e a n 被立即释 放到缓冲池中，所以无状念会话b e a n 具有很好的伸缩性，可以支持大量用户的调 用。 有状态会话b e a n 有状态b e a n 可以一对一地维持每个调用客户的状态，并且在不同的方法调用中 维持这个状态。客户的状念在会话b e a n 的实例变量中维护，要生成状