【基于JAVA的高校学生体测信息管理系统设计与实现9900字（论文）】

基于JAVA的高校学生体测信息管理系统设计与实现目录TOC\o"1-3"\h\u149181绪论 2154801.1研究背景 2250091.2研究目的与意义 3125551.3本文结构 3324092相关技术介绍 3146022.1Java简介 4242172.2Spring简介 4298772.3MySQL简介 5198972.4HTTP协议 585972.5MVVM和前后端分离介绍 6139423系统分析 6324893.1项目背景分析 699833.1.1可行性分析 698253.2需求分析 634493.2.1技术选型和设计分析 79933.2.2系统用户需求分析 7192753.2.3系统功能需求分析 7112923.4系统异常处理分析 8326903.5界面开发原则分析 844203.6本章小结 8113254系统设计 8200194.1系统设计思想 8107184.2总体框架 9173184.3数据库概念设计 923464图4.2E-R图 10247074.4数据库逻辑设计 13134405系统的实现 18300305.1用户登录模块 1839075.2学生管理模块 19133615.3新增和修改学生模块 2054275.4体测项目结果模块 22190055.5体测项目结果新增、修改模块 2232345.6体测项目结果报告模块 2491745.7体测评分表模块 24312945.8体测评分表新增、修改模块 25157246系统测试 2744536.1测试方法 27109766.2测试环境 2752256.3测试用例编写与执行 2749486.3.1用户登录模块测试 2729926.3.2学生信息模块测试 2831256.3.2体测项目结果模块测试 29130716.4系统性能测试 29219396.5系统测试总结 3014043总结 3119481参考文献 32摘要随着社会的日新月异，国家为了进一步加强学生的自主锻炼意识，促进学生体质健康发展，颁布了《国家学生体质健康标准》。根据此标准检测，可以有效的反应出学生的心血系统、肌肉的力量、肌肉的耐力、以及关节的柔韧性等等的一些指标，从而引导学生对自己的身体健康状态有一个明确的认知，以及可以对自己日常体育锻炼及时采取科学有针对性的锻炼，从而有效的挺高自己的身体健康水平。随着科技的进步，在日常体质测试中，也会使用到更加更加便捷的方式为老师和学生提供便利。论文针对学生进行体测、老师录入学生信息和成绩以及学生查询成绩设计了一套基于Web系统。本系统采用Java进行后端开发，结合当今最流行的Vue进行前端开发，使用MySQL将数据持久化，设计出一个完成的体测系统，给学生和老师提供更快捷，更方便的服务。关键词：体测系统；MySQL；Java；Vue1绪论1.1研究背景现如今，科技互联网势如破竹，来势汹汹，带给生活水平和生产力的积极响应力度，从而激发了人们对物质的需求，进而对后代教育以及身体素质更加关注。《国家学生体质健康标准》成为激励学生主动进行身体锻炼的一种准则。该标准的合理实施有助于学生对影响自身身体状况的主要因素有一个全面且准确的新的认知和思考，不管是学校还是家长，都能够积极指导学生身体的健康状态[2]，实现学校体育教育的目标。本次课题选择以设计体测系统为基础，通过搭建网站服务器，框架来实现体测成绩的录入和查询等。对比了国内外的数字信息技术的发展、交互理念以及场景的应用，采用软件行业比较新的技术。1.2研究目的与意义 在当前科技和智能化飞速发展的同时，教育部门越来越注重学生的综合素质发展，现在学生不仅仅是在学术上有所收获，更加重要的是身体素质也要全面发展。在发布的《国家学生体质健康标准》中正确分析并指出了对各个学龄段的学生提出的不同指标。在信息化的时代，利用计算机存储信息，可以保证成绩的实时传输和有效存储，有助于学生和老师对成绩的查看和分析。我国信息化发展的步伐仍然跟不上发达国家，尤其是在我国的西部村镇地区，相较于发达的东部村镇地区，仍处于落后的状态[3]。但伴随着我国科技信息的水平逐步提升，信息化覆盖到各个领域亦然大势所趋。使用计算机去设计体测系统，可以将学生的信息更快更有效的保存起来，以便于分析学生的身体健康状况，同时老师也可以因材施教。这样不仅能高效的提升学生的身体素质，也为教育信息化发展做出一份贡献。1.3本文结构文章主要分为本系统的需求分析，技术选择，系统开发及使用，测试性能等模块。对于系统中用到的核心技术，进行细致性的说明和解释技术的核心和规范。还对数据库的策划以及对数据库的实行方式进行细致性的讲解。并且让读者了解这个系统，学会如何使用这个系统。2相关技术介绍高校学生体测信息管理系统的设计，主要采用的是B/S的架构模式，系统的服务端采用前后端分离的设计。后端采用restful设计风格和开发方式，使用json格式定义数据。前端使用的技术为JS技术构架进行数据渲染，前端采用JS实现了后端业务的逻辑控制。在持久层方面采用开源的Mysql关系型数据库。2.1Java简介在1991年JamesGosling开发出了一套Oak语言。在1994年的时候正式更名为Java，直到1995年的时候，SUN公司才推出了Java1.0。Java的编程方式与C++大同小异，前者继承了C++中的核心技术：面向对象。并且放弃了复杂而且易错的指针，同时增加接口、泛型、垃圾回收机制等量才录用的功能。进而提升代码的可读性和易学性。对于Java编程语言，相信我们并不陌生。它是面向对象、分布式、解释性、可移植、高性能、多线程和动态的语言。[4]与其他的编译语言有很多独得之间的地方，其工作原理是可大致分为我们常说的就是将先我们自己敲的代码转译成了.class文件，可以通过不同平台上的虚拟机执行转译成字节码文件，因此就有了“一次编译，到处运行”的跨平台特性的说法。图2.1java一次编译到处运行2.2Spring简介伴随软件技术的革新，开发技术的相关部门越来越趋于向前的步伐、通过公正的业内机制、主动的优化业务流程保持行业的竞争优势的方向进步。技术部门之所以规范这些流程，是为了达到更高效率的解决对策，框架就由此诞生了。框架则是为解决一个或者是一类问题而开发的产品，就好比一个公司（组织）一样，每个人都有其特定的职能，完成一项工作是需要各个职位的人配合完成的。框架亦是如此，不仅可以规范化软件开发，也为软件开发提供了便利。RodJohnson在他的相关著作中提到过很多设想，正是由于EJB过于繁琐和臃肿，其中最著名的莫过于提出EJB的取代品，Spring也就此问世。在这部书提出之后，他又开始刻苦钻研于这个基础框架，并起名为SpringFramework。Spring的理念：JAVAEE开发应该得心应手，用接口而不是类，这种编程习惯更加有助于开发人员的有效运用。正是因为这个框架的使用，才能将接口化繁为简。为JavaBean提供了一个行之有效的应用配置框架。使用异常类提升代码的运行效率，使用测试类更加方便系统的检测。Spring的宗旨：代码并不是依靠于SpringAPIs才能运用。Spring致力于将于和现有的解决方兼收并蓄，让使用者对Spring更唾手可得。Spring的组成：无与伦比的轻量级核心框架。对轻量级的解读，也就是将系统分区：执行单元抽象层、数据库连接抽象层、面向切面编程以及MVC框架。开发者用到Spring开发时，能够将自己想要的功能用此框架就比较容易达到想要自己的效果，并且将模块与模块之间的相互作用关系降到最低。使代码的测试更加简单。但是，随着技术的日新月异，开发者们发现Spring中存在大量的配置需要开发者去配置，所以又在原来Spring框架的基础上，又开发出一套SpringBoot[5]。在众多Java开发者眼中，SpringBoot内嵌Tomcat，开发者不必另外下载相关的配置包，并且还能自动配置Spring容器，更适合开发者使用。所以现在越来越多的开发者更青睐SpringBoot框架。2.3MySQL简介提到关系型数据库管理系统，MySQL更是榜上有名，它是一款安全、跨平台、高效的关系型数据库，MySQL能够与Java等主流语言相辅相成。广泛应用到不同类型的网站。以其体积小巧玲珑、迅捷的运行效率、物超所值的维护成本等特性，使得MySQL成为最流行的数据库之一。并且它还可以让开发者直观感受源代码，直接能在官网下载使用，方便快捷，另外开发者不必支付相关费用，大大降低开发的成本[6]。本次系统数据库设计使用了Spring提供的数据库的连接池管理。可以将复杂的连接程序交由框架管理，开发中只需要做出配置即可，数据库连接池可以在很大程序上提高整体的数据查询效率和优化查询结果。2.4HTTP协议超文本传输协议是用在计算机的一种约定，有效的解决用于不同设备和操作系统之间的通信，用在从万维网传输超文本到本地浏览器的传送协议，达到快速灵活的特点。随着该协议1.0版本的更替，在一点一版本中推出的持续性会话服务。极大提高了该协议的通信效率，该协议正在面向国际化指标进行申请国际标准，基于互联网时代提供了可靠的信息传播服务。正如我们在计算机网络课程中所学的那样，基于TCP/IP通信协议来传递数据，把数据封装为密文进行传输，当客户端通过网址向服务端发送所有请求时,服务器根据接收到的请求处理对应的逻辑判断，并回复对应的处理结果。用户在使用该信息中添加一些附加信息，例如服务器和客户端的编码请求、页面类型、编码类型以及一些Header的数据请求包。[7]2.5MVVM和前后端分离介绍Vue是MVVM框架中的一部分，在MVVM框架概念诞生之前，与前端有交互的项目，基本都是使用MVC框架。MVC是MVVM的升级版。将视图的状态和行为概念化，并且将图像显示和逻辑判断分开是MVVM的宗旨。View与ViewModel的结合是行使开发者指定的命令在向它请求一个相对应得执行动作。反其道而用之，ViewModel、Model通讯，告诉它如何更新来响应视图。MVVM框架的优点：低耦合、可重用，独立开发、独立测试。Vue是一套用于构建用户界面的渐进式JavaScript框架，渐进式可以理解为没有多做职责之外的事，其具有由下到上逐层应用的特性。Vue的职责就是只关注视图层，不仅有助于开发者使用，还能与第三方库或既有项目的完美整合。此系统使用了前后端分离的架构设计。相比之下，前后端能同时且独立运行，使得开发效率更快，分工更加的均衡，从而增强开发经验和提升开发思维。[8]3系统分析3.1项目背景分析本系统的设计是根据实际的体测项目需求和分析进行从下至上的迭代式开发。在真实的系统开发中，要对需求和问题进行详细的分析，才能明白用户的需求，才能明确自己该做怎么去设计和编写代码。只有真正理解需求，才能设计和开发出符合预期的软件。3.1.1可行性分析因为java已经是非常稳定且成熟的编程语言，后台稳定的springBoot框架，前台使用成熟的Vue框架，使得前后端代码分工明确，降低代码的耦合性。并且Vue已经对各个浏览器兼容性做了优化，所以并不需要花太多的优化浏览器兼容性问题。在持久层方面，选用Mysql关系型数据，而Mysql是一款非常出色的企业级应用，所以不必担心性能问题。由此可以得出，以前后端分离加上关系型数据库的加持，本系统在技术上是行之有效的。3.2需求分析3.2.1技术选型和设计分析系统将会采用前后端分离的方式设计，以下会分别从后端和前端，以及数据库和部署环境进行分析。由于现在的硬件设施越来越好，结合此次开发系统的成本，会选择将系统部署在在Windows平台上。SpringBoot中会内嵌web容器，服务器上有Java环境就可以运行，因此只需要在服务器上创建java运行环境即可运行。对于后端系统的设计，我将会使用restful设计风格接口去定义接口API，采用MVC的设计模式将模型与业务仅仅联系在一起。使用框架本身提供连接池连接数据库，会、减小对服务器的压力，同时也会提高访问数据库的效率。在数据库设计方面，会遵循数据库三大范式进行设计。每一列保证原子性，每一列都与主键相关，并且是直接相关。这样就可以减少数据成分的多余。我们也可以通过添加索引来提高数据的查询效率。在系统设计中，为了进一步增强交互操作的响应工作量，在服务端通过使用到多线程的异步并发来提升系统对数据处理的机动性和系统应答的能力。3.2.2系统用户需求分析根据系统中使用的角色，我们将用户大致分成两类。第一类是参与体测的学生用户，第二类是管理员（体测老师）。通过不同的角色，登录到系统之后会看到不同的菜单，从而实现系统整体的用户管理。3.2.3系统功能需求分析体测信息管理系统能够针对不同角色具有区别的作用，对应的模块通常指的是管理模块和学生模块。管理模块的功能如下：1登录：管理员登录成功后可以对系统的数据进行维护操作。2学生管理：在页面上对学生的信息进行增删改查、信息筛选操作。并且对管理员提供导出学生信息报表的功能。3体测项目结果：管理员可以对参加体测学生的成绩进行增删改查操作。同时也提供学生姓名、体测批次等条件查询。还可以在页面上对单个学生的成绩在线生成报告查看。4体测标准评分表：管理员可以对各个体测项目的评分标准维护。5BIM评分表：管理员可以对BIM进行维护。6个人中心：管理员可以对自己的基本资料和密码进行维护。7退出登录：用户退出系统登录。学生模块的功能如下：1登录：学生登录成功后能够查看自己的相关信息。2体测项目结果：管理人员在上传成绩之后学生方可查看自己的体测成绩。3.4系统异常处理分析程序在运行的过程中，由于网络故障、硬件问题所导致的错误，我们无法避免，只能在发现问题的第一时间人工手动处理，才能解决这种问题。[9]在系统运行的时候，还会出现一种异常事件，影响了程序正常运行，此时系统就会抛出异常。这个时候就要求在开发系统的同时，也要对一些可能出现异常的代码进行异常处理。这样才能保证系统正确、高效的运行。3.5界面开发原则分析系统的页面的交互体验是直接能反应给系统的使用者。为了吸引用户的访问，以及用户的操作体验，在页面的设计当中要满足以下几类的要求：1系统的页面需要美观，简洁，已达到提高用户体验。2要考虑到页面在各个浏览器上的兼容性问题。3要做到节约资源，这样有助于后期对系统的维护，以达到组件重复利用的目的。[9]3.6本章小结综上所述，本章所阐述的主要内容是讨论系统技术选型和系统设计的过程，同时对系统开发可行性、以及异常情况的处理开展了全面讨论。并且对于需求分析做了详细的解读，通过结合本章开头所描述的技术选型和需求分析，可以让本次设计的系统拥有更好的兼容性、功能性、易用性、可维护性。4系统设计本章节主要介绍系统内部的总体设计功能和模块。明确了系统开发的数据库需求和实体之间的各种联系和功能模块的划分。4.1系统设计思想根据需求分析结合用户，对系统的后端进行模块划分，使得代码具有良好的易读性、可开拓性和维护性。在对于前端的设计开发时，尽可能将相同功能进行组件化，既保证了开发的质量也提高了代码的简洁度。4.2总体框架技术方案:后端开发：语言使用Java，后端框架采用Springboot；前端开发：使用html和js，框架使用Vue进行开发；数据库服务采用关系型数据库MySQL；系统的整体设计架构采用B/S架构进行。此次系统框架设计主要包含：前端请求数据，后端处理业务，数据库持久化数据，系统的日志记录以及权限控制等。系统设计如下图所示：图4.1系统设计模块图在开发过程之前，必须对系统各个功能和各个功能之间的联动进行设计。这样可以将系统分成若干个子模块，以便于之后的数据库设计、代码开发。4.3数据库概念设计在设计业务功能模型时候，要考虑到数据库表之间的关联关系。建立正确、简洁的逻辑关系，可以凸显出各个模块之间的关系。数据库中的实体关系设计如图4.2所示：图4.2E-R图各实体的属性设计如图4.3—图4.9所示：图4.3班级表图4.4Bmi评分表图4.5院系表图4.6体测项目表图4.7体测成绩表图4.8体测项目评分表图4.9学生表4.4数据库逻辑设计数据库表的设计，严格遵守三大范式。表中的每一个字段，是不能够分开的最小单元，也就是原子性。表中的所有列，与主键形影不离，而不能有任何一列与主键没有依赖关系。任何非主属性不依赖于其它非主属性。具体的数据库表设计如表4.1—表4.11所示：表4.1sst_bmi_score_criteria:BMI评分表表4.2sst_classes:班级表表4.3sst_faculty:院系表表4.4sst_project:体测项目表表4.5sst_project_score:体测项目结果表表4.6sst_project_score_criteria:体测项目评分表表4.7sst_project_score_report:体测项目结果报告表表4.8sst_student:学生表表4.9sys_role:角色信息表表4.10sys_user:用户信息表表4.11sys_user_role:用户和角色关联表5系统的实现本章节主要介绍高校体测信息系统内部的一些详细设计与实现。本次系统前台组件使用ElementUI，使得整个页面具有良好的审美风格和简约特性。符合我国的传统审美特色，使用result接口统一规范接口。5.1用户登录模块该模块具有对用户名和密码进行校验功能，就是在登录界面采用验证码验证的方式，当用户在输入密码和账户时，比对相同则通过，否则登陆失败跳转到登录界面。并且需要用户输入验证码，防止大量请求攻击登录系统。登录页面完成了对登录用户的安全性检查，同时也大大提升了交互性。如果用户没有输入或输错验证码，页面给出请输入验证码的提示信息（用户不存在/密码错误），如若验证码超过设定时间，则页面会提示验证码超时的提示信息。用户在登录的时候，不需要选择是管理员还是普通用户。在校验账号密码正确之后，后端会去数据库查询该用户的角色，并且返回数据给前端。前端会根据返回的数据来判断该登录用户的角色。登录组件中的输入框会添加鼠标失焦事件，当鼠标移除输入框时，会对输入框中的内容进行前台校验，会提示和引导用户在输入框输入正确的账号密码以及验证码。如图5.1是登录页面。图5.1登录页面5.2学生管理模块管理员通过点击学生管理菜单选项。进入学生管理页面，在此页面中查看学生的全部信息，并且提供多种搜索条件。管理员不仅可以新增学生信息，还能够对已录入的学生信息进行管理。此外，页面还有导出按钮，管理员可以导出学生的信息。如图5.2所示为学生管理模块。图5.2学生管理模块在点击菜单之后，系统会调用vue中的route组件进行相应的页面跳转。在页面加载的时候，表格组件会请求后台，分页获取学生数据。因为在Vue框架中页面组件是和js中的对象绑定的，所以只需要将请求回来的数据绑定在vue中的model，组件就会自动将数据填充进去。在管理员删除、新增和修改学生信息后，都会调用请求数据和更新绑定数据的方法，就可以刷新页面数据。5.3新增和修改学生模块管理员点击新增按钮，可以添加学生信息。新增学生页面包含学生所在院系、专业、班级、姓名、学号、身份证号等信息。图5.3学生新增信息图5.4学生信息修改每条学生信息后面有一个修改按钮，点击按钮之后，管理员可以修改学生的信息。由于新增和修改页面都是同样的信息，可以将两个页面做成同一个组件，根据参数配置，决定其是修改页面或新增页面，这样可以大大提高代码复用率。5.4体测项目结果模块管理员和学生可以点击该体测项目结果进入此页面。管理员和学生都可以查询成绩。学生只能看到自己的成绩，其他学生的成绩没有看到的权限。但是管理员可以看到所有学生的成绩，并且还提供学生名称、体检批次、体检状态这三种搜索条件。图5.5体测项目结果5.5体测项目结果新增、修改模块该模块是针对管理员进行设计开发的。管理员（体测老师）可以进入此模块，对学生的体测记录进行系统录入，此外为了防止潜在因素和体测成绩的正确性，在系统设计中也对管理员提供了修改权限。图5.6添加体测成绩图5.7修改体测成绩5.6体测项目结果报告模块在管理员（体测老师）录入学生成绩之后，也就是系统将数据存储在数据库中，管理员和学生都能登录到对应页面，查看体测报告。点击报告按钮之后，在基本信息中可以查看身高体重的BMI值；在项目信息中可以查看到各个项目的得分，还可以查看到各个项目的等级情况；在体测结论中，可以查看自己此次的综合评定。图5.8体测报告5.7体测评分表模块该模块主要是对管理员开发，管理员可以进入此页面查看已录入的各项目的评分标准，并且提供了项目、年级等条件搜索。图5.9体测评分表查询页面、5.8体测评分表新增、修改模块由于体测评分标准不是一成不变的，需要根据当前学生的具体情况而改变。所以系统赋予管理员维护体测评分表的权限。图5.10体测评分表新增图5.11体测评分表修改同时管理员也可以导出体测评分表，并且删除单条和多条数据。

6系统测试一个优秀的软件在上线前必须要经过需求分析、设计、编码、测试这个4个环节。软件测试是保证软件健壮性的最后一个工序。通过基本功能的测试，可以反映出编码中的直接问题，以及编码是否符合需求和设计。通过构造不同的场景测试，可以提高软件的质量。所以测试环节在软件开发中是不可或缺的。6.1测试方法在系统的测试环节，采用黑盒测试方法进行测试。在键入多组数据之后，分析需求和用户的操作行为，可以归纳出测试用例，再根据测试用例制定测试计划和测试场景。将用户的每种可能的操作作为黑盒测试的测试用例来逐个输入[10]。在系统运行时，用以模拟用户的操作，去观察系统反馈给后台的结果，也就是打印框的显示内容，与预期的结果进行对比，在经过多组结果之后，才能发现系统设计存在的潜在问题，这样就能验证功能是否存在缺陷和不足之处。在整个系统的测试环节，只需要关心输入与输出的结果是否与预期的结果相同，将与预期结果不同的功能记录下来，以便于测试完成之后对代码进行修改。6.2测试环境高校学生体测信息管理系统测试环境信息如表6.1所示。表6.1测试环境表6.3测试用例编写与执行6.3.1用户登录模块测试系统登录模块，设计出以下测试场景：检查用户的账号和密码是否相匹配、验证码校验是否生效、检查用户的角色权限。根据测试用例分析编写部分案例如表6.2所示。表6.2测试案例表经过测试，测试结果与预期结果一致。6.3.2学生信息模块测试学生信息管理模块，管理员可以维护学生的信息。对于刚刚进入学校的同学，管理员需要添加学生的相关信息，对于更换电话号码等诸多情况管理员则需要更新学生信息，对于已经离校的学生，管理员需要删除学生信息。在添加成功后，查询该学生的信息，查看此信息与输入的信息对比是否存在差异。查看完成后，尝试修改此信息中的某些字段，保存之后，重新查看是否会对其他信息产生影响。最后我们删除此条学生信息。新增学生信息、更改学生信息、查询学生信息、删除学生等基本功能的信息功能检查，导出学生信息比较(保存前，修改后，删除前)。根据测试用例分析编写部分案例如表6.3所示。表6.3测试案例表经过测试，系统运行后显示的结果与预期结果一致。6.3.2体测项目结果模块测试体测项目结果模块，管理员可以维护学生的成绩信息。学生在完成某项测试之后，管理员即可录入学生成绩，系统也会计算出此项的得分和等级，在录入完所有的成绩之后，系统会计算出学生的体测结论。在录入某项的成绩之后，打开该学生的成绩，查看成绩是否已经录入，等级是否已经计算出来，并且不会影响到其他成绩和等级。修改某项成绩，检查是否会对其他成绩和等级产生影响。最后删除学生成绩，检查是否对导出功能有所影响添加学生成绩功能检查、查看学生信息功能检查、修改学生成绩功能检查、删除功能检查，导出学生成绩比较(保存前，修改后，删除前)。根据测试用例分析编写部分案例如表6.4所示。表6.4测试案例表经过测试，本轮结果与预期结果一致。6.4系统性能测试当系统的功能测试完成之后，需要用到性能检测，从而得出系统能够支持的最大服务数量。进而可以更好的对系统进行调优。在对系统性能的测试我们采用软件测试的形式来完成。主要会用到Jemeter进行系统压力和负载测试。使用Jemeter模拟请求多次请求后台数据，每次都会增加并发的请求数量，观察并且记录服务器CPU和内存的占用情况。表6.5系统负载性能测试表经过多次的测试之后，可以明显的观察到，系统的运行承载能力与系统中用户操作的人数呈现反比例的趋势。随便用户数量增大到某一瓶颈值，服务器资源将不足以支撑系统正常的运作下去，此时CPU就会强制关闭系统。6.5系统测试总结在系统的测试环节，在对系统的运行结果和效率进行测试运用到黑盒测试的方法，通过对比系统产生的结果与预期的结果，能够很快对系统各个模块进行逐个测试，从不同登录角色的角度出发，根据设计的测试用例，检查系统功能是否按照需