基于.Net的實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備管理系統(tǒng)三層架構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

何 紅，許建梅，黃民慧，李海驥，肖澤豪

海南醫(yī)學(xué)院教育技術(shù)中心 信息技術(shù)部，海口 571101

近年來，隨著教學(xué)規(guī)模及教學(xué)內(nèi)容的擴(kuò)大與深入，海南醫(yī)學(xué)院在多媒體教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和校園網(wǎng)建設(shè)等方面投入了大量經(jīng)費(fèi)，教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備越來越多。目前，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備采用Excel表格管理，工作量大，設(shè)備管理的很多功能不能實(shí)現(xiàn)，信息檢索與統(tǒng)計(jì)不便。因而，充分利用校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，開發(fā)基于B/S架構(gòu)的設(shè)備管理信息系統(tǒng)，通過使用校園網(wǎng)上的任何一臺(tái)電腦即可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的管理及查詢統(tǒng)計(jì)功能，及時(shí)方便地了解實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的運(yùn)行情況，將有利于合理分配有限的教學(xué)資源，提高設(shè)備利用率，實(shí)現(xiàn)設(shè)備資源共享。下面就實(shí)驗(yàn)室設(shè)備管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)的前臺(tái)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層及數(shù)據(jù)層的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)予以介紹。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想及技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1.1 采用瀏覽器/服務(wù)器(B/S)的三層體系結(jié)構(gòu)

對(duì)比C/S和B/S架構(gòu):C/S架構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、速度快，但維護(hù)較為困難［1］的特點(diǎn)。系統(tǒng)的安裝、修改、升級(jí)維護(hù)需要在客戶端、服務(wù)器端都進(jìn)行。B/S架構(gòu)只需瀏覽器即可運(yùn)行程序，系統(tǒng)的安裝、修改、升級(jí)維護(hù)只需在服務(wù)器端進(jìn)行，無需在客戶端進(jìn)行，維護(hù)方便。同時(shí)業(yè)務(wù)邏輯層有效隔離了客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)端的聯(lián)系，提高了數(shù)據(jù)管理的安全性。雖然B/S架構(gòu)數(shù)據(jù)處理功能要弱于C/S架構(gòu)、速度要慢于C/S架構(gòu)，但綜合各種因素，選用B/S架構(gòu)較為合理。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)圖

1.2 系統(tǒng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)

搭建一個(gè)良好的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境可以使網(wǎng)站建設(shè)者快速、方便地建立網(wǎng)絡(luò)管理信息系統(tǒng)，更加有效地實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)功能，滿足用戶的設(shè)計(jì)要求［2］。

海南醫(yī)學(xué)院校園計(jì)算機(jī)都已聯(lián)入校園網(wǎng)，都可以作為客戶端使用。服務(wù)器端操作系統(tǒng)選用Windows 2003網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。開發(fā)工具的選擇，因?qū)W校計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)基本上選用Windows系列操作系統(tǒng)，且開發(fā)人員熟悉C#與VB2005開發(fā)語言，比較J2EE與.Net開發(fā)的適用范圍與性能，決定采用.Net技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。開發(fā)環(huán)境選用微軟的Visual Studio 2005，開發(fā)語言選用C#。數(shù)據(jù)庫(kù)選用 SQL Server 2005關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)。SQL Server 2005具有可靠性、可用性、可編程性、易用性等特點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)與Windows 2003的無縫集成。

2 系統(tǒng)功能分析與設(shè)計(jì)

經(jīng)調(diào)研，學(xué)校使用設(shè)備管理系統(tǒng)的用戶可分為各部門設(shè)備管理員、各部門設(shè)備維護(hù)人員及一般查詢用戶。另外，為維護(hù)部門信息及部門管理員用戶信息，增加了超級(jí)管理員用戶。各類用戶的功能如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能UML用例圖

3 前臺(tái)表示層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

表示層又稱用戶界面層，是系統(tǒng)的UI(用戶接口)。除了UI外，表示層也承擔(dān)了許多功能性職責(zé)。如對(duì)用戶輸入數(shù)據(jù)的驗(yàn)證、Session的管理以及頁面的跳轉(zhuǎn)邏輯等［3］。表示層的設(shè)計(jì)既要美觀，又要方便用戶使用。該系統(tǒng)頁面布局采用表格對(duì)頁面進(jìn)行統(tǒng)一布局，采用了母版頁、頁面導(dǎo)航、運(yùn)用主題文件等技術(shù)。

3.1 母版頁設(shè)計(jì)

為保持頁面的一致性，頁面采用母版頁構(gòu)建網(wǎng)站的整體風(fēng)格。將每個(gè)頁面都包含的頁頭、頁尾、頁面導(dǎo)航控件封裝在母版頁里［4］。

3.1.1 創(chuàng)建站點(diǎn)地圖文件 ASP.NET為我們提供了網(wǎng)站導(dǎo)航。讓我們把網(wǎng)站路徑存放在文件當(dāng)中。當(dāng)我們需要修改路徑時(shí)，只需要修改站點(diǎn)地圖文件就可以了。由于系統(tǒng)包含四類用戶，四類用戶的權(quán)限不同，實(shí)現(xiàn)的功能不同，每類用戶都應(yīng)有自己的導(dǎo)航。因此，在應(yīng)用程序的根目錄下為每類用戶創(chuàng)建了sitmap類型的站點(diǎn)地圖文件。同時(shí)在配置文件web.config中添加SitMap的設(shè)置與之對(duì)應(yīng)。

3.1.2 頁面導(dǎo)航 采用了TreeView導(dǎo)航控件及Site MapDataSource站點(diǎn)地圖數(shù)據(jù)源控件，并將TreeView控件綁定到SiteMapDataSource數(shù)據(jù)源。母版頁頁頭加入SiteMapPath導(dǎo)航路徑控件，顯示導(dǎo)航路徑。母版頁設(shè)計(jì)如圖3所示。

3.2 登錄頁面設(shè)計(jì)

3.2.1 頁面設(shè)計(jì) 采用通常方式輸入用戶名、密碼以進(jìn)行身份驗(yàn)證，頁面加入RadioButtonList控件(單選按鈕列表控件)，并綁定到數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶類型字典表。讓用戶選擇用戶類型登錄系統(tǒng)。

圖3 母版頁設(shè)計(jì)圖

3.2.2 登錄頁面的后臺(tái)處理程序 對(duì)用戶進(jìn)行身份驗(yàn)證，驗(yàn)證成功則將用戶編碼信息、所屬部門編碼、用戶類型信息、SiteMapDataSource數(shù)據(jù)源控件的提供程序名稱屬性SiteMapProvider等保存在Session對(duì)象中，以實(shí)現(xiàn)頁面跳轉(zhuǎn)時(shí)保存必要的信息。并根據(jù)用戶類型不同選擇不同的SiteMap站點(diǎn)地圖類型文件，使母版頁的SiteMapDataSource數(shù)據(jù)源對(duì)應(yīng)該用戶類型的站點(diǎn)地圖文件，從而使TreeView控件顯示對(duì)應(yīng)用戶類型的頁面導(dǎo)航。登錄頁面設(shè)計(jì)圖如圖4所示。

圖4 登錄頁面設(shè)計(jì)圖

3.3 設(shè)備字典、設(shè)備入庫(kù)、設(shè)備出庫(kù)、設(shè)備各類查詢等維護(hù)查詢功能頁面設(shè)計(jì)

3.3.1 主要控件

①文本框TextBox控件:用于接受用戶輸入的搜索信息。

②下拉列表DropDownList控件:根據(jù)TextBox控件的內(nèi)容模糊查詢數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)表的記錄字段信息并綁定到DropDownList控件中。

③數(shù)據(jù)綁定GridView控件:根據(jù)DropDownList控件的內(nèi)容查詢數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)設(shè)備表的記錄信息并綁定到GridView控件中。

④數(shù)據(jù)綁定DetailsView控件:和GridView控件組合使用，根據(jù)GridView控件中被選擇行的Selected DataKey鍵值在DetailsView控件上顯示該設(shè)備記錄的詳細(xì)信息。同時(shí)在DetailsView控件上啟用新增、編輯、刪除操作，完成對(duì)記錄的增加、修改與刪除操作。

⑤多個(gè)數(shù)據(jù)源SqlDataSource控件:利用這些控件配置數(shù)據(jù)源，然后使 DropDownList、GridView、Details View等控件綁定到這些數(shù)據(jù)源。

3.3.2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

①使用了DetailsView重要的列類型Template Field，使用模板完全定制列的內(nèi)容。編輯Insert Template插入記錄模板和EditTemplate編輯修改記錄模板，解決新增和修改記錄中特殊字段的輸入或修改模式。

②對(duì)DetailsView的主要事件進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各功能。對(duì)DetailsView中的ItemInserting、ItemUpdating、ItemDeleting事件進(jìn)行各類檢查驗(yàn)證等功能，進(jìn)行創(chuàng)建、修改或刪除記錄前的檢查工作并給出有錯(cuò)誤時(shí)的提示信息。

對(duì)DetailsView 中的 ItemInserted、ItemUpdated、Item-Deleted事件給出成功創(chuàng)建、修改或刪除記錄操作完成后的提示信息，并重新對(duì)GridView、Details View控件進(jìn)行數(shù)據(jù)綁定，保持與數(shù)據(jù)庫(kù)信息同步。設(shè)備字典維護(hù)設(shè)計(jì)圖如圖5所示。

圖5 設(shè)備字典維護(hù)設(shè)計(jì)圖

3.4 創(chuàng)建主題

主題由一組元素組成:外觀、級(jí)聯(lián)樣式表(CSS)、圖像和其他資源。主題將至少包含外觀。主題是在網(wǎng)站或Web服務(wù)器上的特殊目錄中定義的。外觀文件是主題的核心內(nèi)容，用于定義頁面中服務(wù)器控件的外觀［4］，包含用戶對(duì)各個(gè)控件(例如 Button、Label、TextBox或GridView等控件)的屬性設(shè)置。主題還可以包括級(jí)聯(lián)樣式表，級(jí)聯(lián)樣式表包含用戶對(duì)一些控件(例如GridView等控件)的樣式屬性設(shè)置。為保持頁面外觀的統(tǒng)一，避免對(duì)頁面的控件進(jìn)行重復(fù)設(shè)計(jì)，在應(yīng)用系統(tǒng)的App_Themes目錄下創(chuàng)建了外觀文件skinfile.skin和級(jí)聯(lián)樣式表文件stylesheet.css。

4 業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

業(yè)務(wù)邏輯層主要完成對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)則和邏輯的封裝。在為用戶表示層訪問提供功能調(diào)用的同時(shí)，它又通過調(diào)用數(shù)據(jù)訪問層所提供的功能來訪問數(shù)據(jù)庫(kù)。業(yè)務(wù)邏輯層主要根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，通過構(gòu)建系統(tǒng)的關(guān)鍵對(duì)象類，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的大部分邏輯控制功能［5］。在應(yīng)用程序的App_code目錄下創(chuàng)建一些公共類，包括數(shù)據(jù)訪問類和業(yè)務(wù)規(guī)則類。

4.1 數(shù)據(jù)訪問類

對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的共性操作抽象封裝成數(shù)據(jù)操作類(例如DbHelperSQL)，以便更好地復(fù)用和使代碼簡(jiǎn)潔［6］。在應(yīng)用程序的App_code目錄下“添加新項(xiàng)”→選擇類，創(chuàng)建dataprocess數(shù)據(jù)訪問類，定義SqlConnection、SqlCommand、SqlCommand ［］、DataSet、DataTable、SqlDataAdapter、SqlTransaction 等類型的私有變量。為了更安全地連接數(shù)據(jù)庫(kù)，采用從應(yīng)用程序的配置文件web.config中取得數(shù)據(jù)庫(kù)連接字符串。定義了數(shù)據(jù)庫(kù)的打開連接、關(guān)閉連接等方法。dataprocess類的方法說明如下表1所示:

4.2 業(yè)務(wù)規(guī)則類

建立了inputcheck類，用來對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查驗(yàn)證，如字符串長(zhǎng)度檢查、數(shù)據(jù)類型檢查、設(shè)備價(jià)格和數(shù)量檢查等。

5 數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

5.1 數(shù)據(jù)庫(kù)及表單的建立

在Sql Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)上，建立device_manager數(shù)據(jù)庫(kù)，用來存儲(chǔ)用戶及設(shè)備資源等數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和物理設(shè)計(jì)。在該數(shù)據(jù)庫(kù)下建立各類數(shù)據(jù)庫(kù)表，包括部門信息表、用戶信息表、用戶類型表、設(shè)備字典表、設(shè)備狀態(tài)字典表、設(shè)備放置處字典表、設(shè)備庫(kù)存表、設(shè)備入庫(kù)單表、設(shè)備出庫(kù)單表、設(shè)備借用表及設(shè)備報(bào)損報(bào)修表等。

5.2 使用存儲(chǔ)過程提高訪問數(shù)據(jù)的速度與效率

使用存儲(chǔ)過程可以減少網(wǎng)絡(luò)通信流量，用戶可以通過發(fā)送一條單獨(dú)的語句來實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的操作，而不需要在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送幾百個(gè)Transact-SQL代碼，這樣就減少了在服務(wù)器和客戶機(jī)之間傳遞請(qǐng)求的數(shù)量［7］。系統(tǒng)編寫了大量的存儲(chǔ)過程以提高數(shù)據(jù)訪問的速度與效率。

應(yīng)用程序的部署采用了發(fā)布網(wǎng)站的方法，發(fā)布網(wǎng)站就是編譯網(wǎng)站程序并將其輸出復(fù)制到目標(biāo)服務(wù)器的指定位置［8］。該系統(tǒng)建設(shè)完成及部署發(fā)布網(wǎng)站后，在教育技術(shù)中心進(jìn)行了試用。設(shè)備管理員對(duì)系統(tǒng)使用反映良好，認(rèn)為系統(tǒng)運(yùn)行速度快、畫面簡(jiǎn)潔明了、方便操作。設(shè)備維護(hù)人員認(rèn)為系統(tǒng)使用方便，可隨時(shí)隨地在校園網(wǎng)上登錄系統(tǒng)，進(jìn)行查詢及報(bào)損報(bào)修等。該系統(tǒng)方便了設(shè)備管理人員、維護(hù)人員和學(xué)校教師根據(jù)權(quán)限實(shí)時(shí)方便的管理、查詢教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息。

［1］潘穎.IT企業(yè)人力資源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)［D］.成都:電子科技大學(xué)，2011:14

［2］董斐.基于B/S模式的獨(dú)立學(xué)院學(xué)籍管理信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)［D］.成都:電子科技大學(xué)，2010:49

［3］張珊.基于.Net的高校儀器設(shè)備管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［D］.武漢:武漢科技大學(xué)，2009:14

［4］龐婭娟.Asp.net從入門到精通［M］.2 版.北京:清華大學(xué)出版社，2010:160，693

［5］徐相林.基于ASP.NET技術(shù)的B/S三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2008，(S1):34-35

［6］李天平.亮劍.NET:.NET深入體驗(yàn)與實(shí)戰(zhàn)精要［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2009:496

［7］黃開枝.SQL Server 2005中文版 基礎(chǔ)教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2007:306

［8］崔巍.數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2010:59