高校移動選課系統的設計與實現

摘要：隨著移動通訊工具的普及，在傳統高校選課系統中加入移動模塊已成為必然。本文提出了建立基于無線應用協議的移動選課系統的想法，并且運用面向對象方法和UML軟件工程分析技術對目標系統進行了設計和實現。

關鍵詞：WAP；選課系統；UML

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)06-1pppp-0c

The Design and Implementation of the University Mobile Elective System

YANG Guo-qing

(Guangdong Peizheng College，Guangzhou 510830，China)

Abstract:With the popularization of the mobile communication，it is necessary that the mobile module is joined in the traditional elective system.This paper introduces to establish the mobile elective system based onthe Wireless Application Protocol.At the same time，it makes the design and implementation according to the analysis technology of object-oriented and the software engineering by the UML language.

Key words:WAP;Elective System;UML

目前，國內外高校使用的選課系統多數是基于B/S架構的多層管理信息系統，該系統在使用的便捷性方面存在著不足。與此同時，高校學生的移動通訊設備擁有率遠遠超過PC的擁有率。有鑒于此，在傳統的高校選課系統中增加移動應用模塊，從而提高傳統選課系統的時效性和便捷性，成為一項較新穎的應用研究課題。

1 基于WAP的移動選課系統開發的理論基礎

無線應用協議（WAP，Wireless Application Protocol）是一個開放式標準協議，利用它可以把網絡上的信息傳送到移動電話或其他無線通訊終端上。由于移動設備與一般的PC相比有以下局限性：CPU的處理能力有限；內存與Flash Memory容量小；顯示屏較小等，所以WAP技術在傳統互聯網標準上進行了適應性改良和優化。WAP提供了一套開放、統一的技術平臺，用戶使用移動設備很容易訪問和獲取以統一的內容格式表示的國際互聯網或企業內部網的信息和各種服務。WAP采用二進制傳輸方式以更大地壓縮數據，同時它的優化功能適用于更長的等待時間和低帶寬。WAP定義了一套軟硬件的接口，實現這些接口的移動設備和網關服務器可以使人們方便地利用移動電話收發電子郵件或瀏覽互聯網。WAP提供了一種應用開發和運行環境，支持當前最流行的嵌入式操作系統PalmOS、Windows CE、JavaOS等。

WAP的應用結構非常類似互聯網結構，一個典型的 WAP應用系統定義了三類實體：WAP移動設備、WAP網關和信息服務器。WAP移動設備是指支持WAP協議的移動用戶終端，在它內部裝有微型瀏覽器，以無線方式發送和接收所需要的信息。WAP移動設備顯示按照WML（Wireless Markup Language，無線標記語言）格式化后的各種文字或圖像數

據。WAP網關主要完成兩個功能：實現WAP協議與Internet協議之間的轉換以及WML內容編碼和解碼。

2 基于WAP的移動選課系統的設計要點

UML作為一種標準的圖形化建模語言，得到廣泛的應用，移動選課系統可以借助此工具，開展系統的分析與設計工作。

2.1 需求分析階段

通過對擬建系統應用領域的調研，得出如下系統需求：①各系部首先根據教學培養計劃，提交學期開課內容，經教務管理人員確認后，提供給學生選擇；各任課教師根據學期開課內容和自身專業情況，提交任課申請，經部門負責人和教務管理人員進行申請確認后，在學生選課時，給學生選擇。教務管理人員在確認教學職能單位的開課內容和確定好課程的任課教師之后，根據學院的教學資源情況，做好課程編排工作，以方便學生選課時查閱。②學生通過手機登錄后，查看參考教學計劃，開課計劃，任課教師介紹。③在選課過程中，學生可以查看已選課表，加選課程、退選課程。④學生選擇好課程后，提交選課信息，系統會根據選課情況，進行選課信息的限制性判斷。主要工作有是否已選、學分、時間、先修要求、專業限制、學分數要求。滿足限制性要求后系統才真正向服務提交數據。⑤提交信息后，服務器端程序對信息進行檢驗，檢驗無誤后保存到相應選課記錄表中，并將選課信息反饋給手機客戶端。⑥學生如果對選課不滿意，可以在規定期限內進行修改。

2.2 定義系統活動者和用況

用況是從用戶（或外界系統）的角度，通過描述用戶與系統的交互來理解系統的功能。建立需求分析的用況模型，首先要獲取參與者，然后從參與者中找出用況。參與者是直接與系統交互的事物所扮演的角色。根據前面的系統需求，可以在系統的職責范圍內確定以下幾個參與者：學生、教師、教學管理員、系統管理員、現有系統。在移動選課系統中，主要的用況有：登錄、選課、制定開課計劃、查詢。

2.3 分析類的發現及演化

分析類代表問題域中的簡潔抽象，它應該使用清晰的和無歧義的方法映射到某個真實世界業務概念。分析類代表了對系統設計中的一個或幾個類或若干個子系統的抽象，它包括實體類、邊界類和控制類。實休類用于描述必須存儲的信息，同時描述相關的行為，通常需要長期留存，如學生、教師、課程、選課單等。邊界類用于描述擬建系統外部環境與內部運作之間的交互，如登錄界面、選課界面、查詢界面等。控制類用于描述一個用況所特有的事件流控制行為，如登錄控制，選課控制等。確定分析類之后，應該進一步說明類是如何履行它們的職責的，也就是要將分析類演化為相應的設計類。

2.4 動態模型的確定

系統的動態模型由順序圖、協作圖、狀態圖、活動圖等圖形來表達。在系統設計中將主要的用況和對象類繪制成UML圖例，以便分析系統行為，滿足用戶的需求。狀態圖表現一個設計類的生命史，對于一些實現重要行為動作的對象應當繪制狀態圖。本系統中一個學生選課注冊的“選課單”類，其中狀態、事件和動作如圖1所示。

圖1 選課登記狀態圖

2.5 系統部署設計

移動選課系統是一個基于Internet、移動傳輸網和數據庫的應用系統，因此有必要進行系統的配置，其配置如圖2所示。把數據庫服務器、WAP應用服務器、Web服務器、客戶端、后臺管理端在不同結點上，客戶端通過手機WAP瀏覽器與WAP服務器交互；WAP服務器通過JSP實現的數據庫訪問接口與數據庫服務器聯系，這一種配置模式是典型的三層體系結構。

圖2 系統部署圖

3 基于WAP的移動選課系統的實現

3.1 用戶表示層的實現

擬建系統中用戶表示層的對象主要是WML靜態頁面文件和JSP動態頁面文件。WML靜態頁面可以利用Nokia WAP Toolkit 2.0集成開發環境實現。JSP動態頁面文件以腳本形式存在。在一個WAP應用的JSP文件中，可以包含Java、WML、WML Script代碼等。當客戶端的最終用戶用WAP瀏覽器通過Internet來訪問基于JSP腳本的應用時，WAP瀏覽器將向WAP服務器發出HTTP請求。服務器分析、判斷出該請求是JSP腳本的應用后，代碼被編譯成Servlet。然后，WAP應用服務器自動調用服務器端的JSP腳本運行引擎（JVM），執行該Servlet，最終的處理結果將形成WML格式的內容，通過WEB服務器返回給WAP瀏覽器。JSP文件中的代碼通過動態頁面服務媒介（JSWDK、Tomcat等）分別通過不同的解釋引擎進行解釋，最終生成靜態的WML文件，由WAP瀏覽器呈現給用戶。

3.2 業務邏輯層的實現

JavaBean是可復用的平臺無關的軟件組件，大多數的JavaBean是中小型控制程序，可以把JavaBean看成是用于接收事件和處理事件以便進行某個操作的組件模塊。擬建系統業務邏輯的實現主要依靠JavaBean組件，下面對主要的JavaBean加以說明：①數據庫連接類（DBConnection），管理對后臺數據庫的連接與捕獲與數據庫連接或斷開時產生的異常消息。 ②數據庫執行類（DBExec），負責提交SQL語句，返回查詢結果。③用戶類（User），負責驗證用戶的合法性，完成用戶的增加與減少。④選課類（SelCourse），負責完成課程的增加和刪除，計算已選總學分及課程數等。

由于教學資源有限，學生的選課請求集中在一個很短的時間段內，導致同時有幾百甚至幾千人在線，產生大量的并發請求。在這種情況下，頻繁的進行數據庫連接會占用很多的系統資源，服務器的響應速度會很慢，嚴重時甚至會崩潰。可以使用連接池（Connection Pool）技術解決上述問題。連接池的工作方式是在系統初始化時，向數據庫請求足夠多的連接存儲在一個內存（池）中，應用程序在需要時從池中取得連接，等用完后再還回到池中，這樣就避免了頻繁建立和關閉連接，同時連接的數量也有了一個閾值，從而使JSP與數據庫之間獲得了最大的執行效率。

參考文獻：

[1]Jim Arlow，Ila Neustadt.UML和統一過程——使用面向對象的分析和設計[M].北京:機械工業出版社，2003.

[2]王迪，黃光斌.JSP網絡技術與應用[M].北京:國防工業出版社，2002.

[3]馬云吉，孫曉鵬，等.基于UML的教學管理系統分析與設計[J].鞍山鋼鐵學院學報，2002，25(5):350-355.

收稿日期：2008-01-09

作者簡介：楊國清（1971-），男，湖北應城市人，軟件碩士，研究方向：軟件工程，企業信息化等。