基于WEB系統的在線學習時間統計問題淺析

劉瑞軍

（武夷學院 實驗室管理中心，福建 武夷山 354300）

基于WEB系統的在線學習時間統計問題淺析

劉瑞軍

（武夷學院 實驗室管理中心，福建 武夷山 354300）

摘要：基于WEB的網絡在線學習系統逐漸成為教學的必要輔助平臺，在線學習時間則為學習系統考核的重要參數指標，若要記錄學習時間，必須通過某技術手段解決WEB的無狀態性。分析了WEB的無狀態性記錄學習行為的問題，提出了解決問題的三種方法優缺點進行了對比，最終給出了統計在線學習時間的最佳方案。

關鍵詞：在線；學習時間；統計；WEB

隨著互聯網逐漸發展普及，基于WEB的應用也在逐日增加，尤其是教育領域，如在線學習系統、在線考試、精品課程等各類教學資源網站逐漸成為日常教學的必要輔助平臺，而學習系統是眾多應用中應用最廣泛、最普及的一種。學習系統中，必須要記錄學員的學習行為，如統計學生在線學習時間、記錄學生的學習內容等。WEB學習站點一般是基于HTTP協議，而HTTP是屬于無狀態管理，如何合理統計學員在線學習時間是學習系統中一個關鍵突破點。

目前，在線學習系統中基本都記錄了學生的在線學習時間，但是由于所采用的技術和實現方法的不同導致在記錄學習者在線時間的準確性上有很大的出入[1]。很少有專門文獻對此類問題作出詳細解釋和說明，在文獻1和文獻5中，作者給出了在線教育系統的時間統計問題的解決方案，但沒有利用底層數據庫進行記錄學生的學習行為，這與實際情況存在差異。本文將結合實際開發項目，對于此問題，提出了Cookies、Session和基于“心跳”算法結合底層數據庫的思路給出解決方案，并根據實際項目開發，比較了三種方案的優缺點。

1　WEB無狀態計時問題

1.1WEB系統運行機理

在線學習系統基于B/S結構進行開發，采用的是HTTP協議，而HTTP協議屬于一種無狀態協議，其運行機理如圖1所示。

圖1　HTTP運行機理圖

從圖1可以看出，WEB學習系統運行過程是基于HTTP協議進行通信，其執行的過程和原理如下：

（1）用戶端使用瀏覽器通過HTTP協議對服務器提出訪問某個頁面的需求；

（2）服務器接收到訪問請求，根據用戶端的需求，將解析好的WEB頁面通過HTTP協議以HTML格式傳到客戶端；

（3）用戶端將服務器解析返回的HTML通過瀏覽器呈現到客戶端。

1.2WEB應用系統中無狀態問題

在圖1中，用戶端每次請求都是獨立、互不關聯的，客戶端和服務器端不需要進行動態交互，每次執行過程和結果與在其之前、之后的請求均無直接關系，服務器只要根據用戶端的請求解析返回，任務即完成，對于用戶端的數據無需記憶，客戶端也是，下一次的訪問與這一次的訪問沒有直接的聯系，對當前訪問的頁面也無需記憶，它是一種無狀態狀況。

在學習系統應用中，這種無狀態就引來了問題：

（1）如圖2所示，當有不同的用戶（A、B、C、D）請求相同的頁面資源（a.aspx），在無狀態狀況下，服務器是不會區分用戶之間的區別，不會記憶用戶的相關內容，服務器也就無法記錄用戶的學習行為和數據。

（2）如圖3所示，當某個用戶（E）登錄學習系統進行學習，學習過程中，在不同的資源文件之間選擇學習，但在無狀態下，服務器并不知道請求a.aspx、b.aspx、c.aspx資源文件的是否是同一個用戶，同樣也記錄。

圖2　多用戶訪問統一資源

圖3　某用戶訪問許多資源

通過上面的分析，在HTTP無狀態協議下，是無法進行用戶在線信息統計，如身份識別學習時間、學習行為等。

2　實現方案

對于學習系統而言，用戶端和服務器端進行實時交互的，畢竟交互是需要承前啟后的，學習系統要知道某個學生在線學習了多長時間，而HTTP本身是一個無狀態的連接協議，為了支持客戶端與服務器之間的交互，我們需通過某種技術解決HTTP無狀態問題，從而保持HTTP連接狀態，為交互存儲狀態。一般進行狀態管理時有兩個基本的選擇：使用服務器端技術維護狀態或在客戶端維護狀態[2]。

2.1基于客戶端狀態管理技術

基于客戶端狀態常用的管理技術有以下幾種[3]：視圖狀態：Web窗體頁提供ViewState屬性作為內置結構，在對同一頁的多個請求間自動保留值。視圖狀態作為頁中的隱藏域來進行維護。

控件狀態：ASP.NET頁框架提供了ControlState屬性作為在服務器往返過程中存儲自定義控件數據的方法。例如，如果編寫的自定義控件使用多個不同的選項卡來顯示不同的信息，為使此控件能夠按預期方式工作，控件需要知道在往返過程中哪個選項卡被選中。視圖狀態可用于此目的，但是開發人員可能在頁面級將視圖狀態關閉，這實際上破壞了您的控件。與視圖狀態不同，控件狀態不能被關閉，因此它提供了存儲控件狀態數據的更可靠方法。

隱藏域：是指在用戶瀏覽器中不會顯示的一個控件，但可以像對待標準控件一樣設置其屬性。當向服務器提交頁面時，隱藏域的內容將在窗體集合中隨同其他控件的值一同發送。隱藏域可用作一個儲存站，將希望直接存儲在頁面中的任何特定的信息放置到其中。

Cookie：是由Web服務器發送出來存儲在客戶端設備上的小量信息，是把與用戶和網站相關的信息存儲比會話時間還長的一種方式，可以是臨時的（具有特定的過期時間），也可以是永久的。當瀏覽器請求某頁時，客戶端會將Cookie中的信息連同請求信息一起發送。服務器可以讀取Cookie并提取它的值。一項常見的用途是存儲標記，以指示該用戶已經在應用程序中進行了身份驗證。

查詢字符串：提供了一種簡單而受限制的維護狀態信息的方法，可以方便地將信息從一個網頁傳遞給另一個網頁。

2.2服務器端狀態管理技術

基于服務器端狀態常用的管理技術有以下幾種[4]：

會話狀態（Session）：.NET中，使用會話狀態保存每個活動的Web應用程序會話的值。會話狀態是HttpSessionState類的一個實例?？蛻舻谝淮握埱蟛⒋蜷_一個ASP.NET頁面時，就開始了一個會話。一般會話狀態有時間的限制，如果用戶在規定時間內沒有與服務器進行任何交互，會話將自動結束。

應用程序狀態（Application）：存儲在一個鍵/值字典中，在每次請求一個特定的URL期間就會創建這樣一個字典?？梢詫⑻囟ㄓ趹贸绦虻男畔⑻砑拥酱私Y構以在頁請求期間存儲它。一旦將應用程序特定的信息添加到應用程序狀態中，服務器就會管理該對象。

應用程序狀態是一種全局存儲機制,可由Web應用程序中的所有頁面訪問。因此,應用程序狀態可用于存儲需要在服務器往返行程之間及頁面請求之間維護的信息。例如，如果想計算網站的在線人數，那么可以將這個計數器變量保存在應用程序狀態中。

會話狀態與應用程序狀態不同的是：會話狀態的范圍限于當前客戶端用戶。如果有不同的用戶在使用應用程序，則每個用戶會話都將有一個不同的會話狀態。此外，如果同一用戶在退出后又返回應用程序，第二次用戶會話的會話狀態也會與第一次不同。

配置文件屬性：可讓您存儲特定用戶的數據。此功能與會話狀態類似,不同的是,在用戶的會話過期時,配置文件數據不會丟失。配置文件屬性功能使用ASP. NET配置文件,此配置文件以持久的格式存儲,并與某個用戶關聯。因為放置在配置文件屬性中的數據沒有存儲到應用程序內存中,所以這些數據在IIS重新啟動或輔助進程重新啟動后仍能得到保留,而不會丟失。此外,配置文件屬性可以跨多個進程得到保持。

數據庫方案：當存儲特定用戶的信息并且信息存儲較大時,通常的做法是使用數據庫技術維護狀態。對于維護長期的狀態或維護即使在服務器必須重新啟動的情況下仍必須保留的狀態,數據庫存儲尤其有用當存儲特定用戶的信息并且信息存儲較大時,通常的做法是使用數據庫技術維護狀態。對于維護長期的狀態或維護即使在服務器必須重新啟動的情況下仍必須保留的狀態,數據庫存儲尤其有用。

2.3解決方案

通過上述描述可知，狀態管理可以采用服務器端和客戶端技術進行維護，在在線時間統計上一般也是采用服務器端和客戶端兩種技術，常用的方案有如下幾種[5]：

（1）“Cookie+數據庫”方法

用戶部分行為通過Cookie以文件形式保存在客戶端，如用戶名等，用戶的核心數據保存到數據庫中，如，用戶一些隱私資料、在線學習時間等。當客戶登錄到學習系統時，系統將對其進行驗證、記錄，其過程如圖4所示。

圖4　Cookie方式工作過程圖

（2）“Session+數據庫”方法

當用戶登錄到學習系統，用戶的行為通過Session保存到服務器，系統根據此信息將用戶的學習情況實時更新到數據庫中，其過程如圖5所示。

圖5　Session方式工作過程圖

（3）基于異步通信的“心跳”算法

用戶登錄到學習系統后，在客戶端使用JavaScript每間隔固定時間，通過異步通信（AJAX）發送請求到服務器，從而更新用戶在線學習時間，同時服務器實時掃描登錄到學習系統的用戶，如果超時則修改用戶狀態，其過程如圖6所示。

圖6　 Ajax方式工作過程圖

2.4結果分析

三種方式均可以實現在線時間統計的功能，但每種方法的性能、精確度均不同。通過實際運行情況，下面分別從安全性、消耗服務器資源、擴展性和計時精確性等幾個方面展開分析，如表1所示。

表1　分析對比

通過上述分析，可以看出，以上三種方式各有優缺，在實際使用中，可根據具體情況選擇計時方案，如果系統用戶較少，時間要求比較精確可以采用基于異步通信的心跳算法來完成，如果客戶較多，在線時間要求不是非常精確則可以選擇Cookie方法。

3　總結

就WEB在線學習系統的在線學習時間問題進行了討論，分析了基于客戶端和服務器端狀態維護的特點并進行比較，闡明了其優缺點，基于此分析給出了統計WEB在線學習時間的三種解決方案，三種解決方案均可解決在線時間的統計問題，實際開發過程中可根據用戶數量、網絡帶寬等客觀情況，選擇其中一種即可。

參考文獻：

[1]李振華,程國忠.“學習過程跟蹤”系統中在線時間統計功能的設計與實現[J].中國西部科技,2010(4):25-26.

[2]董梁,高猛.C#.NET技術內幕 [M]北京:清華大學出版社, 2006:336-356.

[3]殷玉法,李寶.ASP.NE客戶端狀態管理技術的分析與比較[J].電腦知識與技術,2007(6):1629-1630.

[4]殷玉法,李寶.ASP.NET服務器端狀態管理技術的分析與比較[J].電腦知識與技術,2007(8):401,416.

[5]江軍強,李展宗,王建志.在線考試時間控制技術的設計與實現[J].軟件工程師,2015(2):35-36.

（責任編輯：葉麗娜）

中圖分類號：TP393.09

文獻標識碼：A

文章編號：1674-2109(2015)09-0022-04

收稿日期：2015-05-23

基金項目：2012年武夷學院?？蒲谢痦椖浚▁l201008）。

作者簡介：劉瑞軍（1981-）男，漢族，講師，主要研究方向：數據庫應用、軟件開發。

Analysis on the Statistical Learning Time Problem of Online Based on WEB System

LIU Ruijun

（Center of Laboratory Management，Wuyi University，Wuyishan，Fujian 354300)

Abstract：E-learning system is becoming essential teaching assistant platform,online learning time was an important learning system evaluation parameter,to record learning time,must be addressed web statelessness through some technical means.This paper analyzes the stateless web recorded learning behavior problems,put forward to solve the problem of the advantages and disadvantages of the three methods were compared,and ultimately gives the best statistical online learning time.

Key words：Online;learning time;statistical;WEB