毕业设计（论文）-基于CS的JAVA多线程排号系统开发与应用

华科学院HUAKE INSTITUTE OF TAIYUAN UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 毕业设计（论文）题目：银行排号系统学 生 姓 名 _ _学 号 _ 200822080133 _班 级 _通信082201H_ 所属院（系）_电子信息工程系_指 导 教 师 _ _ 2011 年 6 月 1 日目 录1.引言12.系统分析22.1 系统初步调查22.2 系统可行性分析32.2.1 经济可行性32.2.2 操作可行性32.2.3 技术可行性32.3系统开发环境概述32.3.1 硬件环境32.3.2 软件环境42.4 系统需求分析42.4.1 业务流程分析42.4.2 系统体系结构设计52.4.3 系统逻辑模型52.5 系统需求定义62.5.1 客户用例图62.5.2 业务员用例图63. 系统总体设计73.1 系统设计目的与任务73.2 开发设计思想73.3 系统总体设计框架73.4 系统功能详细设计84. 数据库设计84.1 数据库需求分析84.2 数据库概念设计94.3 数据库逻辑结构设计104.4 系统安全性设计125. 系统的实现125.1 系统的总体概述125.2 系统相关技术简介125.2.1 C/S的简介125.2.2 Socket的简介135.2.3 JAVA多线程技术135.3 系统的执行流程图145.4 系统主界面的实现155.4.1 服务器主界面的实现155.4.2 客户端界面的实现155.5 服务器端取号的实现175.6 客户端业务处理的实现185.7Dao层的实现195.8 配置模块的实现196. 结语20致谢21参考文献22ABSTRACT.233基于C/S的JAVA多线程排号系统开发与应用全套设计加扣 3012250582学生姓名：指导教师： 内容提要 牌号系统是为解决一些服务业营业大厅排队问题而设计的，它能够有效地提高工作人员的工作效率，也能够使顾客合理的安排等待时间，让顾客感到服务的公平公正。论文首先讨论了牌号系统的背景、意义、应用现状以及研究与开发现状。本文对C/S架构、Socket网络编程技术、Java线程编程等相关技术理论做了简单的论述。结合工程项目，具体论述了牌号系统的需求分析、整体设计以及系统数据库的设计，其中包括业务流程图、系统用例图、功能结构图、数据流程图、以及系统数据库的E-R图的分析和描述。其次，论文着重讨论了C/S架构的牌号系统的设计和实现。在论文中详细地论述了牌号系统的数据库设计与系统实现的各个步骤，并对原型系统作了简要介绍。最后，论文对主要完成的工作进行了总结，并提出了研究的不足之处以及对今后研究的展望。关键词 C/S架构 Java多线程 牌号系统 Socket网络编程 开发1.引言时间等于金钱，这句话是这个飞速发展时代的真实写照，随着科技的不断发展，人们越来越要求办事的效率，讨厌把宝贵的时间花在一些排队的事情上。我国是一个人口众多的国家，各大银行，邮局，医院等营业大厅常常人满为患，排着长队等着办理业务，这种局面常常使人们怨声载道。随着社会的发展，特别是信息技术的发展，计算机已经在社会的各个方面凸显出来。原始呆板固化的排队等候方式转变为基于计算机管理与控制的舒适、休闲的等候方式。由于原始的排队等候方式存在不方便、不安全等缺点，而基于计算机管理与控制的舒适、休闲的等候方式完全可以解决这些弊端，人们不仅可以自由安排等待时间，而且可以轻松的享受其他服务，这方式不仅提高了业务员的工作效率，也提高了其业务素质。牌号系统在现今的服务行业还是个比较新鲜的名词，利用这种先进的牌号系统管理模式将网络技术、通信技术相结合，采用TCP/IP通信连接，使企业的服务机构通过网络与顾客通信，完成对顾客的管理。牌号系统实现每个客户端可以迅速建立与服务器端的实时通信连接，并且操作互动的业务。顾客不仅可以进行取号业务,还可以进行一些其它操作，业务员除了进行业务处理还可以对数据库进行一些增删改查等操作。随着网络编程技术研究的不断深入和完善，国内外越来越多的企业己经开始使用牌号系统，中国建设银行，上海长海医院等地方已开始使用，并且取得了相当的业绩和成果。2.系统分析 2.1 系统初步调查社会生产力的发展与进步，积极推动了人类思想的革新与创造，从而一系列新生事物的诞生接踵而来。但是新生事物的生存与延续取决于人类的检验，因而它的可行性至关重要。万事求得发展的根本保障是物质基础，经济的飞速发展推动生活水平显著提高。所以，生活质量的标准化、多样化使市场需求处于必不可少的地位，而市场规模也随之扩大，因此，经过详细的调查，目前在我国，虽然服务行业蓬勃地发展起来，但是基本上都还在使用排队方式办理业务。在此方式下，不仅秩序混乱，还效率低下，顾客还怨声载道。显然，随着服务行业的发展，这种形式已不再适合新型服务行业的要求，对行业的发展也有一定的限制，直接导致了工作人员的工作效率低下。因此本文设计了这个功能实用的牌号系统，解决服务行业里混乱的场面。2.2 系统可行性分析2.2.1 经济可行性该系统对操作环境没有太多要求，系统的开发不需要很强的经济支持，就其功能和给企事业单位带来的方便来说，是完全可行的。2.2.2 操作可行性目前计算机已经普及到所有的单位及大部分家庭，不仅在企事业单位，即使足不出户也能通过网络对单位和人员进行统一管理。本系统的使用者有三类人，第一是客户；第二是银行柜员；第三是银行管理人员，对于这三类人员使用本系统都是可行的。本系统操作非常简单，不需要进行培训只需阅读说明书就可以进行操作。2.2.3 技术可行性本系统采用Java语言编写，它是一种简单的，面向对象的编程语言，具有多线程，分布式，跨平台等特性。它有自己的安全机制，并且移植性很好。在数据库方面采用了Oracle 10g，其灵活性,安全性和易用性为数据库编程提供了良好的条件。在数据持久化层，选用了JDBC，开发者掌握这些技术就可以具备开发此系统的能力，技术方面也是可行的。2.3系统开发环境概述2.3.1 硬件环境本系统采用单机操作方式，基本配置如下；机型：ThinkPad T410i处理器：英特尔酷睿i3-330M双核处理器(2.13GHz主频)硬盘空间：320GB内存：2GB2.3.2 软件环境采用C/S架构，使用Eclipse运行环境开发平台：MyEclipse操作系统：windows数据库服务器：Oracle9i/10g使用技术：Java GUI、JDBC、Socket、Xml2.4 系统需求分析2.4.1 业务流程分析在调研过程中，已了解到所涉及的业务流程如图2.1所示：图2.1业务流程图2.4.2 系统体系结构设计表示层业务逻辑层数据访问层JavaGUIService层Dao层pojo类JDBC数据持久化层调用调用数据库本系统的体系结构设计和常用软件一样，分表示层，业务逻辑层1，数据访问层如下图2.2所示:图 2.2系统体系结构2.4.3 系统逻辑模型系统有一定的逻辑关系，客户端和服务器端的关系如2.3图所示：图 2.3 系统逻辑模型2.5 系统需求定义2.5.1 客户用例图客户端的基本处理任务如2.4图所示：图 2.4 客户用例图2.5.2 业务员用例图服务器端得基本任务如下图2.5所示：图 2.5 业务员用例图3. 系统总体设计3.1 系统设计目的与任务系统设计阶段的主要目的是，将系统分析阶段所提出的、充分反映用户信息需求的系统逻辑方案转换成可以实施的、基于计算机和网络技术的物理方案2。这一阶段的主要任务是从信息系统的总体目标出发，根据系统分析阶段对系统的逻辑功能的需要，并考虑到经济、技术和运行环境等方面的条件，确定系统的整体结构和系统各组成部分的技术方案，合理选择计算机和通信的软件、硬件设备，提出系统的实施计划。3.2 开发设计思想牌号系统从界面上看主要实现两个方面的功能3：（1）取号 客户按键反馈给服务器，然后服务器从数据库获得一个号反馈给顾客，这就完成了取号的过程，在顾客取号的可视化界面上顾客可以查询当前取号总人数，也可查询到已处理的人数，在顾客想放弃当前的号票时也可以对号票进行删除，顾客还可以在可视化界面看到自己的取票信息和需要等待的人数。（2）叫号 业务员按键反馈给服务器，服务器拿到取号时存储在数据库中的数据，进行业务处理，在这个过程中业务员可以进行对顾客人数的查询，还可以对不需要进行处理的票号进行删除，也可已充当管理员的角色对数据库进行删除。业务员还可以查看顾客的取票情况，以及票号的业务的处理情况。3.3 系统总体设计框架据以上章节所做需求分析对系统进行功能设计4，见系统功能模块图如图3.1所示：取号功能统计功能弃号功能查询功能通知功能叫号功能查询功能移除功能牌号系统客户端服务器端登录功能统计功能图3.1 系统的总体功能模块图3.4 系统功能详细设计该系统功能从服务器端和客户端角度来说可分以下两大模块，具体每一个模块又分为几个小模块：（1） 服务器端取号功能：打开服务器与终端进行通信。由于把服务器设置到了用户的一端，所以在服务器端进行取号，然后把号存到数据库中。统计功能：数据访问层从数据库中查出所有取票人数和等待人数在服务器端界面显示。删除功能：删除当前取票顾客的牌号。查询功能：顾客可以从此处了解到所有顾客的取票情况及被处理状况。通知功能：从服务器端获得牌号，通过服务器端通知*用户到*工作台办理业务。（2） 客户端同一时刻允许多个工作台办理业务。用户通过在服务器端的通知功能知道去哪个工作台办理业务，工作台显示正在为哪个号码的用户办理业务。 登录功能：业务员从此处登录，业务员的姓名，密码是事先录入数据库的。 叫号功能：业务员点击处理按钮触发事件发送信息给服务器，服务器从数据库拿到号票，返回给业务员进行业务处理。统计功能：数据访问层从数据库查询总取票人数和查询未处理人数在业务端显示。 删除功能：业务员可以删除数据库中所有的记录，也可以选择删除某条记录。 查询功能：业务员可以查询所有顾客的取票情况及业务员对号票的处理情况，这块主要为了能够及时掌握顾客取票信息及业务员处理情况。4. 数据库设计4.1 数据库需求分析通过对牌号系统内容和数据流程分析，设计的数据项和数据结构如下：（1）顾客信息。包括的数据项有顾客ID，顾客牌号、取号时间、服务类型、状态标志等。（2）业务端信息。包括的数据项有业务ID、处理时间、服务台编号、属于那种服务类型，服务的顾客票号。（3）业务员信息。包括的数据项有业务员姓名、业务员密码。（4）自动出号信息。包括的数据项有ID、服务类型。有了上面的数据结构、数据项和数据流程，就可以进行下面的数据库设计。4.2 数据库概念设计这一设计阶段是在需求分析的基础上，设计出能够满足用户需求的各种实体，以及它们之间的关系，为后面的逻辑结构设计打下基础。根据上面的设计规划出的实体有顾客信息实体、业务端信息实体、业务员信息实体、自动出号信息实体。各个实体的E-R图及其关系描述如下：业务端信息状态标志顾客票号服务类型处理时间业务端ID服务台编号图 4.1 业务端信息实体E-R图业务员信息业务员姓名业务员密码业务员ID图 4.2 业务员信息实体E-R图顾客信息服务类型状态标志取号时间顾客牌号顾客IDID业务类型自动出号信息图 4.3顾客信息实体E-R图图 4.4 自动出号信息实体E-R图实体之间关系E-R图：顾客信息业务端信息基于自动出号基于图 4.5 实体之间关系E-R图4.3 数据库逻辑结构设计在上面的实体以及实体之间关系的基础上，形成各个表格之间的关系。牌号系统数据库中的各个表的设计结果如下面的几个表格所示，每个表格表示数据库中的一个表。（1） 顾客信息表customer_tbl表customer_tbl用来保存顾客取票信息，结构如表4.1所示。表 4.1 customer_tbl的结构字段名字段类型中文描述备注非空主键IdNUMBER唯一标识nextIdNUMBER顾客牌号UniquetakeDateDate取票日期typeNUMBER服务类型1：vip 2：普通flagNUMBER处理标记Unique（2） 业务端信息表work_tbl表work_tbl用来保存业务端信息，结构如表4.2所示。表 4.2 work_tbl的结构字段名字段类型中文描述备注非空主键IdNUMBER唯一标识processDateDate处理日期workIdNUMBER服务台编号typeNUMBER服务类型1：vip 2：普通nextIdNUMBER顾客牌号Unique（3） 业务员信息表workmen_tbl表workmen_tbl用来表示业务员信息，结构如表4.3所示。表 4.3 workmen_tbl的结构字段名字段类型中文描述备注非空主键IdNUMBER唯一标识namevarchar2(20)用户名passwordvarchar2(20)密码（4） 自动出号信息srt_tbl表srt_tbl用来产生唯一的号票信息，表结构如表4.4所示：表4.4 srt_tbl的结构字段名字段类型中文描述备注非空主键nextIdNUMBER(20)顾客牌号tyepNUMBER(7)服务类型Unique4.4 系统安全性设计（1） 数据因素：系统数据库中包含多个表信息，所以在系统与数据库的连接上，直接封装到代码中，由于java的安全机制比较好，所以数据信息在存储和传递过程中不可见。（2）硬件及物理因素：系统硬件及安全环境安全可靠，包括机房设施、计算机主体、存储系统、数据通信设备设施等方面是安全的。（3） 存储安全：通过oracle的数据库安全设置，连接数据库需要用户名和密码，保证了数据库的安全性。5. 系统的实现5.1 系统的总体概述牌号系统采用java GUI设计的界面，它通过scoket实现点对点的通信，在实现过程中，客户取号的一端设置成了server端，业务员处理一端设置成了client端，所以必须先启动server端，才能启动client端。在整个系统中server端实现了顾客的取号功能和一些查询删除功能，client端实现了业务员登录和叫号处理以及一些查询删除功能。55.2 系统相关技术简介5.2.1 C/S的简介 传统的应用体系结构模式主要有两种：C/S(Client/Server)结构模式B/S(Browser/ Server)结构模式。C/S（Client/Server）6结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是C/S形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Web和Client/Server应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件； C/S体系结构的优点7： （1） 应用服务器运行数据负荷较轻。（2） 数据的储存管理功能较为透明。85.2.2 Socket的简介Socket 是一种软件形式的抽象，用于表达两台机器间一个连接的“终端”。在java中创建一个Socket，用它建立与其他机器的连接。从Socket得到的结果是一个InputStream以及OutputStream或Reader和Writer，以便将连接作为一个I/O流对象对待。这有两个基于数据流的套接字类：一个是ServerSocket，服务器用它“侦听”进入的连接；另一个是Socket，客户用他初始化一次连接。一旦客户（程序）申请建立一个套接字连接，ServerSocket就会返回（通过accept()方法）一个对应的服务器端套接字，以便进行直接通信。可以利用getInputStream()以及getOutputStream()每个套接字产生对应的InputStream和OutputStream对象。这些数据流必须封装到缓冲区内。在牌号系统中采用了TCP/IP协议，这样实现了点对点通信等功能9。5.2.3 JAVA多线程技术（1）多线程多线程编程技术是Java语言的重要特点10。多线程编程的含义是将程序任务分成几个并行的子任务。特别是在网络编程中，你会发现很多功能是可以并发执行的。比如网络传输速度较慢、用户输入速度较慢，你可以用两个独立的线程去完成这两个功能，而不影响正常的显示或其它功能。多线程是与单线程比较而言的，普通的Windows采用单线程程序结构，其工作原理是：主程序有一个消息循环，不断从消息队列中读入消息来决定下一步所要干的事情，一般是针对一个函数，只有等这个函数执行完之后，主程序才能接收另外的消息来执行。（2）线程创建的方法11从一个自定义的类中创建一个对象，这个类扩展了Thread类。使用接口。在java中，用于创建线程的接口是Runable。（3） 多线程在牌号系统中的应用为了实现多用户同时在线服务采用了多线程机制，在实际应用中启动一个业务端产生一个线程。业务端分布在不同的机器上，同时进行业务处理。多线程解决了并发执行造成的死锁问题。并实现了多用户同时在线处理。125.3 系统的执行流程图用户选择业务vip业务普通业务取号退出查询统计弃号以下是系统的执行流程如5.1所示：图5.1 服务器端系统执行流程（一）业务员登录普通服务vip用户id=1id!=11号vip服务台2号普通服务台3号普通服务台.查询等待人数退出选择服务台号叫号处理图5.1 客户端系统执行流程（二）5.4 系统主界面的实现5.4.1 服务器主界面的实现用户在取号的时候必须先启动服务器，才能进行取号。服务器端主界面如图 5.2所示：图5.2 服务器端主界面服务器端主界面采用菜单式风格，用户可以根据需求进行取号，查询，删除等功能。界面主要采用了Grid Layout，Flow Layout，BorderLayout等布局管理器来对界面进行布局的。135.4.2 客户端界面的实现客户端是为业务员设计的以下是客户端登录界面如图5.3所示：图5.3 业务员登录界面客户端业务处理界面如图5.4所示：图5.4 业务处理界面客户端业务处理界面也采用了菜单式风格，采用了布局管理器对界面进行布局管理，其中在显示这一项里采用了JTable设计的设计界面如下图5.5所示：图5.5 员工处理情况界面5.5 服务器端取号的实现在整个系统中取号是一个至关重要的环节，也是设计它的目的所在。它的实现与其他模块紧密相连，它在Server端实现的，取号分为两个服务类型：vip业务和普通业务。首先在数据库里建立srt_tbl这张表，它用来存储自动生成的客户牌号。它里面设置两个字段，一个是nextId，一个是type类型。nextId是用来标识顾客的牌号的，而type则是用来表示顾客所要选取的服务类型，vip业务和普通业务。当点击其中的一个业务时它就会产生一个牌号，这个牌号是通过在dao层的一个方法实现的，dao层通过JDBC连接数据库实现数据的持久化。14在取完号的同时调用Dao层的saveID()方法把这个信息保存在cuntomer_tbl表中。（1）vip会员取号如图5.6图5.6 vip用户取号界面（2） 普通会员取号如图5.7图5.7普通用户取号界面普通会员的取号的实现跟vip会员一样这里就不详细标注说明。5.6 客户端业务处理的实现这个模块的实现主要是在不同的业务员登录后选择了服务台以后才开始业务处理，业务处理的实现首先是server端调用socketThread这个多线程类，在这个类的run方法里调用了service层的unProcess(int type)方法从数据库中拿到nextId(牌号），client端从server端的输出流里获得牌号，进行处理。处理的时候会显示提示信息。因为各个单位所有的服务台是不确定的，所以在这里采用了多线程，可以按需求增加服务台数量。每增加一个服务台就启动一个线程，实现了多用户同时在线服务。由于采用了TCP协议，也实现了点对点通信。在服务台界面设计时，把id=1设为vip服务台，id1的设为普通服务台。当取vip业务的牌号大于2时候，普通服务台优先处理vip业务，当处理的低于2的时候就处理普通业务，如没有需要处理的普通的业务就停止业务处理。以下是实现界面:1）业务处理如图5.8所示：图5.8 业务处理界面5.7Dao层的实现Dao层是整个系统的关键所在，它是实现与数据库交互的桥梁，在这层里，主要是对一些数据的增删改查，它使用了JDBC作为与数据库连接的桥梁，配合一些pojo类来完成与数据库的交互，使业务逻辑层能够调用它来完成业务逻辑。Dao层也是所谓的Dao模式，它采用了接口机制，在这一层只完成与数据库的交互，实现了低耦合。155.8 配置模块的实现在系统里配置模块使用了XML解析技术来完成对XML配置文件的解析。在系统里它的作用是实现其他模块，降低了模块间的耦合度。一些数据库驱动，URL,用户名，密码都写到这个配置文件里，以便在一个数据库出问题的时候更换到另一个，这也方便了不同用户的使用。因为修改封装好的Java代码不容易，所以就采用了XML配置文件来实现低耦合。在系统里配置模块还使用了资源配置文件，这也是为了一个系统能够在不同的企业运用，只需更改配置文件里的信息就可以。6. 结语随着软件系统规模的增大和复杂度的提高，整个软件系统的体系结构和规格说明显得越来越重要。在此背景下，人们认识到软件体系结构的重要性，并认为对软件体系结构系统、深入的研究将会成为提高软件生产率和解决软件维护问题的新的途径。本系统可解决排队混乱问题。主要包括两大模块，十个小功能。主要是实现取号，叫号功能。在取号的设计中用到了高低值算法，也使用了多线程技术，目的是可以使多个业务员同时在线进行业务处理。系统中还使用了XML解析、资源配置文件，与以前的同类系统相比，它把容易变动的信息写到配置文件中，需要更改的时候只要改动配置文件中的信息就可以，不需要改动已封装好的代码，实现低耦合的特性，并且重用性也很好。使用C/S架构开发的系统也有不足之处：首先，使用Swing作为界面开发技术，代码量庞大，实现的界面却较粗糙、不美观。其次，由于在设计中考虑问题有些欠缺，导致系统功能不完善，有些功能不太合乎业务逻辑。比如把用户取号设置在了服务器端，还有在顾客取号端设置了删除功能，不合乎业务逻辑也降低了系统的安全性。随着Java技术的不断发展，牌号系统涉及的领域越来越广，它的复杂性也变得越来越高，与此同时随着各种硬件的不断发展以及Web技术的发展，牌号系统会越来越多的应用在不同领域。因此仍需要继续研究，下一步应对Web服务以及面向对象的方法和技术进行深入研究。此外，本课题采用了安全性较好的Java技术、Oracle数据库管理系统进行研发，没有专门涉及安全性的探讨研究，但这一特性的研究必不可少，特别是在企业管理这一类高敏感的系统中，这是下一步工作的重点问题。致谢至此，经过对已有工作的总结，整理分析后，完成了这篇论文。我在太原科技大学花科学院的学习生活也即将结束。首先，在此感谢我的导师。在整个设计过程中不仅给我提供了大量的资料，而且在技术上也给了我很大的帮助，在设计阶段也得到了老师的热心指导，在系统的设计以及编码技术上，给我提出了宝贵的意见和建议，在此对他表示诚挚的感谢。其次，还要感谢的是我的母校在这四年里的培养，使我变的坚强、成熟起来。最后，衷心感谢在百忙之中评阅论文和参加答辩的各位老师！参考文献1 Cay S. Horstmann ，Gary Cornell Core Java 2 Volume I FundamentalsMSeventh Edition20042Cay S. Horstmann ，Gary CornellCore Java 2 Volume II - Advanced FeaturesMSeventh Edition20043 Bruce Eckel Thinking in java 4MPrentice Hall PTR2006-02-15 4 阎宏Java与模式M北京电子工业出版社20025 邵荣Java编程实践指南M北京清华大学出版社2003：20-256 李诚,王兵Java2简明教程M北京清华大学出版社2004：334-3387 刘惠萍，刘亮亮，张力C/S模式下的三层架构M清华大学出版社20068 Brian GoetzExploiting ThreadLocal to enhance scalabilityMIBM中国2001-10-019 Bruce EckelJava编程思想M北京机械工业出版社2005：312-35610 刘巍，唐学兵利用Java的多线程技术实现数据库的访问M计算机应用200211 姜景根，李祥基于Java的多线程并发服务器的设计与应用M电脑与信息技术2007，1 5（1）：161712 赖万钦Java 多线程探讨M福建电脑.2007，（7）：131413 雍俊海JAVA程序设计教程M北京清华大学出版社200714 王克宏，张炳文Java语言SQL接口JDBC编程技术M北京清华大学出版社200115 罗骏，何羽SQL实用简明教程M北京清华大学出版社2004：1-6Based On C/S JAVA Multithreading Brand System Development And ApplicationAbstract: Grade system is designed to solve problems of queuing in Hall of bussiness services. It