数据库技术 课件 项目11　综合应用

数据库技术11.1需求分析11.1需求分析

本学生信息管理系统旨在实现对学生基本信息等进行管理。通过采用JavaWeb技术和MySQL数据库，结合现代Web开发技术和数据库管理技术，构建一个高效、安全、可扩展的学生信息管理系统。该系统的设计将满足学校和教育机构对学生信息管理的需求，提高管理效率，降低管理成本。11.1需求分析

通过多次与相关人员沟通后，进一步明确了系统要实现的主要功能。文字描述如下所示。学生用户：①查看个人信息。②根据课程编号或学号查询成绩。③查询课程信息和任课老师信息。教师用户：①查看个人信息。②查询学生信息。③根据课程编号录入学生成绩。④查询学生成绩的最高分、平均分等统计信息。管理员用户：①对用户（包括学生、教师和管理员）进行增删改查操作。②对院系、课程、成绩等信息进行增删改查操作。③维护系统安全，包括备份和恢复数据库、设置用户权限等。随后可完成用例图的绘制。图为用例图中的一部分。谢谢数据库技术11.2逻辑设计11.2逻辑设计根据功能需求，可进一步定义实体和它们之间的关系。如学生、课程、成绩、教师、用户、角色等。若干实体在前面的学习内容中已有介绍，此处仅对用户及角色两个实体进行举例说明。11.2逻辑设计角色（Roles）：角色id（主键）、名称、描述等。用户（Users）：属性：用户编号（主键）、用户名、密码、角色id（学生、教师、管理员）等。对应的关系模式可写为：角色(角色id,名称,描述)用户(用户id,用户名,密码,角色id)相关E-R图如图11.2所示。对应的类图如图11.3所示。图11.2

用户实体与角色实体的E-R图图11.3Users类与Roles类及其关系谢谢数据库技术11.3物理设计11.3物理设计若干实体在前面的学习内容中已有介绍，此处仅对用户及角色两个实体进行举例说明。具体信息参看表11.1与表11.2。表11.1roles数据表设计表11.2users数据表设计谢谢数据库技术11.4创建数据库11.4创建数据库001dropdatabaseifexistssims;002createdatabasesims;003usesims;004005-------------------------------006--tablestructureforroles007-------------------------------008--roles(role_id,role_name,roleDescription)009droptableifexistsroles;010createtableroles(011roleIdintnotnullauto_increment,012roleNamevarchar(16),013roleDescriptionvarchar(256),014primarykey(roleId)015);016017insertintorolesvalue(1,"admin","admin");018insertintorolesvalue(2,"manager","manager");019insertintorolesvalue(3,"staff","staff");020insertintorolesvalue(4,"teacher","teacher");021insertintorolesvalue(5,"student","student");022根据物理设计，在mysql中创建数据库sims。主要代码如下。023-------------------------------024--tablestructureforusers025-------------------------------026--users(usr_id,usr_name,userPassword,role_id)027droptableifexistsusers;028createtableusers(029userIdintnotnullauto_increment,030userNamevarchar(16),031userPasswordvarchar(16),032roleIdint,033primarykey(userId),034constraintfk_role_idforeignkey(roleId)referencesroles(roleId)ondeletecascadeonupdatecascade035);036037insertintousersvalueS(1,"admin","123456",1);038insertintousersvalueS(2,"manager01","123456",2);039insertintousersvalueS(3,"staff01","123456",3);040insertintousersvalueS(4,"teacher","123456",4);041insertintousersvalueS(5,"student","123456",5);11.4创建数据库要点说明：代码中的第1-3行是创建数据库sims，第9-15行是创建数据表roles，第17-21行是添加测试角色数据。第27-35行是创建数据表users，并在第34行中创建了表间关系并设置了级联更新与删除；第37-41是添加用于测试的用户数据。谢谢11.5项目的创建、配置、运行与发布汇报人：WPS数据库技术单击此处添加副标题创建项目11.5.111.5.1创建项目1.按图11.4创建JavaWeb项目创建一个由maven进行项目管理的web应用项目，名称为sims，位置存放在workspace目录下。图11.4创建JavaWeb项目11.5.1创建项目2.参照图11.5对版本与依赖进行设置（此处使用默认值即可）。图11.5项目依赖设置11.5.1创建项目3.项目初始环境如图11.6所示。图11.6项目初始环境11.5.1创建项目4.参考图11.7对项目仓库进行相应设置。图11.7设置项目仓库图11.5

项目依赖设置项目运行环境配置11.5.211.5.2项目运行环境配置1.修改项目启动路径applicationcontext，如图11.8所示图11.8项目启动路径设置11.5.2项目运行环境配置2.切换到server选项卡，如图11.9所示。图11.9server配置11.5.2项目运行环境配置3.点击【Configure...】可对tomcat进行设置。图11.10可作参考。图11.10tomcat的设置项目的运行11.5.311.5.3项目的运行启动项目，结果如图11.11所示。图11.11项目运行结果

项目的发布11.5.411.5.4项目的发布项目部署时可参考图11.12将war文件或snapshot目录拷贝到服务器的相应路径即可。图11.13展示的是将发布后的项目部署到tomcat中的位置。图11.12发布后的项目文件图11.13项目文件部署到tomcat中的位置谢谢11.6项目的整体结构数据库技术11.6项目的整体结构结合实际需求，本项目由以下三部分构成：数据库部分：库名为sims，表有角色表Roles、用户表Users等。前端页面部分：包含首页、登录、角色管理与用户管理等页面。后端代码部分：后端采用MVC设计思想将项目进行分层设计，包含控制层controller、服务层service、数据访问层dao、数据实体entity等。后端代码主要结构如图11.14所示。视图部分由前端页面去实现。其主要结构如图11.15所示。图11.4创建JavaWeb项目图11.15前端页面文件结构谢谢数据库技术11.7项目的实现

项目依赖包11.7.111.7.1项目依赖包001<?xmlversion="1.0"encoding="UTF-8"?>002<projectxmlns="/POM/4.0.0"003xmlns:xsi="/2001/XMLSchema-instance"004xsi:schemaLocation="/POM/4.0.0/xsd/maven-4.0.0.xsd">005<modelVersion>4.0.0</modelVersion>006007<groupId>com.example</groupId>008<artifactId>sims</artifactId>009<version>1.0-SNAPSHOT</version>010<name>sims</name>011<packaging>war</packaging>012013<properties>014<piler.target>1.8</piler.target>015<piler.source>1.8</piler.source>016<junit.version>5.7.1</junit.version>017</properties>0181.项目依赖包的信息管理pom.xml是项目管理中的重要文件，有关项目依赖包可在该文件添加对应的信息。为方便学习，此处给出文件内容并做简要说明。019<dependencies>020<dependency>021<groupId>javax.servlet</groupId>022<artifactId>javax.servlet-api</artifactId>023<version>4.0.1</version>024<scope>provided</scope>025</dependency>026<dependency>027<groupId>org.junit.jupiter</groupId>028<artifactId>junit-jupiter-api</artifactId>029<version>${junit.version}</version>030<scope>test</scope>031</dependency>032<dependency>033<groupId>org.junit.jupiter</groupId>034<artifactId>junit-jupiter-engine</artifactId>035<version>${junit.version}</version>036<scope>test</scope>11.7.1项目依赖包037</dependency>038<dependency>039<groupId>mysql</groupId>040<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>041<version>8.0.28</version>042</dependency>043<dependency>044<groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>045<artifactId>jackson-databind</artifactId>046<version>2.13.5</version>047</dependency>048<dependency>049<groupId>javax.servlet</groupId>050<artifactId>jstl</artifactId>051<version>1.2</version>052</dependency>053<dependency>054<groupId>com.mchange</groupId>055<artifactId>c3p0</artifactId>056<version></version>057</dependency>058<dependency>059<groupId>com.google.code.gson</groupId>060<artifactId>gson</artifactId>061<version>2.8.5</version>062</dependency>063</dependencies>064065<build>066<plugins>067<plugin>068<groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>069<artifactId>maven-war-plugin</artifactId>070<version>3.3.1</version>071</plugin>072</plugins>073</build>074</project>11.7.1项目依赖包要点说明：代码中的第1行声明了文件的类型（xml）与字符编码（utf-8）；第2-4行对项目命名空间、架构实例、架构信息进行了定义（此部分无需用户干预，直接引用即可），第5行为项目模型版本。第7-11行对项目公司名、项目标识、版本、名称及打包后的生成类型进行了定义。第13-17行定义了三个项目成员变量及对应的值。第19-63行对项目依赖包进行了定义。第20-25定义了Servlet的组织名、id、版本，作用范围（provided表示必须随项目一起发布，test表仅用于测试）。第26-37行是测试依赖包的信息；第38-42行是mysql数据库的驱动信息；第43-47行用于处理josn数据转换，第48-52行用于提供对jsp页面中的taglib支持，第53-57行的c3p0则为项目提供数据连接池支持。第58-62用于json数据解析。第65-73行定义了项目创建时所需的插件。11.7.1项目依赖包2.更新项目信息参考图11.16，在maven中更新项目依赖信息。更新后的结果如图11.17所示。表11.1roles数据表设计表11.2users数据表设计创建数据连接公用类11.7.211.7.2创建数据连接公用类001packagecom.example.sims.dbutils;002003importjava.beans.PropertyVetoException;004importjava.sql.Connection;005importjava.sql.DriverManager;006importjava.sql.SQLException;007importcom.mchange.v2.c3p0.ComboPooledDataSource;008009importjavax.sql.DataSource;010011publicclassDbUtils{012privatestaticfinalStringDRIVER="com.mysql.cj.jdbc.Driver";013privatestaticfinalStringURL="jdbc:mysql://localhost:3306/sims?autoReconnect=true";014privatestaticfinalStringUSER="root";015privatestaticfinalStringPASSWORD="root";016为方便实现数据库连接，这里创建一个dbutils/DbUtils.java类，负责提供数据连接。其代码如下。017privatestaticConnectionconnection=null;018019static{020try{021Class.forName(DRIVER);022connection=DriverManager.getConnection(URL,USER,PASSWORD);023}catch(ClassNotFoundException|SQLExceptione){024e.printStackTrace();025}026}027028publicstaticConnectiongetConnection(){029returnconnection;030}03111.7.2创建数据连接公用类032publicstaticvoidcloseConnection(){033if(connection!=null){034try{035connection.close();036}catch(SQLExceptione){037e.printStackTrace();038}039}040}041042privatestaticDataSourcedataSource;043044static{045ComboPooledDataSourcecpds=newComboPooledDataSource();046try{047cpds.setDriverClass(DRIVER);048}catch(PropertyVetoExceptione){049e.printStackTrace();050}051cpds.setJdbcUrl(URL);052cpds.setUser(USER);053cpds.setPassword(PASSWORD);054cpds.setInitialPoolSize(5);055cpds.setMinPoolSize(5);056cpds.setMaxPoolSize(20);057dataSource=cpds;058}059060publicstaticDataSourcegetDataSource(){061returndataSource;062}063}11.7.2创建数据连接公用类要点说明：第12-15行分别定义的连接数据库的关键信息：数据库驱动程序、目标数据库地址、连接名称与密码。第17-30行实现的是获取一个连接对象。第21行是注册驱动，第22行则由驱动管理程序创建连接对象。第32-40行是一个简单的关闭连接的方法。第42-62实现的是一个数据访问池对象的获取，返回的是一个数据源对象。

数据实体的创建11.7.311.7.3数据实体的创建结合数据表的结构以及后端设计需求，分别在entity包下创建Role.java、User.java等实体类。1.Role.javaRole.java中的主要内容如下。003publicclassRole{004privateintroleId;005privateStringroleName;006privateStringroleDescription;007008//GettersandSetters032}简要说明：结合数据表结构重点写出第4-7行，其它部分可由集成环境自动生成（getter|setter）。2.User.java等可参考上述代码进行编写，具体内容请参看项目源码。数据访问层dao的设计11.7.411.7.4数据访问层dao的设计013publicclassRoleDao{014finalConnectionconnection=DbUtils.getConnection();015016//创建角色017publicvoidinsertRole(Rolerole)throwsSQLException{018Stringsql="INSERTINTOroles(roleName,roleDescription)VALUES(?,?)";019try(PreparedStatementstmt=connection.prepareStatement(sql)){020stmt.setString(1,role.getRoleName());021stmt.setString(2,role.getRoleDescription());022stmt.executeUpdate();023}024}025026//删除角色027publicvoiddeleteRole(introleId)throwsSQLException{028Stringsql="DELETEFROMrolesWHEREroleId=?";029try(PreparedStatementstmt=connection.prepareStatement(sql)){这是数据库学习与应用的重点部分，若干与数据库的相关操作均在进行处理。本项目中以Roles表与Users表的操作为例进行代码编写，其它数据表的操作代码与此类似。在dao包下创建RoleDao.java类。这里只涉及到单表操作，代码相对简单。主要内容如下。030stmt.setInt(1,roleId);031stmt.executeUpdate();032}033}034035//更新角色036publicvoidupdateRole(Rolerole)throwsSQLException{037Stringsql="UPDATErolesSETroleName=?,roleDescription=?WHEREroleId=?";038try(PreparedStatementstmt=connection.prepareStatement(sql)){039stmt.setString(1,role.getRoleName());040stmt.setString(2,role.getRoleDescription());041stmt.setInt(3,role.getRoleId());042stmt.executeUpdate();043}044}045046//根据id获取角色数据047publicRoleselectRoleById(introleId)throwsException{048Stringsql="SELECT*FROMrolesWHEREroleId=?";11.7.4数据访问层dao的设计049PreparedStatementps=connection.prepareStatement(sql);050ps.setInt(1,roleId);051ResultSetrs=ps.executeQuery();052053if(rs.next()){054Rolerole=newRole();055role.setRoleId(rs.getInt("roleId"));056role.setRoleName(rs.getString("roleName"));057role.setRoleDescription(rs.getString("roleDescription"));058returnrole;059}060061rs.close();062ps.close();063connection.close();064returnnull;065}066067//获取所有角色数据068publicList<Role>selectAllRoles()throwsSQLException{069List<Role>roles=newArrayList<>();070Stringsql="SELECT*FROMroles";071try(PreparedStatementstatement=connection.prepareStatement(sql);072ResultSetresultSet=statement.executeQuery()){073while(resultSet.next()){074Rolerole=newRole();075role.setRoleId(resultSet.getInt("roleId"));076role.setRoleName(resultSet.getString("roleName"));077role.setRoleDescription(resultSet.getString("roleDescription"));078roles.add(role);079}080}081returnroles;082}083}11.7.4数据访问层dao的设计要点说明：前期学习的数据表操作主要体现在代码中的第18行（insert）、第28行（delete）、第37行（update）、第48行（select）、第70行（select）。为避免注入攻击等数据安全问题，这里采用了连接对象中的预处理语句方法（prepareStatement）来实现参数的传递与处理，另一方面，这里也使用了预处理语句对象的executeUpdate方法来实现增、删、改的操作；在需要返回数据行（select查询）时，则调用executeQuery方法来实现。UserDao.java等可参考上述代码进行编写，具体内容请参看项目源码。

服务层service的设计11.7.511.7.5服务层service的设计009publicclassRoleService{010privateRoleDaoroleDao=newRoleDao();011012publicvoidinsertRole(Rolerole)throwsSQLException{013roleDao.insertRole(role);014}015016publicvoiddeleteRole(introleId)throwsSQLException{017roleDao.deleteRole(roleId);018}019这一部分主要解决对dao层各种业务的调用与处理。作为演示，这里在service包下创建了RoleService.java与UserService.java两个类来进行说明。代码并不复杂，主要内容如下。020publicvoidupdateRole(Rolerole)throwsSQLException{021roleDao.updateRole(role);022}023024publicRoleselectRoleById(introleId)throwsException{025returnroleDao.selectRoleById(roleId);026}027028publicList<Role>selectAllRoles()throwsSQLException{029returnroleDao.selectAllRoles();030}031}11.7.5服务层service的设计要点说明：代码中的第10行创建了dao层的RoleDao实例，从而可以调用其中的方法对Roles表进行数据操作。UserService.java等可参考上述代码进行编写，具体内容请参看项目源码。控制层controller的设计11.7.611.7.6控制层controller的设计019@WebServlet("/login")020publicclassLoginControllerextendsHttpServlet{021privateUserServiceuserService=newUserService();022privateRoleServiceroleService=newRoleService();023024protectedvoiddoPost(HttpServletRequestrequest,HttpServletResponseresponse)throwsServletException,IOException{025026Stringusername=request.getParameter("username");027Stringpassword=request.getParameter("password");028

这一层是前端与后端连接的主要部分。前端发来的各种请求，在这一层收到后，会根据具体任务去调用service中的相关服务，然后将结果返回到前端页面。

这里需要强调的是，在进行同步开发时，项目开发说明中需要对相关接口进行约定。如数据传送的名称、格式等。本项目均采用json格式来进行处理，相关依赖包已在创建时项目时已导入。下面先实现一个登录功能。

这一部分主要处理前端（login.html）传递过来的登录信息，在处理完成后将结果返回给调用页面。在controller包中创建LoginController.java类，主要内容如下。029try{030Useruser=userService.selectUserByNameAndPassword(username,password);031if(user!=null){032Rolerole=roleService.selectRoleById(user.getRoleId());033StringredirectUrl="";034switch(role.getRoleName()){035case"admin":036redirectUrl="admin/admin_home.html";037break;038case"manager":11.7.6控制层controller的设计039redirectUrl="admin/userManagement.html";040break;041case"teacher":042redirectUrl="teacher/teacher_home.html";043break;044case"student":045redirectUrl="student/student_home.html";046break;047}048049Map<String,Object>result=newHashMap<>();050result.put("success",true);051result.put("redirectUrl",redirectUrl);052result.put("username",user.getUserName());053response.setContentType("application/json");054response.getWriter().write(newGson().toJson(result));055}else{056Map<String,Object>result=newHashMap<>();057result.put("success",false);058result.put("message","用户名或密码错误");059response.setContentType("application/json");060response.getWriter().write(newGson().toJson(result));061}062}catch(Exceptione){063e.printStackTrace();064response.setContentType("application/json");065PrintWriterout=response.getWriter();066out.print("{\"success\":false}");067out.flush();068}069}070}11.7.6控制层controller的设计要点说明：第19