（计算机软件与理论专业论文）基于三层架构的门诊医生工作站的设计与实现.pdf

论文题目：基于三层架构的门诊医生工作站的设计与实现 专业：计算机软件与理论 硕士生：黄健 指导教师：余阳 摘要 门诊医生工作站能辅助门诊医生的日常医疗工作，规范门诊医疗文书，为诊 疗提供各种辅助服务，从而提高医生的工作效率及医疗质量。医生工作站是医院 临床信息系统的核心部分，复杂程度高，专业性强，对软件的技术和性能提出了 更高的要求。门诊医生工作站在我国属于新兴的信息系统，这几年才开始研发和 实施，但能成功应用于大型三级甲等医院的实例并不多。综观目前的门诊医生工 作站系统，有以下问题尚待解决：1 、未能很好地应对不断增长的客户端数，随 着用户数增加系统性能严重下降。2 、未能完全达到门诊医生工作站所需要的系 统响应速度。3 、联机事务处理能力不够强。4 、系统的灵活性，可扩展性，可维 护性不够高。 针对门诊医生工作站所面临的这些问题，本文提出了自己的开发思路和方 法，主要有以下几点： 1 、采用三层软件结构。在三层结构中，数据库不再和每个活动的客户端都保 持连接，而是若干个客户端通过中间层共享数据库的连接，数据库连接数大大减 少，数据库性能得到改善，从而解决用户数不断增加的问题。另外三层结构构将 用户界面、业务逻辑和数据库分离为三层，使得每层的功能明确，容易实现软件的 模块化和组件化，大大增强系统灵活性和可维护性。 2 、采用c o m + 组件技术构建三层结构。c o m + 在c o m 的基础上继承和发展了 微软事务处理器m t s ，具有真正的异步通信、事务服务、可伸缩性和易于开发的 特性，能提升系统的联机事务处理能力。同时由于客户端和中间层都是w i n d o w 5 操作系统，和c o m + 同为微软的产品，两者的整合效率高而且稳定，能加快软件 响应速度。 3 、采用面向对象的开发方法，并结合c o m + 组件技术，增强软件的灵活性 和可扩展性。系统采用了面向对象的分析和设计方法，能够构建与现实相对应的 问题模型，并保持他们的结构、关系和行为模式的稳定性，使软件能适应经常变 化的需求。系统在中间层建立了“通用公共对象模块”，存放供医生工作站中各 个模块公共调用的c o m + 组件。这样修改或新增软件功能就非常方便，只需修改 或增加中间层的“通用公共对象模块”组件即可，增强了软件的可扩展性。 本文论述了采用上述开发思路的门诊医生工作站的分析与设计。先详细论 述了使用面向对象开发方法的系统需求分析、总体设计和详细设计，再介绍基于 c o m + 的三层架构的具体实现方法，系统的部署及软件的应用效果。 本系统已完成开发并在大型三甲医院成功运行1 年多，系统运行稳定良好， 达到了设计的目标。随着客户端数量的不断增加，系统能保持较高的运行性能和 较快的系统响应速度。在业务应用方面，系统能快速增加修改功能，很好地满足 了不断变化的临床需求，受到广大医务人员的好评，已成为门诊医生不可离开的 好助手。本文为成功开发医生工作站及医院信息系统作了建设性的，积极的探索。 关键词：三层体系结构，c o m ，c o m + ，医院信息系统，医生工作站 t it1e ： d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o fc l i n i cd o c t o r s 。r k s t a t i o nb a s e do nt h r e e t i e ra r c h i t e c t u r e s m a jor ：c o m p u t e rs o f t w a r ea n dt h e o r y n a m e ：h u a n g j ia n s u r v so r ：y u y a n g l i o e r1so rua n v a b s t r a c t c l i n i cd o c t o r sw o r k s t a t i o nc a ni m p r o v ew o r ke f f i c i e n c yo fd o c t o ra n dq u a l i t yo f m e d i c a ls e r v i c eb ya s s i s t i n gr o u t i n gm e d i c i n eo fc l i n i cd o c t o r , s t a n d a r d i z i n gi a t r i c a l d o c u m e n ta n dp r o v i d i n ga c c e s s o r i a ls e r v i c e d o c t o r sw o r k s t a t i o ni sh a r dc o r eo f c l i n i ci n f o r m a t i o ns y s t e mw i t hh i 曲d e g r e eo fc o m p l i c a t i o na n ds p e c i a l i z a t i o n i no u r c o u n t r y , c l i n i cd o c t o r sw o r k s t a t i o nb e l o n g st or i s i n gi n f o r m a t i o ns y s t e m s i tb e g i n st o r & da n db r i n g si n t oe f f e c tj u s ti nr e c e n ty e a r s t h ei n s t a n c e so fs u c c e s s f u l a p p l i c a t i o ni nh o s p i t a lo fg r a d ei i il e v e la a r ev e r yf e w w i t hac o m p r e h e n s i v ev i e w o fa c t u a lc l i n i cd o c t o r sw o r k s t a t i o n ，t h e r ea r ef o l l o w i n gp r o b l e m sn e e dt ob es o l v e d ： 1 、s y s t e mc o u l dn o th a n d l et h ei n c r e a s e dn u m b e ro f c l i e n t t h em o r ec l i e n t st h em o r e d e c l i n ei np e r f o r m a n c e 2 、s y s t e mc o u l dn o tr e a c ht h er e q u i r e ds y s t e mr e s p o n s es p e e d c o m m e n d a b l y 3 、t h ec a p a c i t yo fo l t pi s n o tg o o de n o u g h 4 、t h ef l e x i b i l i t y , e x t e n d i b i l i t ya n dm a i n t a i n a b i l i t yi sn o tg o o de n o u g h a i m i n ga ts o l v i n gt h e s ep r o b l e m sa b o v e ，t h i sp a p e rb r i n g sf o r w a r dt h ef o l l o w i n g i d e a sa n dm e t h o do fa p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ： 1 t h r e e - t i e ra r c h i t e c t u r e si sa d o p t e d w i t h i nt h r e e t i e ra r c h i t e c t u r e s ，d a t a b a s en o l o n g e rk e e p sc o n n e c tw i t he v e r ya c t i v ec l i e n t t h em i d d l el a y e rs h a r e sc o n n e c t i o n so f d a t a b a s ew i t hs o m ec l i e n t s ，s ot h a tt h en u m b e ro fd a t a b a s ec o n n e c t i o ni sg r e a t l y r e d u c e da n dt h ep r o b l e mo fi n c r e a s e dn u m b e ro fc l i e n tc o u l db es o l v e d i na d d i t i o n ， s y s t e mi ss e p a r a t e di n t ot h r e et i e r s ：u i ，o p e r a t i o nl o g i c ，d a t a b a s e t h ef u n c t i o no f e v e r yt i e r i s s p e c i f i c t h e r e f o r e t h em o d u l a r i z a t i o no fs o f t w a r ei s e a s yt ob e i m p l e m e n t e d t h r e e - t i e r a r c h i t e c t u r e s e n o r m o u s l y i n c r e a s e f l e x i b i l i t y a n d m a i n t a i n a b i l i t yo fs y s t e m 2 s y s t e m u s e s c o m + c o m p o n e n tt e c h n o l o g y t oc o n s t r u c tt h r e e t i e r a r c h i t e c t u r e s a sd e v e l o p m e n to fc o m ，c o m + h a sm a n yc h a r a c t e r i s t i cs u c ha s t r a n s a c t i o np r o c e s s i n gs y s t e m ( m t s ) ，a s y n c h r o n o u sc o m m u n i c a t i o n ，a f f a i rs e r v i c e ， r e t r a c t i l i t yt oi n c r e a s eo l t pc a p a c i t y i na d d i t i o n ，o p e r a t i n gs y s t e mo fc l i e n ta n d m i d d l et i e rs e r v e ri sw i n d a 国殴h a ti st h es a m ed e v e l o p m e n tc o m p a n ya sc o m + t h e i ri n t e g r a t i o ni sm o r ee f f i c i e n ta n ds t a b l e ，s oa st oi n c r e a s es y s t e mr e s p o n s es p e e d 3 s y s t e mi n t e g r a t e s0 0 ( o b j e c t - o r i e n t e d ) d e v e l o p m e n ta n dc o m + c o m p o n e n t t e c h n o l o g yt oi n c r e a s ea g i l i t ya n de x p a n s i b i l i t yo fs o f t w a r e s y s t e mu s eo o a a n d o o dt oc o n s t r u c tp r o b l e mm o d e lt h a ti sc o r r e s p o n d e dw i t hr e a l i t y t h ef r a m e w o r k , r e l a t i o na n da c t i o np a t t e r no fs y s t e mi ss t a b l e t h e r e f o r es o f t w a r ec a na d a p tt h e c h a n g i n gr e q u i r e m e n t s s y s t e me s t a b l i s ha “c o m m o no b j e c tm o d u l e i nm i d d l et i e r t o p l a c e dc o m m o nc o m + c o m p o n e n tt h a ti sc a l l e db yv a r i o u sm o d u l e si n d o c t o r s w o r k s t a t i o n i ti sc o n v e n i e n tt om o d i f yo ra d das o f t w a r ef u n c t i o nb ym o d i f y i n ga n d a d d i n gc o m p o n e n t so f c o m m o no b j e c tm o d u l e i nm i d d l et i e r t h i sp a p e rd i s c u s s e sa n a l y s e sa n dd e s i g no fc l i n i cd o c t o r sw o r k s t a t i o nu s i n g a b o v ei d e a sa n dm e t h o d t h i sp a p e rf i r s td e t a i l e d l yd i s c u s s e ss y s t e mr e q u i r e m e n t a n a l y s i s 、s y s t e md e s i g na n dd e t a i l e dd e s i g nw i t h0 0d e v e l o p m e n tm e t h o d a n d t h e n i n t r o d u c ec o n c r e t ei m p l e m e n t a t i o no ft h r e e - t i e ra r c h i t e c t u r e sb a s e do nc o m + 、s y s t e m d e p l o y m e n ta n da p p l i c a t i o ne f f e c t t h i ss y s t e mh a sa c c o m p l i s h e da n ds u c c e s s f u l l yr u ni n t oo p e r a t i o ni nh o s p i t a lo f g r a d ei i il e v e laf o rm o r et h a n1y e a r s y s t e mo p e r a t e ss m o o t h l ya n dw e l l ，a c h i e v i n g d e s i g nt a r g e t a sc l i e n tn u m b e ri n c r e a s i n g ，s y s t e mc a nk e e ph i g hp e r f o r m a n c ea n d f a s t s y s t e mr e s p o n s es p e e d i na s p e c to fo p e r a t i o na p p l i c a t i o n ，t h es y s t e mf u n c t i o nc a nb e m o d i f i e da n da d d e df l e e t l y , s a t i s f y i n gc h a n g i n gc l i n i cd e m a n dw e l l t h es y s t e mi s p r a i s e db ye x t e n d e dm e d i c a ls t a f fa n db e c o m ea s s i s t a n tt h a to u t p a t i e n td o c t o rc a nn o t l e a v e t h i sp a p e rh a sm a d eac o n s t r u c t i v ea n da c t i v ee x p l o r a t i o no nh o wt o s u c c e s s f u l l yd e v e l o pc l i n i cd o c t o r sw o r k s t a t i o na n dh o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m k e yw o r d s ：t h r e e t i e ra r c h i t e c t u r e s ，c o m ，c o m + ，h i s ( h o s p i t a li n f o r m a t i o n s y s t e m ) ，c l i n i cd o c t o r sw o r k s t a t i o n 论文原创性声明 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，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或 撰写过的作品成果。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 法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：援 日期：加口譬年1 1 月乡日 学位论文使用授权声明 本人完全了解中山大学有关保留、使用学位论文的规 定，即：学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定 机构送交论文的电子版和纸质版，有权将学位论文用于非赢 利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆、院系资料室 被查阅，有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索， 可以采用复印、缩印或其他方法保存学位论文。 学位论文作者签名姨导师签名：仑1 日期：厶留年if 月乡 日 日期z 竹，月 夕日 第一章概述 1 1 项目的背景和意义 随着信息技术的迅猛发展，信息化已成为国内各行业建设发展的重要组成部 分。尤其在医疗卫生行业，医院信息系统已成为现代化医院运营必不可少的基础 设施与技术支撑环境。为了进一步促进医疗卫生行业的信息化进程，国家卫生部 于1 9 9 5 年正式开始实施“金卫工程”。“金卫工程 即国家医疗卫生信息产业工 程n 1 ，是国家信息化建设的重要组成部分。它旨在建立一套以科学管理为基础， 以计算机网络技术为手段的现代化国家卫生信息系统，从而为国家、卫生部及地 方医疗、防疫、教育等系统提供完整的卫生信息服务。而医院信息系统( h o s p i t a l i n f o r m a t i o ns y s t e m ，h 工s ) 是“金卫工程”的一个核，心部分，是“金卫工程 中主要原始数据的来源，也是医疗信息的基本处理和存储单位。 医院信息系统( h i s ) 在国际学术界已公认为新兴的信息学的重要分支，美 国该领域的著名教授m o r r isc o ll e n 为医院信息系统下了如下定义心1 ：利用电子 计算机和通讯设备，为医院所属各部门提供对病人诊疗信息和行政管理信息的收 集、存储、处理、提取及数据交换的能力，并满足所有授权用户的功能需求。 通过开发与建设医院信息系统，能支持医院的行政管理与事务处理业务，辅 助医院管理与决策，提高工作效率。另一方面，支持医护临床活动，收集和处理 病人的临床医疗信息，并提供辅助诊疗、临床决策、信息查询等服务，提高了医 疗工作效率。 医生是一个医院的主体，医院信息系统中的医生工作站系统正是立足于医生 的日常工作，服务于医生的临床活动，是真正意义上的临床信息系统。从医院信 息化的整体来看，包括门诊医生工作站在内的医生工作站系统处于医院信息系统 的中心地位，是临床信息功能的最集中体现，也是医院信息系统最重要的“数据 源 。门诊医生工作站服务于门诊医生的日常医疗工作，能减轻门诊医生书写工作 量，规范门诊医疗文书，为诊疗提供各种辅助工具，促进医生诊疗水平的提高。通 过实现门诊处方及病历电子化1 ，并与其他h i s 系统协同工作，能合理规范门诊业 务流程，缩短病人的候诊时间，提高门急诊工作效率，从根本上消除困扰医院门诊 的“三长一短”问题。除此之外，门诊医生工作站系统还向其他系统提供病人诊 疗信息h 1 ，为医院的卫生经济管理服务，提供病人在诊室发生的费用信息，为医疗 体制改革和医院门诊医疗保险提供强有力的支持。 因此建立门诊医生工作站，对于辅助门诊医生的诊疗工作，提高医生的工作 效率，提高医疗质量，更好地为病人服务都具有重要意义。 1 2 国内外研究开发现状分析 医院信息系统( h i s ) 属于迄今世界上现存的企业级( e n t e r p r i s e ) 信息系统 中最复杂的一类嫡1 。这是医院本身的目标、任务和性质决定的。它不仅要同其他 所有m i s 系统一样追踪伴随人流、财流、物流所产生的管理信息，从而提高整个 医院的运行效率，而且还需要支持以病人医疗信息记录为中心的整个医疗、教学、 科研活动。 我国医院信息化发展经过了两个主要阶段m m l ： l 、医院管理信息化阶段。此阶段的医院信息系统是以处理医院内部管理为 主要内容，一般包括医院人、财、物管理的医院管理信息系统( h m i s ) 。它是以经 济管理、药品管理、物资管理等各种管理信息的计算机化处理为主体的管理信息 系统，基本满足了医院管理的需要。 2 、临床管理信息化阶段。此阶段的医院信息系统是以处理临床信息、管理 病人临床数据和帮助医护人员进行诊治工作的临床信息系统( c i s ) 。临床信息系 统以处理病人医疗信息为核心，以临床诊疗活动为主线，涵盖了医院工作的主 体，包括医生工作站、护士工作站、手术麻醉系统、检验信息系统( l i s ) 、放射 信息系统( r i s ) 、医学影像信息系统( p a c s ) 等。 我国目前大部分医院的h i s 系统是处于第一阶段的医院管理信息系统。从发 展趋势看，在完成医院管理信息系统的建设后，h i s 的发展重点必然转向临床 信息系统。部分信息化程度较高的大型三甲医院在完成医院管理信息系统的建设 后，纷纷开始进行临床信息系统的研发与实施。目前欧美发达国家的医院已基本 2 完成第二阶段的临床信息系统的建设，正向更高层次的局域医疗卫生服务阶段发 展。同这些发达国家相比，我国的医院信息化还是有较大差距。 临床信息系统复杂程度高，专业性强，其中心环节就是医生工作站的建设。 医生工作站要满足临床医生的各种需求陋1 ，能够以各种方式( 数据、图表、图像 等) 获取病人的各种信息。在网络环境中，从各个医疗部门传来的数据可以被自 动整理，以防止重复，减少人为错误：同时应提供更快更易的多元数据访问，在流 行病学、临床研究和人员培训方面也发挥重要作用。目前国内门诊医生工作站主 要支持医生录入门诊处方和检查、检验申请单，支持检查、检验结果查询，有些医 院开始支持病人医学影像图像的存取( p a c s ) 。 医生工作站在我国属于新兴的信息系统，它的研发始于9 0 年代末，大型医生 工作站系统研发成功并正式投入使用是在2 0 0 0 年左右。以军字一号工程为例，它 的医生工作站在2 0 0 0 年1 月1 日在北京军区医院全面使用阳1 。“军字一号工程”即 全军医院信息系统研制开发工程。由于军队医院的特殊性，其医院信息系统的建 设走在全国医院的前列，许多新系统的研制与开发都是率先在军队医院完成。军 字一号工程覆盖全国所有军区医院，其影响力巨大，是我国医院信息系统发展的 风向标。 从软件系统技术上看，早期的医生工作站前端基于w i n d o w s 平台，后台数据 库是基于w i n d o w s 或u n i x 的中大型数据库，客户端通过安装数据库引擎连接后台 数据库，是典型的客户机服务器两层结构。两层结构能够较好地发挥数据库的 性能，运行效率高，满足了当时医生工作站的要求。但随着用户数不断扩大，数 据量不断增长，两层结构的固有缺点就显现出来了。由于每一个活动的客户都与 系统服务器端的数据库保持联系，导致数据库服务器的负担过重，运行速度随着 客户端的增长越来越慢。运行中数据库不够稳定n 引，容易死机。系统安全性差。 客户端系统软件和应用软件的更新维护工作量大，工程技术人员不堪重负。 为解决上述问题，部分医生工作站开始采用三层体系结构。三层架构将用户 界面、应用逻辑和数据库分离为三个层，分别放置在不同的硬件平台上，使得每 层的功能明确，在不同的层上还可以分别设置安全措施来提高系统安全性。这种 分层结构不仅减轻了后台数据库服务器的负担，而且提高了系统的保密性、可维 护性和可扩充性，在很大程度上解决了两层结构所面临的问题。“军字一号工程 3 在2 0 0 2 年开始新版本三层体系结构的门诊医生工作站的研发1 ，在2 0 0 3 年完成开 发并投入使用。自此之后，国内许多已建有医生工作站的医院把两层结构的系统 改造成三层结构。新开发的医生工作站也多数是三层结构。 三层结构是新型的软件结构体系，实现的技术也在不断的发展与创新，从早 期的s o c k e t ( 套接字) 接口，到跨平台的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 it e ct u r e ，公共对象请求代理体系结构) 技术n 羽，到微软公司的c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，组件对象模型) ，c o m + ，n e t 技术，s u n 公司的j a v a ， j a v a b e a n ( j a v a 语言写成的可重用组件) 技术。各个开发工具提供商纷纷开发出 各自有特色的开发技术与工具，技术不断在进步和完善。用何种技术构建三层及 多层软件结构一直是软件开发研究和探讨的热点。同时门诊医生工作站是临床信 息系统中的核心子系统，它属于h i s 各子系统中开发难度和实施难度最高的一类 系统。如何用新的软件开发技术完成医生工作站的开发，满足医院现在与未来的 需求是医院信息系统建设的一个重要课题。 目前在我国，在大型h i s 系统中能开发完成门诊医生工作站，并成功应用于 大型三级甲等医院的实例并不多。由于门诊医生工作站有其特殊的复杂性，对软 件的技术和性能提出了更高的要求。综观目前的门诊医生工作站系统，有以下问 题尚待解决： l 、未能很好地适应不断增长的客户端数。以前的h i s 系统主要是处理医院的 管理信息，应付的是挂号处、收费处等十几个用户。而门诊医生工作站是每位医 生使用一台计算机，客户端的数量大大增加。一般的三级甲等医院，仅门诊就有 一百多个客户端，这对软件体系架构提出了更高的要求。采用两层c s ( 客户机 服务器) 结构的系统由于固有的不足导致用户数增加会严重影响系统性能，显然 已经不能满足要求。 2 、未能完全达到门诊医生工作站所需要的系统响应速度。我国医院门诊病 人数是全世界最多的，一般的三甲医院的日门诊量有九千多，一位医生一个上午 就要看几十个病人。在这种情况下，医生工作站面对的是成百上千焦急的病人和 家属，医生需要快速、准确地获得各种医疗信息，进行各种操作，软件迅速的响 应速度就显得尤为重要。这是门诊医生工作站与其他信息系统的重要区别之一。 使用三层或多层结构相比两层结构运行效率会降低，如何保障三层体系结构下系 4 统有迅速的响应速度是开发的难点。 3 、联机事务处理能力不够强。在门诊高峰期，所有医生工作站同时工作， 而且和挂号、分诊、收费、药房、医技、检验等系统有大量的数据交换。各种数 据之间即有共享又有互相牵制，尤其是涉及诊疗、药品方面的数据，既要处理迅 速又不能出任何差错。这对系统的联机事务处理( o l t p ) 能力提出了很高要求。 4 、系统的灵活性，可扩展性，可维护性不够高。由于目前中国的医疗制度 一直在改革探索当中，因此软件系统必须能适应国家不断在变化的医疗规范和文 件，对软件功能的修改和更新必不可少，而且比较频繁。在应用层面，医生属于 高素质用户，对于软件的功能肯定会提出各种新的需求。而且各个学科关心的方 面都会不同，各个医生的想法也会不一样，提出的需要也多种多样。因此医生工 作站需要有很高的灵活性，可扩展性来满足用户不断提出的新需求，要做到修改 容易、增加功能方便，发布简单。这就要求系统具备模块化，组件化的特性，能 迅速增加、修改功能。这是医生工作站，也可以说是整个h i s 系统区别于其他大 型信息系统如银行、电信系统最主要的特点，也是设计和开发的难点。 1 3 项目开发的思路和方法 针对门诊医生工作站尚待解决的问题，本文提出以下开发思路和方法： 1 、采用三层软件结构，即客户层业务层数据层三层结构。在三层结构中， 数据库不再和每个活动的客户端都保持连接，而是若干个客户端通过中间层共享 数据库的连接，数据库连接数大大减少，数据库性能得到改善，从而解决用户数 不断增加的问题。另外三层结构构将用户界面、业务逻辑和数据库分离为三层， 使得每层的功能明确，容易实现软件的模块化和组件化，大大增强系统灵活性和 可维护性。 2 、为加快软件响应速度和增强联机事务处理能力，三层结构采用基于 c o m + 的组件技术。c o m ( 组件对象模型) n 硼是微软制定的组件开发标准，c o m + 是c o m 技术的扩展，是第二代组件对象模型。c o m + 在c o m 的基础上n 引，继承和发展 了微软事务处理器m t s ，具有真正的异步通信、事务服务、可伸缩性和易于开发 的特性，提升系统的联机事务处理。c o m + 还提供了负载平衡服务，使一组中间层 服务器群集能动态分配负载，从而能增强软件响应速度。客户端和中间层都是 w i n d o s 操作系统，和c o m + 同为微软的产品，两者的整合效率高而且稳定，也能加 快软件响应速度，提高联机事务处理能力。 3 、采用面向对象的开发方法，并结合c o m + 组件技术，增强软件的灵活性 和可扩展性。c o m 组件的中心思想就是定义软件中可以重用的部分，每一部分组 件都有其特定的界面和所能提供的服务，这样就提供了一种创建可重用组件的有 效机制，提高了系统的灵活性。为了适应不断变化的需求，系统专门建立了“通 用公共对象模块 ，存放供医生工作站中各个模块公共调用的c o m + 组件。“通用 公共对象模块 安装在中间应用服务器，后台连接数据库服务器，前台连接各个 客户端，供应用程序调用。这样修改或新增软件功能就非常方便，只需修改或增 加相应的中间层c o m 组件即可，增强了软件的可扩展性。本文后面章节将详细 论述“通用公共对象模块”的设计。 综上所述，门诊医生工作站系统采用面向对象的开发方法，使用基于c o m + 组 件技术构建三层软件结构。本文对该系统的分析、设计、实现进行详细论述，希 望能为门诊医生工作站及医院信息系统的开发作出一些有益的探索。 1 4 项目的目标和范围 面向临床的门诊医生工作站应达到以下几个目标：更好地实现各种医疗信 息的共享，提高医生的工作效率；实现处方、病历、检查检验单等医疗信息的电 子化，为医院信息化的进一步发展打下基础；能辅助医生临床工作；能处理图象， 影像等多媒体信息；能形成规范的医疗资料，适应卫生经济管理的各种需要；能 有效确保病人信息的安全性、保密性。 在性能要求方面，要做到以下几点： 1 、软件响应速度快，操作方便，人机界面友善。 2 、有很强的联机事务处理( o l t p ) 能力。 3 、7 天2 4 小时不间断系统，要安全、可靠。 4 、可扩充性强，能适应不用的用户要求。维护和发布简单。 医生工作站的功能比较多，与护士、收费、检查、检验等等其他系统都有直 6 接的联系。医生工作站必须与这些子系统无缝接合，才能体现医院信息系统的整 体规划思想，整合各种资源更好地为医院服务。医生工作站同其他子系统的联系 如图卜1 所示。 ；。- - 一。- - - 。_ 一- - - 一一一一一- 一- 一一一- - 。一一_ 1 l 区圃+ 兰回 -i - i i i - i - 图1 - 1 医生工作站与其他系统的联系 1 5 论文结构简介 本文详细叙述了门诊医生工作站的分析、设计和实现过程。 第一章为概述，介绍医院信息系统及国内外研究开发现状，并提出了门诊医 生工作站的开发思路和方法。 第二章介绍三层软件结构和c o m + 的相关原理和技术。 第三章是门诊医生工作站的需求分析。 第四章是门诊医生工作站的总体设计，采用面向对象设计方法，着重介绍公 共对象通用模块及重要功能模块的设计。 7 第五章是门诊医生工作站的详细设计，采用面向对象设计方法，着重介绍“公 共对象通用模块 以及部分重要功能模块的设计。 第六章是门诊医生工作站的实现与应用。介绍开发工具，三层结构的建立以 及系统投入使用的效果。 第七章是总结与展望。 8 第二章三层软件体系结构及c o m 2 1 三层软件体系结构 两层c s 软件体系结构，即c 1 i e n t s e r v e r ( 客户机服务器) 结构是2 0 世纪 9 0 年代成熟起来的技术。其结构是把应用一分为二，服务器( 后台) 负责数据 存储、管理，客户机( 前台) 实现软件功能，并完成前后台的数据交互工作。客 户端包括了用户界面和应用逻辑两大部分，是胖客户端。两层c s 软件体系结构 如图2 一l 所示： 图2 1 两层c s 软件体系结构 但是，随着企业应用系统的大型化和用户对系统性能的要求不断提高，c s 结构固有的缺点和不足越来越明显了。主要体现在n 副： 1 、系统性能。每一个活动的客户都与系统服务器端的数据库保持联系，导致 数据库服务器的负担过重。另外，这种结构对客户端硬件要求很高，尤其是软件不 断的升级后，客户端变得越来越臃肿，对系统的性能造成了很大的影响。 2 、安全性管理。业务对数据库的保密性要求非常高，但由于事务处理是驻留 在客户端，用户一旦拥有了某项权限就可以绕过客户端的应用逻辑直接操作数据， 对系统的安全性构成了威胁。 9 3 、 升级管理与维护。业务的扩大要求软件要及时进行升级，升级软件开发好 后，系统管理员必须到每个客户机所在地进行软件的升级安装，造成系统管理和 维护上工作量过大。 可以看出，对于大型的信息系统来说，c s 结构显然已经越来越不适用了。 三层体系结构是一种比两层c s 模式更为先进的体系结构n6 1 ，它将用户界面 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，分别放置 在相同或不同的硬件平台上。主要有以下几层： 1 表示层。表示层是信息系统的用户接口部分，即人机界面，是用户与系 统间交互信息的窗口，主要功能是指导操作人员使用界面，输入数据、输出结果， 它并不拥有业务逻辑。 2 功能层。功能层是应用的主体，包括了系统中核心的和易变的业务逻辑 ( 算法、流程、模式等) ，它的功能是接收输入，处理后返回结果。 3 数据层。数据层即数据库管理系统( d b m s ) ，负责管理对数据库的读写 和维护，能够迅速执行大量数据的更新和检索。 三层结构的计算机模型如图2 2 所示： 最枨 用户l 面 l lli 浏览器 i $ 功百强 w e b 服务器 应用服务器 $ i l 荻括层 文件系统c j s 数据库 l 图2 2 三层结构的计算机模型 由上图可以看到，三层架构将界面、应用逻辑和数据库分离为三个层次，使 得每层的功能明确，在不同的层上还可以分别设置安全措施来提高系统安全性。 这种分层思想不仅简化了系统调试的时间，节省了软件成本，而且提高了系统的 保密性、可维护性和可扩充性，在很大程度上解决了两层结构所面临的问题。具 体来说三层结构具有如下的优越性： l o 1 、软件体系分成三层结构n7 1 ，能通过合理划分各层的功能，使之在逻辑上 保持相对独立性，从而使整个系统的逻辑结构更为清晰，能提高系统和软件的可 维护性和可扩展性。 2 、由于只是应用服务器同数据库连接而不是每台客户机都同数据库连接， 因此可以减轻数据库服务器的负担，减少网络流量，同时可以使服务器带更多的 客户端。 3 、可以更灵活有效地选用相应的平台和硬件系统，使之在处理负荷能力上 分别适应于结构清晰的三层，并且这些平台和各个组成部分可以具有良好的可升 级性和开发性。 4 、由于在一个共享的中间层旱封装了应用逻辑和数据库的连接，不同的客 户程序可以共享同一个应用服务器，因此客户程序可以做得很“瘦 ，无须再在 客户机上安装数据库引擎或数据库客户端。“瘦客户程序更容易发布，安装， 配置和维护。7 4 5 、可以利用功能层有效地隔离表示层和数据层，未授权的用户难以绕过功 能层面而利用数据库工具或黑客手段非法访问数据层，增强了系统数据的安全 性。 2 2c o m 及c o m + 技术介绍 c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) 即组件对象模型，是由微软公司 ( m i c r o s o f t ) 创建的，一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 的中心思想就是定义软件中可以重用的 部分，每一部分组件都有其特定的界面和所能提供的服务，这样就提供了一种创 建可重用组件的有效机制。 c o m 定义了一种访问软件服务的通用方法n 9 1 ，它能够跨越链接库、应用程序、 系统软件甚至网络。这样，c o m 一方面提供了一种有效的途径将软件分块，每块 软件提供各自的服务，开发者能够使用面向对象的方法去设计和开发程序，简化 了复杂系统。另一方面又提供了访问软件服务的一致性，不管要访问的服务存在 于链接库、另一个进程或系统软件中，均可将它们当成c o m 对象，使用同一种方 法去访问，而在以往非得使用不同的方法去访问不同类型的软件服务。此外c o m 独立于编程语言，它定义了一个对象必须支持的二进制界面，可以使用不同的编 程语言来编写支持该界面的c o m 对象和调用该对象的客户。 c o m 标准包括规范和实现两大部分啪1 。规范部分定义了怎样以一种独立于语 言和独立于位置的方式调用对象，怎样定位和标识组件，以及怎样创建对象。实 现部分是c o m 库，它提供了系统服务，这些系统服务完成包括定位组件和将组件 装入内存，执行进程问通讯和远程通讯等一些实际工作。在c o m 标准中，一个组 件包含一个或多个组件对象( 也称为c o m 对象) ，而组件则是提供c o m 对象的载 体，在w i n d o w s 操作平台上它通常以动态链接库( d l l ) 和可执行程序( e x e ) 包装。 c o m 特性包括面向对象的特性，c s 特性，语言无关性，对进程的透明性和 可复用机制堙。 1 、面向对象特性：c o m 做为一种组件技术，也是从面向对象的思想发展而来 的。c o m 支持面向对象的三个原则：封装、多态和继承。通过封装，组件的用户 仅仅需要知道怎样和组件进行交互，而不需知道组件是怎样工作的。多态性应用 于c o m 是指可以指定一个组件要完成哪些工作而让其他人决定组件该如何完成 这些工作。继承是使一个组件可以继承另一个组件性能的属性。 2 、c s 特性：组件之间的调用与被调用的关系类似于客户端与服务器的关系。 3 、语言无关性：因为c o m 定义了一个二进制标准，所以c o m 是与语言无关的。 以i d l 的通用机制为基础，c o m 规范的定义不依赖于特定的语言，因此，编写组 件对象可以使用与编写客户程序不同的语言，只要它们都能够生成符合c o m 规范 的可执行代码即可。c o m 标准与面向对象语言不同，它采用的是一种二进制代码 级的标准，而不是源代码级的标准。源代码级的标准导致了在一种语言中定义的 对象，只能在同样的语言中被复使，这在很多程度上限制了其可重用性。因此， c o m 的语言无关性实际上为我们跨语言合作开发提供了统一的标准，有了这个标 准，各种语言可以发挥各自的特长，互相协作。 4 、进程透明性：在c s 模型的软件结构中，运行在客户端的代码和运行在 服务器端的代码，既可以在同一个进程中，也可以在不同的进程中。如果它们运 行在同一个进程中，组件和客户共享了进程的资源，因而无论对于编程还是运行 效率都是很有益的。但实际情况往往并不简单，因为服务器程序并不总是作为 1 2 d l l 被装入到客户进程中，它也经常是_ 个e x e 可执行程序，所以跨进程操作也 是很必要的。 5 、可复用机制主要是通过包容和聚合两种复用模型来实现。基于c o l d 的组 件有良好的可重用性，因为c o m 完全支持封装，客户对象能且只能通过定义良好 的接口访问服务器对象；c o m 通过使不同类的对象能够使用相同名称的接口来支 持多态，同时使这些对象以不同的方式实现接口；c o m 不支持对代码的继承，但 支持对接口的继承，即定义一个接口时可以继承另一个接口的特征。c o m 的主要 特征对分布式应用程序提供了良好的支持。 c o m + 是c o m