（计算机应用技术专业论文）基于net的铁路电子巡更系统的设计与实现.pdf

中文摘要 社会的进步与发展要求各行业的管理工作日趋规范化和科学化。许多行业为 了确保安全生产都开展了巡检工作，也要求对巡检工作实行规范化管理。铁路巡 线是一项非常重要的工作，事关铁路运输的安全。自动控制技术的发展使得巡检 工作的规范化管理切实可行，铁路电子巡更系统应运而生。本文以实际项目为背 景，阐述铁路运输安全的现代化管理建设中，电子巡更系统的设计与实现。 论文首先分析和研究了n e t 技术、m v c 设计模式、u l v l l 建模方法等软件开发 技术，接着，进行了项目的用户需求分析、系统的网络拓扑结构、系统的架构设 计和详细设计的介绍。最后，本文详细描述了此系统中巡线管理系统的功能模块 的实现和测试等方面的内容。本项目采用m v c 的设计模式，并利用a s p n e t 技术 结合c # 编程加以实现。 目前该项目已经投入使用，经过近半年的应用，系统性能稳定，用户界面友 好，使用方便，用户对系统的满意程度颇高。今后，随着用户对系统要求的不断 扩大，新的需求，新的变更将不断出现，系统也将随着这些变更的出现而不断地 完善，相信在新技术和新方法的依托下，此系统将逐渐走向完善成熟。 关键词：电子巡更系统n e tm v c a b s t r a c t w i t ht h ep r o g r e s sa n dd e v e l o p m e n to fs o c i e t y , v a r i o u sk i n d so fi n d u s t r i e sw e r e r e q u i r e dt om a n a g et h ec o m p a n yi nm o r es t a n d a r d i z e da n ds c i e n t i f i cs t y l e m a n y i n d u s t r i e si no r d e rt oe n s u r es a f e t yi np r o d u c t i o nh a v et oc a r r yo u ti n s p e c t i o nw o r k a n di m p l e m e n ts t a n d a r d i z e dm a n a g e m e n t t h ep a t r o lo fr a i l w a yl i n ei sav e r y i m p o r t a n tw o r kt h a ti th a sab e a r i n go nt h es a f e t yo f r a i lt r a n s p o r t a u t o m a t i cc o n t r o l t e c h n o l o g yg a v er i s et ot h ei n s p e c t i o nw o r ko ft h es t a n d a r d i z e dm a n a g e m e n t ，s or a i l e l e c t r o n i cp a t r o l s y s t e mc a m ei n t ob e i n g t h e a r t i c l et a k e sr e a l i s t i ci t e ma s b a c k g r o u n d ，w h i c he l a b o r a t e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fe l e c t r o n i cp a t r o l s y s t e mi nt h em a n a g e m e n to fr a i lt r a n s p o r ts a f e t yi nm o d e r n i z a t i o nc o n s t r u c t i o n t h ep a p e rf i r s t l ya n a l y z e da n ds t u d i e dt h e n e tt e c h n o l o g y , m v cd e s i g n p a t t e r n ，u m lm o d e l i n gm e t h o da n ds oo nw h a ti s t h es o f t w a r ed e v e l o p m e n t t e c h n o l o g y s e c o n d l yt h i sp a p e rh a sc a r r i e do nt h eu s e rr e q u i r e m e n ta n a l y s i so ft h e p r o j e c t , t h et o p o l o g ys t r u c t u r eo ft h en e t w o r k , o u t l i n ed e s i g na n dd e t a i l e dd e s i g no f t h es y s t e me t c f i n a l l y , t h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h er e a l i z a t i o no fs y s t e mf u n c t i o na n d t e s t i n gi nd e t a i l t h i sp r o j e c tu s e sm v cd e s i g np a t t e r n ，a n du s i n gt h ea s e n e t t e c h n o l o g yu n i f i e st h ec # t or e a l i z e a tp r e s e n tt h i sp r o j e c ti sa l r e a d yo p e r a t i o n a l a f t e rn e a rh a l fy e a ra p p l i c a t i o n ， t h es y s t e mp e r f o r m a n c ei ss t a b l e ，t h er i s e ri n t e r f a c ei sf r i e n d l y , e a s yt oo p e r a t e t h e u s e ri s q u i t es a t i s f i e dw i t ht h es y s t e m f r o mn o wo n ，a l o n gw i t hu s e r sr e q u i r e m e n t u n c e a s i n ge x p a n s i o n ，t h en e wr e q u i r e m e n t , t h en e wc h a n g ew i l la p p e a r , t h es y s t e m w i l la l s or e n e wa l o n gw i t ht h e s ec h a n g ea p p e a r a n c e ，r u s ti nn e wt e c h n i c a la n du n d e r n e wm e t h o db a c k i n g ，t h i ss y s t e mg r a d u a l l yw i l lm o v et o w a r d sm a t u r e l y k e yw o r d s ：e l e c t r o n i cp a t r o ls y s t e m n e tm v c 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得苤鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 0 l 以) c 最签字日期：1 竹7 年，月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解墨鲞盘鲎有关保留、使用学位论文的规定。 特授权叁鲞态鲎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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：二- 1 1 弓倾 导师签名： 签字日期： 尹年，月，e l 签字日期。夕引月，阳 第一章绪论 第一章绪论 1 1 课题的研究背景和意义 社会的进步与发展要求各行业的管理工作日趋规范化和科学化。许多行业为 了确保安全生产都开展了巡检工作，也要求对巡检工作实行规范化管理，以提高 巡检人员的责任心，及时消除安全隐患，防患于未然。自动控制技术的发展使得 巡检工作的规范化管理成为可行，电子巡更系统应运而生n 】。 电子巡更系统借用现代化和科学化的管理检测手段，采用有线通信方式，利 用数据库与网络等诸多技术对采集的数据信息进行处理，实现了巡线巡检工作的 科学化、规范化和自动化管理，做到了安全防患，是各行业进行安全管理的保障。 铁路巡线是一项非常重要的工作，事关铁路运输的安全。为了确保列车第六 次提速后的运行安全，完善对铁路巡线人员管理，杜绝对巡线人员和巡检人员无 法科学准确地考核监控的现象，保证辖区内线路完好率，做到问题线路及时报警 和修复，提高铁路电子巡更系统工作的规范化及科学管理水平。 1 1 1 电子巡更系统发展 管理部门在特定的区域安排专门的管理人员定时定点地进行巡视检查，我们 称之为巡更。为了使管理者更有效、方便地对特定的区域进行管理，在安防管理 领域里产生了电子巡更系统。电子巡更系统从2 0 世纪9 0 年代进入中国，其类型大 致可以分为：在线式电子巡更系统和离线式电子巡更系统。 在线式电子巡更系统是在一定的地区范围内进行综合布线，将巡更机设置在 一定的巡更点上，巡更人员携带信息钮或信息卡，按布线的范围进行巡视检查。 管理者只需要在中央监控室就可以看到巡更人员所走的巡更路线，到达巡更点的 时间以及一些相关信息。如果巡更人员发生意外，没有读卡时，监控中心可以快 速核查，及时处理突发事件。由于在线式可以实现实时控制，因此，在对一些对 巡更要求特别严格或巡更工作有一定危险性的地方，都比较适合使用在线式的电 子巡更系统。 但是在线式电子巡更系统的缺点是施工量很大、成本较高，容易受到温度、 湿度以及布线范围的影响，安装维护也比较麻烦：而且对已经装修好的建筑而言， 要重新进行配置也显得较为困难。另外，室外安装的传输线路也容易遭受人为或 自然的破坏，需设置专人值守，并实时监控电脑，系统维护费用较高。 第一章绪论 鉴于在线式电子巡更系统存在以上的缺点，到九十年代中后期，一些厂商推 出了离线式电子巡更系统。这种电子巡更系统与在线式电子巡更系统相比，优点 在于易于携带，无需布线，安装简单，不受温度、湿度的影响。 离线式电子巡更系统又分为接触式和非接触式两种。 接触式巡更系统，也叫信息钮式巡更产品，它是利用美国d a l l a s 公司的 t o u c h l i i o m e r y 技术和b u t o n 技术。其工作程序是在巡更点上安装信息钮( 也叫 t b u t o n ，t m 卡) 巡更人员巡更时，手持巡更机到各个巡更点，在信息钮上触碰一 下，巡更机便读取了信息钮中的数据。完成整个巡更任务以后，巡更人员回到监 控中心，管理人员通过软件把手持巡更机内存储的信息传回到电脑，对巡更数据 进行分析并生成打印报表，以备查验。t m 卡的优点在于它的号码是全球唯一的， 不受电磁干扰，识读无误差。另外，它的物理性能十分坚固，不怕雨雪，耐高低 温、耐腐蚀性能优越，一般在恶劣的环境下非常适用。 但是由于这种系统需要“接触 ，因此一些弊端就显现出来了：一是巡更机 与信息钮必须非常准确地接触才能够读取信息，操作起来很不方便，尤其是在晚 上，光线不好，不易找准信息钮：二是信息钮外露的金属外壳容易受污染，造成 接触不良，导致不能有效地采集信息：三是外露的信息钮容易遭到人为的或自然 的破坏。 非接触式巡更系统主要是射频识别技术( r f i d ) 在电子巡更系统上的应用。它 的优点是读取数据不需要接触信息钮，当巡更人员到达巡更点的时候，只要将巡 更机靠近信息钮，巡更机就能自动探测到巡更点的信息，并自动记录下来。由于 信息钮不需要接触，信息钮可埋入隐蔽性较高的物体( 如墙内) ，这样就让别有用 心的人无法知道巡更的地点，从根本上解决了信息钮容易被破坏的问题。 1 2 电子巡更系统的应用 电子巡更系统的应用领域十分广泛，目前电子巡更系统已经应用在中国铁 路、军队、公安、邮政、电信、电力、移动、粮库、石油、公交、高速公路、企 事业及商业城、酒店、科技大厦，小区物业管理等各行各业。 近几年，电子巡更系统还在不断地发展，总体来说它的发展趋势可以归纳为 以下三个方面曙1 ： 第一，多功能化成为亮点。 市场上主流巡更机的外形设计比过去更加轻巧美观；在外观上也进行了人性 化的流线型设计；功能上也有了加强。 第一章绪论 第二，迈向高端巡检管理。 巡检市场正在向更广泛的范围发展：例如移动光缆巡检、移动通信基站巡检、 铁路路基巡查、电力线路巡检、输油管道巡检、公安巡检、巡逻管理，城市基础 设施( 水、电、煤、燃气等) 巡查检修和大型机电设备的抄表型巡检等。 第三，参与国际竞争。 中国的电子巡更市场经历了早期的大小企业争相竞争、市场秩序混乱的时 期，拥有国内的市场份额已不再是主流企业的唯一目标，己有先行者将国外市场 纳入了他们的下一步计划。 1 3 论文工作与组织 为了确保列车第六次提速后的运行安全，北京铁路公安局加强辖区内铁路巡 线人员管理，保证辖区内线路完好率，做到问题线路及时报警和修复，特委托天 津光电高瑞电子有限公司开发了铁路电子巡更系统( 以下简称为“本系统 ) 。 本系统由巡线管理软件、电子标签、巡线器、数据转发器、客户端计算机和服务 器计算机等几个部分组成。本系统是面向北京铁路公安局及其辖属的公安处、派 出所的多级网络应用系统。本人参与了其中巡线管理软件部分的开发。巡线管理 软件在各级管理部门需实现的功能如下： ( 1 ) 数据上传：各站段采集的巡检数据已经下载并存储到数据转换器内，通 过嵌入有调制解调功能芯片的通信座，利用网络传输实现数据转换器与计算机之 间的数据通信，并将巡线数据从各个派出所继续上传到上一级部门的数据库中。 ( 2 ) 巡线状态：将已经录入到服务器数据库中的巡线数据进行分析处理，并 通过客户端软件即可查看巡线状态，判定巡线人员的巡线进度和核查是否存在漏 检情况。页面以辖区线路直观展示各线路当天巡线进度状态。对已经巡检过的线 路用绿色标记，未巡检的线路用蓝色标记，漏检的检测标签再地图上用明显标记 显示。用户点击地图上的相关区域( 公安处、派出所、派出所管辖路段、车站) ， 系统显示该区域内的巡检数据信息。操作人员可以完成地图的放大、缩小操作， 检索定位管辖区域，巡线线路，察看巡线状态。 ( 3 ) 查询统计：用户权限分公安局、公安处以及派出所三级，不同权限级别 的用户可根据各自不同的查询条件进行标签及巡线信息的过滤和查询。查询结果 可以显示统计数据和明细数据。统计数据是指：各巡查点在指定时间内的应巡查 次数、实际次数和漏巡次数等；明细数据是指：各巡查点在指定时间内每次巡查 的时间。 ( 4 ) 设备管理：主要负责维护公安处管辖区内给各个站段和派出所发放的巡 第一章绪论 线器、数据转发器及巡线点标签的登记与发放工作，并能够维护设备的登记类型。 ( 5 ) 系统管理：主要进行系统的访问账号维护；用户权限分配；用户信息维 护；公安局、公安处、派出所、车站和线路信息的维护。 ( 6 ) 巡线管理：主要负责记录电子标签对应线路、所属车站、标签编号、 位置描述和地点标注等相关信息。 ( 7 ) 考核管理：主要负责记录考核的发布人、发布标题、发布内容和发布 时间等相关信息。 本系统软件的开发应用，极大地调动了巡线工作人员的工作积极性。发挥“电 子督察的作用，将巡线工作置于现代科学技术的监督之下，通过科学、严格、 有效的考核，彻底改变了“巡与不巡一个样，巡多巡少一个样，巡与不巡没人知 道”的被动局面，激发了巡线工作人员的工作自觉性和主动性，确保了各项安全 工作切实落到实处。将安全隐患消灭在萌芽中。 本系统软件的开发应用，更科学的考核巡查人员的工作业绩，巡线纪录为管 理者更科学的考核巡检人员提供客观依据。 本系统软件的开发应用，实现了铁路巡线管理工作的高度自动化，让巡线管 理更规范，更科学，更容易! 同时也提高中国铁路管理形象，实现无纸化办公， 改善办公环境。 本文以实际工程项目为背景，从软件开发的角度分析了北京铁路公安局巡线 管理系统软件的开发与实施。全文共分为五章，主要内容如下： 第一章绪论，简要介绍了电子巡更系统的应用现状及其发展趋势，为本文后 面的内容提供了必要的研究背景。概述了本论文开发的电子巡更系统功能，给出 论文的组织结构 第二章相关技术，分别介绍n e t 框架的原理与技术、目前流行的m v c 设 计模式和统一建模语言u m l 技术，这些内容为以后章节的介绍打下了坚实的理 论基础。 第三章系统分析与设计，介绍基于n e t 的铁路电子巡更系统的总体设计方 案，以对用户的需求分析为理论基础，介绍了系统的架构以及巡线管理软件部分 的功能结构图及其功能分析设计；给出了巡线管理软件部分的详细设计。 第四章系统实施与测试，着重介绍巡线管理软件的三层模式开发下的部分代 码设计及功能实现；并给出巡线管理软件测试方案。 第五章总结与展望，介绍了系统中目前存在的不足以及作者对系统未来优化 和改进的目标。 第二章相关技术简介 2 1 n e t 框架 第二章相关技术简介 n e t 是微软提供的平台及设备无关的软件开发模型。n e t 是创建和运行下 一代w i n d o w s 和w e b 应用程序的平台，其简化了w e b 应用程序的开发。n e t 核心技术是：n e tf r a m e w o r k 、n e t 企业服务器、模块构建服务、v i s u a l s t u d i o n e t 。其中n e tf r a m e w o r k 是一个用于创建、开发和运行w e b 服务及应 用程序的平台，是n e t 平台的基础。 n e tf r a m e w o r k 是一个跨平台的平台，现如今，不仅可以看到计算机机上 的n e tf r a m e w o r k ，在诸如p d a 等手持设备上也可以看到它的存在，n e t f r a m e w o r k 支撑着多种语言，包括c # ，v b ，v c 等。 2 1 1a s p n e t a s p n e t 是n e tf r a m e w o r k 的一部分，w e b 窗体是a s p n e t 的基础。 a s p n e t 是m i c r o s o f t 新一代的w e b 编程模型，围绕着w e b 控件和事件处理程 序来建立，具有语言和浏览器独立性【3 1 。 a s p n e t 完全基于模块与组件，具有更好的可扩展性与可定制性，数据处 理方面更是引入了许多激动人心的新技术，正是这些具有革新意义的新特性，让 a s p n e t 远远超越了a s p ，同时也提供给w e b 开发人员更好的灵活性，有效缩 短了w e b 应用程序的开发周期。a s p n e t 与w i n d o w s2 0 0 0s e r v e r a d v a n c e d s e r v e r 的完美组合，为中小型乃至企业级的w e b 商业模型提供了一个更为稳定， 高效，安全的运行环境【4 】o a s p n e t 提供许多比现在的w e b 开发模式强大的的优势【5 】。 执行效率的大幅提高 世界级的工具支持 强大性和适应性 简单性和易学性 高效可管理性 多处理器环境的可靠性 自定义性和可扩展性 第二章相关技术简介 2 1 2a d o n e i a d o n e t 是m i c r o s o f t 公司在n e t 平台下提出的新的数据库访问模型， a d o n e t 为n e t 构架提供了优化的数据访问模型，和基于c o m 的a d o 是完全两样 的数据访问方式。它是一个全新的数据访问模型哺儿刀： a d o n e t 遵循更通用的原则，不再仅仅专门面向数据库。 a d o n e t 集合了所有允许数据处理的类，这些类表示具有典型数据库功 能( 如索引、排序和视图) 的数据容器对象。 a d o n et 是n e t 数据库应用程序的权威解决方案，而且从总体设计上 来看，它不和a d o 模型那样以数据库为中心一样，而采纳了以数据为中 心的原则，例如，在a d o 中，开发人员惯于使用游标从数据库中抽取表 的记录，但a d o n e t 不支持游标的显式实现，它提供了新的编程接口从 数据源中抽取数据。这是a d o n et 的一大特点。 a d o n e t 能够编写对数据库服务器中的数据进行访问和操作的应用程序，并 且易于使用、高速度、低内存支出和占用磁盘空间较少，支持用于建立基于客户 端服务器和w e b 的应用程序的主要功能。 a d o n e t 为我们提供了两种数据访问的模式哺1 ：一种为连接模式，另_ 种为非 连接模式。运用过a d o 技术的编程人员对前一种模式应该是非常熟悉的，而后一 种模式则是a d o n e t 中才具有的。相比于传统的数据库访问模式，非连接的模式 为我们提供了更大的可升级性和灵活性。在该模式下，一旦应用程序从数据源中 获得所需的数据，它就断开与数据源的连接，并将获得的数据以x m l 的形式存放 在主存中。在应用程序处理完数据后，它再取得与原数据源的连接并完成数据的 更新工作。 2 2m v c 设计模式简介 近年来，随着企业和用户对软件质量和开发效率要求的不断增加，新的平台， 新的技术，新的方法不断充斥到软件开发领域。m 、，c 程序开发模式作为一种崭新 的软件开发思想已经被越来越多的软件设计人员所接受，不仅因为它是一种最先 进的新颖的计算机程序设计思想，最重要的是这种新的思想更接近人的思维活 动，人们利用这种模式进行程序设计，可以极大限度地提高编程能力，减小软件 维护的开销。 m v c 由t r y g v er e e n s k a u g 提出，首先被应用在s m a li t a l k - 8 0 环境中，是许 多交互和界面系统的构成基础。m v c 结构是为那些需要为同样的数据提供多个视 第二章相关技术简介 图的应用程序而设计的，它很好的实现了数据层与表示层的分离。m v c 作为一种 开发模型，通常用于分布式应用系统的设计和分析中，以及用于确定系统各部分 间的组织关系。对于界面设计可变性的需求，m v c ( m o d e l v i e w - c o n t r o l l e r ) 把交 互系统的组成分解成模型、视图、控制器三种部件。 视图部件把表示模型数据及逻辑关系和状态的信息以特定形式展示给用户。 它从模型获得显示信息，对于相同的信息可以有多个不同的显示形式或视图。 控制器部件是处理用户与软件的交互操作的，其职责是控制提供模型中任何 变化的传播，确保用户界面与模型间的对应联系；它接受用户的输入，并将输入 反馈给模型，进而实现对模型的计算控制，是使模型和视图协调工作的部件。 模型部件保存由视图显示，由控制器控制的数据；它封装了问题的核心数据、 逻辑和功能的计算关系，它独立于具体的界面表达和i o 操作。 模型、视图与控制器的分离，使得一个模型可以具有多个显示视图。如果用 户通过某个视图的控制器改变了模型的数据，所有其它依赖于这些数据的视图都 应反映到这些变化。因此，无论何时发生了何种数据变化，控制器都会将变化通 知所有的视图，导致显示的更新。这实际上是一种模型的变化一传播机制嘲。 2 2 1m v c 的优点 m v c 的优点体现在以下几个方面： ( 1 ) 可以为一个模型在运行时同时建立和使用多个视图。变化一传播机制 可以确保所有相关的视图及时得到模型数据变化，从而使所有关联的视图和控制 器做到行为同步。 ( 2 ) 视图与控制器的可接插性。允许更换视图和控制器对象，而且可以根 据需求动态的打开或关闭、甚至在运行期间进行对象替换。 ( 3 ) 模型的可移植性。因为模型是独立于视图的，所以可以把一个模型独 立地移植到新的平台工作。需要做的只是在新平台上对视图和控制器进行新的修 改。 ( 4 ) 潜在的框架结构。可以基于此模型建立应用程序框架，不仅仅是用在 设计界面的设计中。 2 2 2w c 模式设计的不足之处 m v c 的不足体现在以下几个方面： ( 1 ) 增加了系统结构和实现的复杂性。对于简单的界面，严格遵循i v i v c ，使 模型、视图与控制器分离，会增加结构的复杂性，并可能产生过多的更新操作， 第二章相关技术简介 降低运行效率。 ( 2 ) 视图与控制器间的过于紧密的连接。视图与控制器是相互分离，但确 实联系紧密的部件，视图没有控制器的存在，其应用是很有限的，反之亦然，这 样就妨碍了他们的独立重用。 ( 3 ) 视图对模型数据的低效率访问。依据模型操作接口的不同，视图可能 需要多次调用才能获得足够的显示数据。对未变化数据的不必要的频繁访问，也 将损害操作性能。 ( 4 ) 目前，一般高级的界面工具或构造器不支持m v c 模式。改造这些工具 以适应m v c 需要和建立分离的部件的代价是很高的，从而造成使用m v c 的困难。 2 2 3 n e t 下w c 模式的实现 n e t 下m v c 模式的实现n 阳。a s p n e t 提供了一个很好的实现这种经典设计模 式的类似环境。开发者通过在a s p x 页面中开发用户接口来实现视图；控制器的 功能在逻辑功能代码( c s ) 中实现；模型通常对应应用系统的业务部分。在 a s p n e t 中实现这种设计而提供的一个多层系统，较经典的a s p 结构实现的系统 来说有明显的优点。将用户显示( 视图) 从动作( 控制器) 中分离出来，提高了 代码的重用性。将数据( 模型) 从对其操作的动作( 控制器) 分离出来可以让程 序员设计一个与后台存储数据无关的系统。就m v c 结构的本质而言，它是一种解 决耦合系统问题的方法。 视图 视图是模型的表示，它提供用户交互界面。使用多个包含单显示页面的用户 部件，复杂的w e b 页面可以展示来自多个数据源的内容，并且网页人员，美工能 独自参与这些w e b 页面的开发和维护。 在a s p n e t 下，视图的实现很简单。可以像开发w i n d o w s 界面一样直接在集 成开发环境下通过拖动控件来完成页面开发。本文中介绍每一个页面都采用复合 视图的形式即：一个页面由多个子视图( 用户部件) 组成；子视图可以是最简单 h t b i l 控件、服务器控件或多个控件嵌套构而成的w e b 自定义控件。页面都由模 板定义，模板定义了页面的布局，用户部件的标签和数目，用户指定一个模板， 平台根据这些信息自动创建页面。针对静态的模板内容，如页面上的站点导航， 菜单，友好链接，这些使用缺省的模板内容配置；针对动态的模板内容( 主要是 业务内容) ，由于用户的请求不同，只能使用后期绑定，并且针对用户的不同， 用户部件的显示内容进行过滤。使用由用户部件根据模板配置组成的组合页面， 它增强了可重用性，并原型化了站点的布局。 视图部分大致处理流程如下：首先，页面模板定义了页面的布局；页面配置 第二章相关技术简介 文件定义视图标签的具体内容( 用户部件) ；然后，由页面布局策略类初始化并 加载页面；每个用户部件根据它自己的配置进行初始化，加载校验器并设置参数， 以及事件的委托等；用户提交后，通过了表示层的校验，用户部件把数据自动提 交给业务实体即模型。 这一部分主要定义了w e b 页面基类p a g e b a s e ；页面布局策略类p a g e l a y o u t ， 完成页面布局，用于加载用户部件到页面；用户部件基类u s e r c o n t r 0 1 b a s e 即用 户部件框架，用于动态加载检验部件，以及实现用户部件的个性化。为了实现 w e b 应用的灵活性，视图部分也用到了许多配置文件例如：置文件有模板配置、 页面配置、路径配置、验证配置等。 控制器 为了能够控制和协调每个用户跨越多个请求的处理，控制机制应该以集中的 方式进行管理。因此，为了达到集中管理的目的引入了控制器。应用程序的控制 器集中从客户端接收请求( 典型情况下是一个运行浏览器的用户) ，决定执行什 么商业逻辑功能，然后将产生下一步用户界面的责任委派给一个适当的视图组 件。 用控制器提供一个控制和处理请求的集中入口点，它负责接收、截取并处理 用户请求；并将请求委托给分发者类，根据当前状态和业务操作的结果决定向客 户呈现的视图。在这一部分主要定义了h t t p r e q d i s p a t c h e r ( 分发者类) 、 h t t p c a p t u r e ( 请求捕获者类) 、c o n t r o l l e r ( 控制器类) 等，它们相互配合来完成 控制器的功能。请求捕获者类捕获h t t p 请求并转发给控制器类。控制器类是系 统中处理所有请求的最初入口点。控制器完成一些必要的处理后把请求委托给分 发者类；分发者类分发者负责视图的管理和导航，它管理将选择哪个视图提供给 用户，并提供给分发资源控制。在这一部分分别采用了分发者、策略、工厂方法、 适配器等设计模式。 为了使请求捕获者类自动捕获用户请求并进行处理，a s p n e t 提供低级别的 请求响应a p i ，使开发人员能够使用n e t 框架类为传入的h t t p 请求提供服 务。为此，必须创作支持s y s t e m w e b i h t t p h a n d l e r 接口和实现 p r o c e s s r e q u e s t ( ) 方法的类即：请求捕获者类，并在w e b c o n f i g 的 节中添加类。a s p n e t 收到的每个传入h t t p 请求最终由实现 i h t t p h a n d l e r 的类的特定实例来处理。i h t t p h a n d l e r f a c t o r y 提供了处理 i h t t p h a n d l e r 实例u r l 请求的实际解析的结构。h t t p 处理程序和工厂在 a s p n e t 配置中声明为w e b c o n f i g 文件的一部分。a s p n e t 定义了一个 配置节，在其中可以添加和移除处理程序和工厂。子目录继承 h t t p h a n d l e r f a c t o r y 和h t t p h a n d l e r 的设置。h t t p 处理程序和工厂是 第二章相关技术简介 a s p n e t 页框架的主体。工厂将每个请求分配给一个处理程序，后者处理该请求。 例如，在全局m a c h i n e c o n f i g 文件中，a s p n e t 将所有对a s p x 文件的请求映 射到h t t p c a p t u r e 类： 模型 m v c 系统中的模型从概念上可以分为两类：系统的内部状态和改变系统状态 的动作。模型是所有的商业逻辑代码片段所在。在这里，主要介绍业务实体对象 和业务处理对象：所有的业务处理对象都是从p r o c e s s b a s e 类派生的子类。业务 处理对象封装了具体的处理逻辑，调用业务逻辑模型，并且把响应提交到合适的 视图组件以产生响应。业务实体对象可以通过定义属性描述客户端表单数据。所 有业务实体对象都e n tit y b a s e 派生子类对象，业务处理对象可以直接对它进行 读写，而不再需要和r e q u e s t 、r e s p o n s e 对象进行数据交互。通过业务实体对象 实现了对视图和模型之间交互的支持。实现时把”做什么”( 业务处理) 和”如何 做”( 业务实体) 分离。这样可以实现业务逻辑的重用。由于各个应用的具体业 务是不同的，这里不再列举其具体代码实例。 m v c 设计模式的扩展口妇 通过在a s p n e t 中的m v c 模式编写的，具有极其良好的可扩展性。它可以轻 松实现以下功能： 实现一个模型的多个视图； 采用多个控制器； 当模型改变时，所有视图将自动刷新； 所有的控制器将相互独立工作。 这就是m v c 模式的好处，只需在以前的程序上稍作修改或增加新的类，即可 轻松增加许多程序功能。以前开发的许多类可以重用，而程序结构根本不再需要 改变，各类之间相互独立，便于团体开发，提高开发效率。下面讨论如何实现一 个模型、两个视图和一个控制器的程序。其中模型类及视图类根本不需要改变， 与前面的完全一样，这就是面向对象编程的好处。对于控制器中的类，只需要增 加另一个视图，并与模型发生关联即可。 同样也可以实现其它形式的m v c 例如：一个模型、两个视图和两个控制器。 从上面可以看出，通过m v c 模式实现的应用程序具有极其良好的可扩展性，是 第二章相关技术简介 a s p n e t 面向对象编程的未来方向。 2 3u m l 技术简介 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 简称为u m l ) n 2 儿”3 是面向对象开 发中一种通用的、统一的、图形模型语言，是近代软件工程环境上对象分析和设 计的重要工具。它是建立在现代抽象模型理论上的表示法体系结构，用户借u m l 提供的可视元素构件可以设计、表达出复杂的面向对象软件的体系结构。从模型 元素到可视元素表示的映射是建立在域分析和方法学的基础上。u m l 模型元素的 扩充机制支持域分析。u m l 采用面向对象机制表达其本身的语法和语义，统一的 表示法体系可以支持基于面向对象的方法学。 u m l 用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统的文档。u m l 适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开 发土具。u m l 能够描述系统的静态结构和动态行为：静态结构定义了系统中重要 对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系；动态行为定义了对象的时间特 性和对象为完成目标任务而相互进行通信的机制。 u 地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 中管理模型单元一它还包括用于显示系统实现和组织运行的组件。 2 3 1u m l 基本概念 面向对象的分析主要在加强对问题空间和系统任务的理解、改进各方交流、 与需求保持一致和支持软件重用等4 个方面表现出比其他系统分析方法更好的 能力，成为主流的系统分析方法。u 札的出现既统一了b o o t h 、o u t 、o o s e ，以及 其他方法，又统一了面向对象方法中使用的符号，并且在提出后不久就被o m g 接 纳为其标准之一。从而改变了数十种面向对象的建模语言相互独立且各有千秋的 局面，使得面向对象的分析技术有了空前发展。它本身成为现代软件工程环境中 对象分析和设计的重要工具，被视为面向对象技术的重要成果之一。1 1 4 j u m l 建模，就是用模型元素来组建整个系统的模型，模型元素包括系统中的 类、类和类之间的关联、类的实例相互配合实现系统的动态行为等。u m l 提供 了多种图形可视化描述模型元素，同一个模型元素可能会出现在多个图中对应多 个图形元素，人们可以从多个视图来考察模型。u m l 建模主要分为结构建模、动 态建模和模型管理建模三个方面，第一个方面是从系统的内部结构和静态角度来 描述系统的，在静态视图、用例视图、实施视图和配置视图中适用，采用了类图、 第二章相关技术简介 用例图、组件图和配置图等图形。例如类图用于描述系统中各类的内部结构( 类 的属性和操作) 及相互间的关联、聚合和依赖等关系，包图用于描述系统的分层 结构等；第二个方面是从系统中对象的动态行为和组成对象间的相互作用、消息 传递来描述系统的，在状态机视图、活动视图和交互视图中适用，采用了状态机 图、活动图、顺序图和合作图等图形，例如状态机图用于一个系统或对象从产生 到结束或从构造到清除所处的一系列不同的状态；第三个方面描述如何将模型自 身组织到高层单元，在模型管理视图中适用，采用的图形是类图。建模的工作集 中在前两方面，而且并非所有图形元素都适用或需要采用。 在嵌入式软件开发中，面向对象技术内在支持了对系统的抽象、分层及复 用技术，能够很好地控制系统的复杂性，也逐渐广泛应用。u 虬语言是在嵌入式 开发中适用的建模语言。目前有许多功能强大u m l 建模工具，有些工具在引入 或加强嵌入式实时系统应用领域的功能，例如r o s er e a l t i m e 和r h a p s o d y n 射。 2 3 2 应用u m l 设计w e b 系统 w e b 系统往往具有复杂与高度动态的特点。为了让w e b 应用在短时间之内开 始运作，开发周期应该尽量地短。就需要运用一些建模技术和软件工程技术，才 能够让软件开发过程更加流畅，确保w e b 应用将来更容易维护。 通常，应用u m l 设计w e b 系统软件的开发过程 1 6 1 如下： l 、定义构架 构架的关键任务是：当需求小组和实施小组把需求和分析模型转化成可执行 的系统时，为它们定义约束集这些约束包含了所有重要的设计决定以及它们背 后的基本原理。构架应该指出并且只应该指出什么是构架意义上重要的东西，并 将它们在适当的语境中表达出来。构架意义上重要的需求是一种将对系统其它部 分的开发产生深远影响的系统需求。 一个构架模式为软件系统表示了一个基本的组织结构模式。它提供了一套预 定义的子系统，详细说明了它们的职责，包括对它们之间的关系进行组织的规则 和方针。 在w e b 应用中通常有三种表示层架构模式： 瘦w e b 客户端：客户端仅需一个标准的可以使用窗体的w e b 浏览器，所 有的业务逻辑都在服务器上执行。本系统中的巡线管理软件的客户端就是基 于此种表示层架构模式 夺胖w e b 客户端：在客户机上将执行一些业务逻辑。通常，客户端使用 d h t m l ( 动态h t ，j a v aa p p l e t s 或a c t i v e x 控件去执行业务逻辑。 冷w e b 传输模式：w e b 浏览器主要充当分布式对象系统中的一个传输和 第二章相关技术简介 包容器的设备。 2 、收集需求 需求是一种系统必须观察得到的约束条件，需求陈述的目标是表现系统应该 有的行为或特性。需求工作流的目标是描述系统需要“做什么，并使得开发人 员和用户就该描述达成共识。为了达到该目标，需要进行提取、组织、文档化需 要的功能和约束，并跟踪、为折衷方案及决定形成文档。 在这个工作流中，系统的蓝图被创建，需求被提取，代表用户以及其他可能 与当前系统进行交互的系统的角色被指明，表示系统的行为的用例被识别。每一 个用例都被仔细地描述，显示了系统如何与角色进行交互以及系统的行为。非功 能性的需求在补充说明中予以体现。 3 、建立用户体验模型 用户体验( u s e re x p e r i e n c e ) 是通常意义的用户界面的超集，它是由两个基 本原则驱动和定型的：艺术和构架。开发小组必须在以w e b 为中心的架构的技术约 束和可以使得应用从美学观点上令人愉快的艺术之间求得平衡。 在w e b 应用中，用户界面几乎一直是一组w e b 页面，每个页面都包含静态和 动态的内容。用例场景执行起来通常要跨越很多的w e b 页面。在此工作流中，我 们得出页面的组成框架图，页面间导航图以及页面间导航的活动图。 4 、分析设计 分析和设计活动帮助将系统的需求转化为一个可以在软件中实现的设计。分 析和设计工作流的目标是表示系统“如何在实现阶段被“实现 的。分析设计 的结果是一个设计模型以及可选的分析模型。设计模型是源代码的抽象，是源代 码如何被组建和编制的“蓝图 。 设计活动以构架设计为中心构架不仅仅是良好设计模型的载体，而且在系 统的开发过程中，能提高被创建模型的质量 5 、实施 实施阶段的活动包括： 夺将设计映射为代码和组件。 将代码编译成二进制码。 夺单元测试。 夺修改模型。 同时，用户体验小组将实现应用的外观。 2 3 3u m l 工具简介 自从1 9 9 7 年正式发布u 地以后，大量商用u m l 建模c a s e 工具粉墨登场。这 第二章相关技术简介 给软件设计和开发人员提供了许多的选择，同时也要求设计和开发人员在选择正 确的u m l 建模工具，以更好地适应业务和软件应用程序开发需求，达到最好的 投资回报率。但是在这其中应用最广的有两种：一种是i b m 推出的r a t i o n a l r o s e ，另一种是m i c r o s o f t 推出的的v i s i o2 0 0 3 ，另外还有e n t e r p r i s e a r c h it e c t 等。下面逐一进行介绍： r a t i o n a lr o s e r a t i o n a lr o s e 是一种基于u 儿的建模工具。在面向对象应用程序开发领域， r a t i o n a lr o s e 是影响其发展的一个重要因素。r a t i o n a lr o s e 自推出以来就受 到了业界的瞩目，并一直引领着可视化建模工具的发展。越来越多的软件公司和 开发团队开始或者已经采用r a t i o n a lr o s e ，用于大型项目开发的分析、建模与 设计等方面。 从使用的角度分析，r a t i o n a lr o s e 易于使用，支持使用多种构件和多种语 言的复杂系统建模；利