高校學(xué)生綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周寧

(北京青年政治學(xué)院學(xué)生處，北京 100102)

一、引言

本文以高校學(xué)生綜合管理系統(tǒng)為研究對象，通過對北京青年政治學(xué)院的學(xué)生管理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，利用軟件工程中面向?qū)ο蟮难芯糠椒ǎ鉀Q高校學(xué)生管理中存在問題。本章主要介紹該課題的研究背景、目的及意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及本文的主要結(jié)構(gòu)。

(一)課題背景

北京青年政治學(xué)院是北京市屬市管普通高等學(xué)校，現(xiàn)有教職員工330余人，在校學(xué)生4000余人。位居北京市朝陽區(qū)的望京地區(qū)，占地面積40多畝。另有東校區(qū)80畝，一年級學(xué)生就讀。北京青年政治學(xué)院下設(shè)11個教學(xué)系部(分院)，現(xiàn)有專業(yè)(方向)20余個。學(xué)生處負(fù)責(zé)全院的學(xué)生管理、招生以及就業(yè)等工作。

隨著學(xué)院規(guī)模的不斷擴(kuò)大，學(xué)生人數(shù)急劇增長，需要管理的各種信息也成倍增長，由于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的普及，若建立一個B/S結(jié)構(gòu)的學(xué)生信息管理系統(tǒng)，學(xué)生便可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢自己的有關(guān)信息，使得學(xué)生信息管理工作系統(tǒng)化，規(guī)范化，自動化，大大提高了學(xué)院管理學(xué)生的效率。

學(xué)院學(xué)生處下設(shè)招生辦公室、就業(yè)指導(dǎo)中心、學(xué)生管理科、心理健康教育中心等多個科室，目前各科室都有各自獨(dú)立的管理信息系統(tǒng)，現(xiàn)存問題是，信息不能共享、系統(tǒng)不完善。為解決現(xiàn)存問題對于學(xué)生工作進(jìn)行重新梳理、整合、建立一個統(tǒng)一的、完善的學(xué)生工作管理信息系統(tǒng)是當(dāng)前的迫切需求。

項(xiàng)目的建設(shè)將有力改善北京青年政治學(xué)院的學(xué)生管理環(huán)境，從整體上提高學(xué)生工作管理部門、工作人員和全校學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收有關(guān)信息的能力，開展在線的業(yè)務(wù)處理，支持按權(quán)限管理的各種申請、查詢和統(tǒng)計(jì)報(bào)表的輸出打印功能。

項(xiàng)目建設(shè)的主要內(nèi)容包括:面向?qū)W生處全體師生，包括系統(tǒng)維護(hù)、思想教育管理、評獎評優(yōu)管理、共青團(tuán)工作管理、學(xué)生資助管理、勤工助學(xué)管理、對外交流管理、心理健康管理、違紀(jì)處分管理、招生管理、就業(yè)管理、日常事務(wù)管理、學(xué)生工作隊(duì)伍管理、班級管理、其他數(shù)據(jù)管理等子系統(tǒng)。

項(xiàng)目的近期目標(biāo)是將北京青年政治學(xué)院在數(shù)字化校園統(tǒng)一數(shù)據(jù)平臺的基礎(chǔ)上與其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)充分共享，為其他系統(tǒng)的接入開放數(shù)據(jù)接口。尤其是實(shí)現(xiàn)學(xué)生工作管理系統(tǒng)與一卡通系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和業(yè)務(wù)互動。與教務(wù)管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)入學(xué)前、入學(xué)、在校期間、畢業(yè)期間和畢業(yè)以后一條龍管理。

本項(xiàng)目將從教育信息數(shù)字化的角度探索學(xué)生工作開展的新途徑，支持學(xué)生工作管理部門、工作人員和全校學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收有關(guān)信息，開展在線的業(yè)務(wù)處理，支持按權(quán)限管理的各種申請、查詢和統(tǒng)計(jì)報(bào)表的輸出打印功能。此項(xiàng)目的必要性和可行性如下:

(1)目前學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)無法利用或利用不充分

信息化水平參差不齊，信息系統(tǒng)構(gòu)造各異，導(dǎo)致學(xué)校的信息共享不暢、數(shù)據(jù)不標(biāo)準(zhǔn)、不統(tǒng)一，學(xué)生相關(guān)數(shù)據(jù)無法利用，工作環(huán)節(jié)銜接存在明顯的弊端。

(2)以管理為驅(qū)動，主要為管理者服務(wù)，而面向?qū)W生的主動式自助服務(wù)較少

傳統(tǒng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)出發(fā)點(diǎn)是為管理者服務(wù)，提高管理者的工作效率，而為師生提供的服務(wù)是完成管理者收集和整理數(shù)據(jù)的環(huán)節(jié)，并未真正從學(xué)生的角度理解業(yè)務(wù)。

(3)原來與學(xué)生相關(guān)跨部門業(yè)務(wù)難以實(shí)現(xiàn)

當(dāng)學(xué)生的相關(guān)業(yè)務(wù)辦理需要其他職能部門舊系統(tǒng)配合時，工作難度較大，因?yàn)榭缏毮懿块T的業(yè)務(wù)流程較復(fù)雜，流程中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、業(yè)務(wù)辦理耗時較大，工作效率未得到有效提高，本項(xiàng)目將來與學(xué)院數(shù)字化平臺對接，實(shí)現(xiàn)資源共享。

(4)只記錄了學(xué)生課堂成績，無法展現(xiàn)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力

目前與學(xué)生學(xué)習(xí)相關(guān)的教務(wù)系統(tǒng)，只能記錄學(xué)生的課堂成績;無法在系統(tǒng)中體現(xiàn)學(xué)生的綜合素質(zhì)情況。怎樣解決這些問題已經(jīng)引起越來越多同行的關(guān)注。

(二)發(fā)展現(xiàn)狀

近些年來，在國家教育政策的支持下，各個高校的教育規(guī)模不斷的擴(kuò)大，在此條件下目前手工管理的模式和單機(jī)管理的模式已經(jīng)嚴(yán)重落后于目前的教育發(fā)展。在此條件下，隨著信息化技術(shù)的發(fā)展以及教育水平的整體提高，學(xué)生相關(guān)的信息管理系統(tǒng)軟件也成為了高等學(xué)校教學(xué)管理過程中的重要組成部分［1］。作為用戶信息查詢的主要手段，將會在高校學(xué)生相關(guān)管理政策制定中提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。通過計(jì)算機(jī)對于學(xué)生日常信息的管理，與傳統(tǒng)的人工操作管理相比較，在檢索效率方面、存儲量方面、成本低廉等方面都具有不可比擬的優(yōu)勢。所以，開發(fā)一個能夠適應(yīng)新形勢下需要的高校學(xué)生信息管理系統(tǒng)是很有必要的［2］。

雖然，從整體上來看，我國高校已經(jīng)基本上完成了信息化平臺的建設(shè)，但是仍然存在“重建設(shè)、輕應(yīng)用”的現(xiàn)象。高校學(xué)生管理平臺的應(yīng)用價值并沒有得到充分的體現(xiàn)。缺乏完善的教育管理軟件規(guī)范的指導(dǎo)，缺乏高質(zhì)量信息管理軟件的支持，雖然各個院校都利用校園網(wǎng)絡(luò)完成了一部分的工作，但是從效率、質(zhì)量以及規(guī)范化的程度上來看，都需要進(jìn)一步提高。在學(xué)生管理領(lǐng)域，學(xué)生獎懲管理以及學(xué)生注冊等服務(wù)大多沿習(xí)傳統(tǒng)的管理模式，并沒有通過信息管理系統(tǒng)來提高學(xué)生管理的工作效率［3］。

其次，信息管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的不規(guī)范，導(dǎo)致兼容性較差，也是高校信息化建設(shè)過程中所遇到的重點(diǎn)問題。目前，高校學(xué)生管理系統(tǒng)大多是從軟件公司購買，或者委托科研單位和公司進(jìn)行研制，存在較多設(shè)計(jì)不規(guī)范問題，重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象較為嚴(yán)重。因此，一個完整軟件規(guī)范的設(shè)計(jì)勢在必行。

(三)主要工作內(nèi)容

作者作為該項(xiàng)目的主要參與人員，全程參與項(xiàng)目需求分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)及測試上線的過程。本課題以高校學(xué)生管理為切入點(diǎn)，深入討論在高校學(xué)生管理系統(tǒng)軟件架構(gòu)的搭建與實(shí)現(xiàn)。根據(jù)項(xiàng)目的不同階段，作者圍繞本科題進(jìn)行以下內(nèi)容的研究與實(shí)踐［4,5］:

1.首先需要對于當(dāng)前高校學(xué)生管理系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和研究現(xiàn)狀進(jìn)行深入的調(diào)查研究，掌握在不同的情況下學(xué)生管理的實(shí)際需求和學(xué)生管理工作的特點(diǎn)，以軟件對于學(xué)生日常輔助管理的作用為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)而分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性。

2.從用戶的角度出發(fā)，通過問卷或者調(diào)查等方式，分析實(shí)際應(yīng)用的需求，通過對于用戶需求分析確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求，并對于前期的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行必要的補(bǔ)充和更正，力求總體設(shè)計(jì)更加科學(xué)和合理。

3.基于對總體的設(shè)計(jì)要求和用戶的需求分析，對于系統(tǒng)進(jìn)行整體的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，以信息單元或者用戶的操作事件作為設(shè)計(jì)參考，建立數(shù)據(jù)模型，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理，確立整體的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)體系。

4.在整體的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容，確定系統(tǒng)的各個功能模塊，并對于各個功能模塊進(jìn)行深入的功能分析，建立相對清晰和完善的導(dǎo)航系統(tǒng)，并對于各個功能逐步的完善，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能開發(fā);并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步整合，完善系統(tǒng)的開發(fā)工作。

5.在完成總體的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對于工作成果進(jìn)行分析，提出項(xiàng)目設(shè)計(jì)的不足之處，并不斷完善項(xiàng)目設(shè)計(jì)，使項(xiàng)目整體符合實(shí)際工作的需要。

6.完善詳細(xì)設(shè)計(jì)，對評獎評優(yōu)管理、學(xué)生資助管理、心理健康管理、招生管理、迎新管理、離校管理、系統(tǒng)維護(hù)、用戶管理等模塊進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，以用例圖或流程圖的形式詳細(xì)闡述了以上各模塊的功能及流程。

7.跟蹤開發(fā)進(jìn)度，負(fù)責(zé)項(xiàng)目相關(guān)各部門的溝通與協(xié)調(diào)。

8.從業(yè)務(wù)角度，對系統(tǒng)測試用例進(jìn)行分析與審核，保證系統(tǒng)全面滿足業(yè)務(wù)需求。

9.制定完整的上線實(shí)施流程，保證項(xiàng)目順利上線。

(四)論文主體結(jié)構(gòu)

本論文通過對系統(tǒng)整體的分析，對系統(tǒng)的各個功能模塊和開發(fā)思想進(jìn)行了詳細(xì)的描述，主要講述了六大章節(jié)的內(nèi)容。

第1章:引言，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，論述項(xiàng)目背景、建設(shè)目標(biāo)和作者在項(xiàng)目開發(fā)中的主要工作。

第2章:基礎(chǔ)技術(shù)介紹，圍繞本項(xiàng)目，站在技術(shù)應(yīng)用的角度，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)性簡介，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

第3章:系統(tǒng)需求，圍繞系統(tǒng)需求的提出，對業(yè)務(wù)進(jìn)行描述，通過UML中的用例圖完成對需求的建模。

第4章:系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，對本項(xiàng)目的運(yùn)行環(huán)境以及各模塊功能進(jìn)行描述，具體闡述學(xué)生管理系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容。描述系統(tǒng)架構(gòu)的具體設(shè)計(jì)原則與思想，對功能模塊通過流程圖的形式具體講解各管理模塊的實(shí)現(xiàn)內(nèi)容，詳細(xì)說明數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與物理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用St ruts 2，Spring和Hibernate技術(shù)完成對項(xiàng)目核心技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

第5章:系統(tǒng)測試，從功能測試和性能測試兩個方面進(jìn)行論述，通過完整測試用例驗(yàn)證系統(tǒng)的正確性，健壯性，保證系統(tǒng)的可維護(hù)性。

第6章:結(jié)論，本項(xiàng)目的成功實(shí)施，可以作為高校信息化領(lǐng)域的示范項(xiàng)目。

二、相關(guān)理論與技術(shù)

本章立足于系統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)介紹，圍繞本項(xiàng)目，站在技術(shù)應(yīng)用的角度，對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)性簡介，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

(一)Web應(yīng)用程序架構(gòu)

從理論上講，Web 應(yīng)用程序非常簡單。瀏覽器(“客戶端-服務(wù)器”模式中的客戶端)顯示表單并向用戶請求數(shù)據(jù)。服務(wù)器由一個軟件程序表示，在一個 Web 應(yīng)用服務(wù)器上執(zhí)行。用戶提交表單后，服務(wù)器程序會接收并處理信息，然后根據(jù)結(jié)果返回一個響應(yīng)。這種交互如圖 2-1 所示［6］。

圖2 -1 Web 應(yīng)用交互圖Fig.2-1 Web application interaction diagram

在現(xiàn)實(shí)過程中，根據(jù)應(yīng)用程序所執(zhí)行的任務(wù)，Web表單必須識別服務(wù)器的統(tǒng)一資源定位符 (URL)，這樣，在用戶提交表單以進(jìn)行處理的時候，就可以讓瀏覽器知道應(yīng)該往哪兒發(fā)送表單數(shù)據(jù)。當(dāng)然，用戶并不知道發(fā)生了重定向，因此他們感覺到交易非常順利。更常見的情況是，重定向會指向同一個域，即使是重定向到不同的服務(wù)器［7］，如圖2-2所示。

圖2 -2改進(jìn)版Web 應(yīng)用交互圖Fig.2-2 Improved version of the Web appl ication interaction diagram

(二)MVC架構(gòu)

大量的軟件工程實(shí)踐，使人們總結(jié)出一套針對大型項(xiàng)目開發(fā)的方法論——設(shè)計(jì)模式。經(jīng)過賽迪網(wǎng)對設(shè)計(jì)模式的使用情況調(diào)查:在與Web相關(guān)的項(xiàng)目中，MVC模式使用率超過50%。MVC來源于Model-View-Control ler的縮寫，即模型(Model)-視圖(View)-控制器(Cont rol ler)，根據(jù)圖2-3所表示的類圖，可見它們分別擔(dān)當(dāng)不同的職責(zé)［8］。

圖2 -3 MVC類圖Fig. 2-3 MVC class diagram

(1)模型類:數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)規(guī)則，封裝所需的數(shù)據(jù)，提供完成問題處理的操作過程。

(2)視圖類:用戶交互界面，通過顯示的形式，把信息轉(zhuǎn)達(dá)給用戶。

(3)控制器類:接受用戶交互信息并調(diào)用模型和視圖去完成用戶的請求。

通過圖2-4顯示的MVC處理流程圖，用戶在視圖提供的界面上發(fā)出請求，視圖把請求轉(zhuǎn)發(fā)給控制器，控制器調(diào)用相應(yīng)模型來處理用戶請求，模型進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯處理，并返回?cái)?shù)據(jù)。最后控制器調(diào)用相應(yīng)的視圖來顯示模型返回的數(shù)據(jù)。

圖2 -4 MVC 處理流程圖Fig. 2-4 MVC processing diagram

MVC模式是面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)中“職責(zé)單一”原則的最佳實(shí)踐之一。它可以為一個模型在運(yùn)行時同時建立和使用多個視圖，使用戶可以從不同角度看待數(shù)據(jù)展示結(jié)果;它幫助視圖層與控制層分離，支持二者的對象替換，并且可以根據(jù)需求有選擇的動態(tài)配置視圖與控制層的關(guān)系，因此，它具有良好的系統(tǒng)可移植性，可以平滑地保證模型或者視圖在其他平臺上的耦合工作［9］。

MVC模式有利必有弊，對于小型甚至中等規(guī)模的應(yīng)用，不建議使用MVC模式。首先，如果執(zhí)行嚴(yán)格的MVC，就必須將應(yīng)用分為三個部件，在增加設(shè)計(jì)難度的同時，意味著將要開發(fā)更多的文件，會延長開發(fā)周期。其次，視圖與控制器間耦合性看似很低，實(shí)際很高，視圖與控制器貌似相互分離，但確實(shí)聯(lián)系緊密的部件，視圖沒有控制器的存在，其應(yīng)用是很有限的，從某種角度而言，將對它們的獨(dú)立重用構(gòu)成障礙，最后，視圖與數(shù)據(jù)模型間的訪問是低效的，甚至是有限制的。可能由于模型間數(shù)據(jù)關(guān)系和操作接口不匹配，視圖層必須要多次重復(fù)訪問控制層，才能獲得足夠的數(shù)據(jù)，而這種數(shù)據(jù)間的頻繁訪問，極大地危害了系統(tǒng)性能。對于中小型項(xiàng)目，軟件工程的最佳實(shí)踐中，都不建議使用MVC模式。因?yàn)椋绻凑誐VC模式，就必須將應(yīng)用分為三個部件，增加設(shè)計(jì)難度，還要編寫更多的開發(fā)文件，必將延長項(xiàng)目周期。本項(xiàng)目是個大型的信息系統(tǒng)項(xiàng)目，采用MVC模式的原因在于:

(1)業(yè)務(wù)模式相對固定，視圖、模型、控制分離相對明確。

(2)相對龐大，后續(xù)的維護(hù)升級是不可避免的，前期設(shè)計(jì)必須采用良好的設(shè)計(jì)模式。

(3)研發(fā)的人員較多，MVC可以使類的職責(zé)更加明確單一，提升開發(fā)效率，節(jié)約開發(fā)成本。

(三)Java EE 框架

框架，即Framework，它把不同應(yīng)用程序中有共性的一些東西抽取出來，做成一個半成品程序，提供了一組統(tǒng)一的接口和編程方式的可以重用組件，只需要集中精力擴(kuò)充系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯設(shè)計(jì)。本節(jié)主要介紹在系統(tǒng)開發(fā)中采用的開源框架［10］。

1. St ruts 2

St ruts2 是一個web應(yīng)用框架，是第二代基于Model-View-Control ler (MVC)模型的Web應(yīng)用框架。Struts2框架大致上有3部分組成:核心控制器、業(yè)務(wù)控制器和用戶定義的業(yè)務(wù)邏輯組件，St ruts2的簡單處理流程如下:

(1)用戶通過瀏覽器向服務(wù)器發(fā)送請求。

(2)St ruts中心處理器接到請求，根據(jù)系統(tǒng)配置文件，查找對應(yīng)的處理請求的Action類。

(3)作用在Action類的攔截器，自動執(zhí)行相關(guān)的通用功能，來滿足請求的一般性需求。

(4)如果系統(tǒng)配置文件中所配置相關(guān)方法參數(shù)有效，則通過方法參數(shù)調(diào)用到具體的Action類中的邏輯處理方法，否則通過默認(rèn)的執(zhí)行方法來處理請求，完成跳轉(zhuǎn)。

(5)經(jīng)過一系列方法調(diào)用處理后，通過映射好的URL，將結(jié)果反應(yīng)給瀏覽器。

圖2-5展示了Struts2的整體部件與處理機(jī)制［11］。

圖2 -5 Struts 2框架圖Fig.2-5 St ruts 2 f ramework diagram

2.Spring

Spring是目前業(yè)界通用的輕量級Java EE企業(yè)平臺應(yīng)用程序框架，如果說St ruts2專注于表現(xiàn)層和控制層，主要功能是負(fù)責(zé)表現(xiàn)層與控制層的解耦，保證數(shù)據(jù)傳遞的流暢，那么Spring就是對業(yè)務(wù)邏輯層綜合管理者，它負(fù)責(zé)將業(yè)務(wù)邏輯細(xì)化，應(yīng)用自身框架中已經(jīng)整合好的處理機(jī)制，在更深層次上降低程序的耦合程度。

Spring中基本的設(shè)計(jì)模式是工廠，核心就是用輕量級的容器，通過控制反轉(zhuǎn)(IoC，Inverse of Control) 和面向切面(A0P，Aspect-0riented Programming)來生成對象，在Spring框架下現(xiàn)實(shí)多個子框架的組合這些框架之間彼此可以獨(dú)立，也可以實(shí)用其他的框架方案進(jìn)行代替。Spring整體組件參見圖2-6。

圖2 -6 Spring框架圖Fig.2-6 Spring f ramework diagram

從根本上而言，Spring具有以下優(yōu)點(diǎn)［12］:

(1)輕量級:無論從框架中擁有jar包的數(shù)量還是系統(tǒng)開銷上，Spring都是輕量級的，因?yàn)镾pring中所生成的對象不依賴與Spring框架中的任何類。

(2)控制反轉(zhuǎn):在Spring中，通過控制反轉(zhuǎn)，應(yīng)用反射機(jī)制來創(chuàng)建對象，往往是通過調(diào)用請求來被動創(chuàng)建，而不是對象自己主動加載。

(3)面向切面:Spring提供豐富的面向切面通知機(jī)制，采用“織入”的方式，將相應(yīng)消息和業(yè)務(wù)處理進(jìn)行內(nèi)聚性開服，幫助應(yīng)用程序只實(shí)現(xiàn)它所關(guān)注的內(nèi)容，而由系統(tǒng)控制日志或者事務(wù)等通用性功能。

(4)容器:Spring利用自身機(jī)制管理其中應(yīng)用對象的配置信息和生命周期，將對象裝入自身的容器中。

(5)框架:Spring不但是一組包含各類控制邏輯的通用jar包組合，它也可以作為框架，完成各類復(fù)雜企業(yè)級應(yīng)用的搭建。

3.Hibernate

Hibernate開源于著名的Java開源組織JB0SS名下，它提供了一整套面向?qū)ο箨P(guān)系映射的解決方案。它成功地實(shí)現(xiàn)Java對象向關(guān)系數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，是一個0/R Mapping映射框架。它基本的設(shè)計(jì)理念是將軟件工程師從繁瑣的數(shù)據(jù)持久層分離出來［13］，通過面向?qū)ο笾谢締挝弧悂斫M織生成數(shù)據(jù)庫，縮短了手動處理SQL和JDBC的編程時間。Hibernate的整體組件參見圖2-7。

圖2 -7 Hibernate框架圖Fig.2-7 Hibernate f ramework diagram

在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中，任何的程序都需要考慮對象的生命周期及各周期的關(guān)系，其實(shí)本質(zhì)就是考慮對象從創(chuàng)建到消亡在內(nèi)存中的狀態(tài)，在Hibernate中，我們將持久化對象，分為以下幾種狀態(tài)［13］:

(1)暫態(tài):對象剛創(chuàng)建，與數(shù)據(jù)庫記錄沒有關(guān)聯(lián)。

(2)持久態(tài):對象與數(shù)據(jù)庫中記錄同步，使數(shù)據(jù)變更處于Session的管理下。

(3)游離態(tài):對象脫離Session的管理，無法與數(shù)據(jù)庫中的記錄保持同步。

(4)移除態(tài):對象已經(jīng)被Session刪除，但操作還沒有提交給數(shù)據(jù)庫。

圖2-8是Hibernate中對象具體狀態(tài)遷移圖。

圖2 -8 對象狀態(tài)遷移圖Fig.2-8 0bject state t ransition diagram

(四)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，目前主流數(shù)據(jù)庫以關(guān)系型數(shù)據(jù)庫為主，此類數(shù)據(jù)庫以行和列的形式對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，其基本的形式是二維表。用戶使用SQL語句對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和查詢。現(xiàn)在市場上主流的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫有0-racle公司的 Database10g、IBM公司的 DB2、微軟公司的SQL Server和Sun公司的MySQL。下面對這幾種技術(shù)做一個簡單的介紹和比較［14］。

1.0 racle

0racle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)由0racle公司開發(fā)，是一個對象關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(0RDBMS，0bject-Relational Database Management System)。它既提供關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能，又提供面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫系統(tǒng)的功能。目前，0racle系統(tǒng)在管理信息系統(tǒng)、企業(yè)數(shù)據(jù)處理、因特網(wǎng)及電子商務(wù)等領(lǐng)域使用非常廣泛，是世界上使用最廣泛的關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之一，幾乎可用在當(dāng)今所有的操作系統(tǒng)平臺上，包括 Windows 平臺、UNIX平臺和Linux平臺。因其在數(shù)據(jù)安全完整性控制方面的優(yōu)越性能，以及跨操作系統(tǒng)、跨硬件平臺的數(shù)據(jù)互操作能力，使得越來越多有用戶將其作為應(yīng)用數(shù)據(jù)的處理系統(tǒng)，但是0racle維護(hù)成本高，開發(fā)復(fù)雜，對中、小型數(shù)據(jù)庫而言，并不是高效和經(jīng)濟(jì)的選擇。

2.DB2

DB2是IBM公司研制的一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，提供了高層次的數(shù)據(jù)利用性、完整性、安全性、可恢復(fù)性，以及小規(guī)模到大規(guī)模應(yīng)用程序的執(zhí)行能力，具有與平臺無關(guān)的基本功能和SQL命令。但其主要用在大型應(yīng)用系統(tǒng)中，對中、小型數(shù)據(jù)庫而言，也不是有效率和經(jīng)濟(jì)的選擇。

3.SQL Server 2008

SQL Server是一種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (DBMS，Database Management System),它使用SQL(結(jié)構(gòu)化查詢語言，St ructured Query Language)將用戶查詢轉(zhuǎn)換為檢索時需要的代碼。SQL Server 2008是于2008年11月由Microsof t公司推出的一種新型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。 SQL Server 2008提供了企業(yè)級的數(shù)據(jù)管理，具備更加安全可靠的存儲功能，堪稱全面的數(shù)據(jù)庫平臺。用戶利用SQL Server 2008構(gòu)建和管理業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用程序具備更高的性能和更強(qiáng)的可用性。并且在數(shù)據(jù)管理、開發(fā)效率、節(jié)省成本、與Visual Studio 2008整合、管理等方面都有很大的提高，即可以實(shí)現(xiàn)對大型SQL Server配置的支持，又可支持中小企業(yè)的中小型系統(tǒng)的開發(fā)。SQL Server 2008 數(shù)據(jù)平臺為各種規(guī)模的組織提供了以下好處:

(1)數(shù)據(jù)資源得到充分利用。

除了為業(yè)務(wù)線和分析應(yīng)用程序提供一個安全可靠的數(shù)據(jù)庫之外，SQL Server 2008 也使用戶能夠通過嵌入的功能從他們的數(shù)據(jù)中得到更多的價值。

(2)IT 復(fù)雜性減少。

SQL Server 2008 簡化了開發(fā)、部署和管理業(yè)務(wù)和分析應(yīng)用程序的復(fù)雜度，它使程序開發(fā)人員的開發(fā)環(huán)境更加靈活，為數(shù)據(jù)庫管理人員提供了集成的自動管理工具。

(3)總體擁有成本降低。

SQL Server 2008 中集成的方法和對產(chǎn)品易用性和部署上的關(guān)注提供了行業(yè)上最低的規(guī)劃、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)成本，使數(shù)據(jù)庫投資能快速得到回報(bào)。

(4)生產(chǎn)效率提高。

通過全面的 BI 功能及Microsof t 0ffice 系統(tǒng)之類的工具集成，SQL Server 2008為信息工作者提供及時的、關(guān)鍵的業(yè)務(wù)信息以滿足他們的特定需要，并且最終幫助組織內(nèi)所有級別的用戶能夠做出更好的決策。

經(jīng)綜合考慮，項(xiàng)目最終選擇SQL Server 2008作為本系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)庫平臺。

三、系統(tǒng)需求分析

軟件需求分析是軟件產(chǎn)品成功的基礎(chǔ)，它需要相對準(zhǔn)確地規(guī)劃出系統(tǒng)需要“做什么”，“做到什么程度”這個命題，因此必須對問題領(lǐng)域進(jìn)行描述，對用戶的需求進(jìn)行鑒別、綜合和建模，清除用戶需求的模糊性、歧義性和不一致性，分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要求，力爭規(guī)避用戶的片面性或短期行為所導(dǎo)致的不合理要求，挖掘用戶尚未提出但具有真正價值的潛在需求

(一)系統(tǒng)可行性分析

由于在實(shí)際的軟件開發(fā)的過程中并不是所有出現(xiàn)的問題都能有合理正確的解決辦法所以要進(jìn)行軟件開發(fā)的可行性分析［15］。實(shí)際上在軟件開發(fā)的過程中有很多問題是不可能在預(yù)先就知道解決辦法的。如果在設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)中出現(xiàn)問題，我們不能很快的找到解決問題的正確方法，出現(xiàn)這種情況后，就代表我們在這個項(xiàng)目中付出的一切都是沒意義的，這其中包括時間、人力和費(fèi)用等等寶貴的資源。軟件開發(fā)前，做系統(tǒng)可行性分析的真實(shí)目的就是為了要付出最小的代價和時間確定系統(tǒng)在開發(fā)過程中出現(xiàn)問題后，能否很快的找到合理的解決方法［16］。

高校學(xué)生管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要從以下三個方面進(jìn)行了可行性的分析和研究:

1.操作方面的可行性

本系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)簡潔友好，不需要深入的對其進(jìn)行研究，讓人操作起來非常容易。系統(tǒng)的用戶只需登陸到系統(tǒng)中，根據(jù)自己的權(quán)限和高校管理的具體要求就可對系統(tǒng)進(jìn)行一些相應(yīng)信息的操作了，如果在系統(tǒng)操作過程中確實(shí)還存在某些不解的地方，可查找系統(tǒng)幫助信息進(jìn)行有效的理解。

2.技術(shù)方面的可行性

技術(shù)方面就是指根據(jù)高校現(xiàn)有的技術(shù)條件來提出的要求能否達(dá)到，例如計(jì)算機(jī)速度、容量等等能否達(dá)到使用軟件的要求，軟件開發(fā)人員的編程水平是否能完成我們的設(shè)計(jì)要求。

本系統(tǒng)是為高校更好的管理學(xué)生信息而開發(fā)的高校學(xué)生管理系統(tǒng)。開發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)足以完成本次開發(fā)工作。

3.經(jīng)濟(jì)方面的可行性

為了確定開發(fā)的軟件是否有開發(fā)的價值，需要對開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行成本估算和成本效益等等情況來進(jìn)行合理的分析，這就是經(jīng)濟(jì)可行性的研究。

其中有形成本主要是系統(tǒng)開發(fā)的人工成本，以及購買硬件設(shè)備所需要的資金。本系統(tǒng)僅從功能來看，主要是對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存取，實(shí)現(xiàn)相對簡單，開發(fā)費(fèi)用較低。一旦系統(tǒng)投入使用，不僅可以節(jié)約大量的人工勞動，同時提高了學(xué)生管理效率。學(xué)生管理系統(tǒng)系統(tǒng)是一個前期投入較大，效益逐步顯現(xiàn)的工程。因此，從經(jīng)濟(jì)上看，學(xué)生管理系統(tǒng)建設(shè)是可行的。

通過對以上幾個方面的認(rèn)真研究和分析，得到的結(jié)論是，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)此高校學(xué)生管理系統(tǒng)是可行的。

(二)系統(tǒng)整體需求

在教育水平不斷提高的背景下，高校學(xué)生數(shù)量不斷的擴(kuò)大，這就要求在學(xué)生日常管理工作上盡快完善，提高高校的競爭力［18］。作為高校管理的重要手段，高校學(xué)生日常管理系統(tǒng)在高校管理體系中也發(fā)揮著越來越重要的作用。為了保障學(xué)校正常的教學(xué)秩序，必須要保證學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，這就要求在學(xué)生日常管理方面通過一定的手段進(jìn)行保障。

1.教師對于系統(tǒng)的需求

教師需要通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與學(xué)生日常管理的相關(guān)信息的管理操作。通過操作，主要完成以下的機(jī)部分功能:

(1)對于學(xué)生基本信息的查閱。

教師在教學(xué)活動開展的過程中，需要通過學(xué)生姓名、班級或?qū)I(yè)等信息對于學(xué)生進(jìn)行查詢，并查看學(xué)生的基本信息。

(2)對于學(xué)生日常教學(xué)過程中的請假操作的響應(yīng)。

普通教師需要通過系統(tǒng)查看學(xué)生針對該教師所提交的請假事件信息以及學(xué)生管理者的響應(yīng)狀態(tài)，以確定學(xué)生的到課情況。

(3)日常教學(xué)過程中的違紀(jì)事件的信息錄入。

普通教師需要通過系統(tǒng)，對于所授課程中學(xué)生的違紀(jì)情況進(jìn)行相應(yīng)的記錄操作，并將相應(yīng)記錄反饋給相關(guān)的學(xué)生和學(xué)生管理者以方便信息的確認(rèn)。

2.學(xué)生對于系統(tǒng)的需求

學(xué)生作為學(xué)生日常管理系統(tǒng)的主要的信息載體單元，系統(tǒng)需要對于學(xué)生進(jìn)行復(fù)雜的相關(guān)信息操作。在學(xué)生相關(guān)信息的操作過程中，需要以學(xué)生信息單元作為信息處理的主要對象，并衍生必要的信息模塊，對于學(xué)生來說，需要系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下的功能:

(1)基本信息的承載單元。

作為學(xué)生日常管理系統(tǒng)中最主要的信息模塊，系統(tǒng)需要對于學(xué)生的基本信息建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型并進(jìn)行存儲，包括學(xué)生的學(xué)號、姓名、班級、專業(yè)等教學(xué)相關(guān)信息以及家庭電話、住址等信息檔案的建立和存儲。

同時通過基本信息承載單元的建立，實(shí)現(xiàn)考勤模塊、獎學(xué)金模塊和困難學(xué)生電子檔案模塊等數(shù)據(jù)交互部分的操作。

(2)網(wǎng)上請假的實(shí)現(xiàn)。

網(wǎng)上請假作為日常考勤工作中的重要操作過程，面向于學(xué)生提供基于網(wǎng)絡(luò)的請假事件的申請，同時相關(guān)的班主任或者輔導(dǎo)員對于學(xué)生所提交的請假申請做出響應(yīng)操作，并將響應(yīng)結(jié)果反饋給相關(guān)的教師。

(3)獎學(xué)金信息的申報(bào)。

根據(jù)獎學(xué)金評比的流程以及要求，面向于學(xué)生提供獎學(xué)金評比過程中的相關(guān)信息的申報(bào)，如加分事件申報(bào)、個人相關(guān)事件憑據(jù)的提交、個人獎學(xué)金相關(guān)信息管理等操作;同時，根據(jù)實(shí)際情況，在獎學(xué)金評比過程中設(shè)定班級某位同學(xué)作為獎學(xué)金評比的負(fù)責(zé)人，實(shí)現(xiàn)班級獎學(xué)金相關(guān)信息的收集、整理等過程，并通過系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)獎學(xué)金的依據(jù)評比標(biāo)準(zhǔn)自動生成等操作。

3.學(xué)生管理者對于系統(tǒng)的需求

學(xué)生管理者主要包括輔導(dǎo)員和班主任，此類用戶是學(xué)生管理系統(tǒng)的主要需求主體，也是在日常系統(tǒng)的操作過程中使用最多的用戶類型。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要的目的即是方便輔導(dǎo)員的日常管理工作，減輕在學(xué)生管理過程中的工作量。

(1)日常管理工作中的學(xué)生申請的響應(yīng)。

作為學(xué)生與學(xué)生管理人員之間溝通與信息交互的平臺，學(xué)生管理人員需要通過平臺對于學(xué)生在日常學(xué)習(xí)和生活過程中的請假、申請等事件做出及時、準(zhǔn)確的響應(yīng)，并將響應(yīng)信息反饋給響應(yīng)的系統(tǒng)用戶。

(2)日常管理工作中的審核操作。

學(xué)生管理人員針對日常管理過程中，對于學(xué)生通過管理系統(tǒng)所提交的統(tǒng)計(jì)材料和申報(bào)材料，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)審核，并將審核意見通過系統(tǒng)反饋給提交者。

(3)困難學(xué)生檔案的建立。

針對在日常管理過程中困難學(xué)生(包括生活困難、學(xué)習(xí)困難和管理困難等方面)的管理，在網(wǎng)絡(luò)上建立學(xué)生日常管理信息檔案，記錄困難學(xué)生的基本信息、相關(guān)事件、以及談話記錄等管理信息，方便學(xué)生管理人員對于困難學(xué)生的管理。

(4)學(xué)生日常管理事件的統(tǒng)計(jì)和查詢。

對于學(xué)生日常管理過程中的主要事件，包括學(xué)生基本信息，如姓名、學(xué)號、家庭基本信息等，同時系統(tǒng)還需要記錄學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的實(shí)踐信息，包括學(xué)生的曠課、違紀(jì)、獎學(xué)金等事件信息，學(xué)生管理者可以通過本系統(tǒng)設(shè)定條件進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)，并以特定的文本格式輸出、打印等操作，實(shí)現(xiàn)學(xué)生日常管理的規(guī)范管理。

(三)系統(tǒng)非功能性需求

在整個系統(tǒng)中非功能性需求占有著非常重要的位置，滿足系統(tǒng)的非功能性需求是系統(tǒng)獲得系統(tǒng)開發(fā)成功的必備條件［17］，下面就列出高校管理系統(tǒng)的非功能性的具體需求:

1.數(shù)據(jù)容量:數(shù)據(jù)訪問年最高總量5萬次，每天業(yè)務(wù)量達(dá)到1萬次，并且有逐年上漲的趨勢，系統(tǒng)至少能夠支持未來三年的使用需要。數(shù)據(jù)保留5年。

2.數(shù)據(jù)精確度:對數(shù)據(jù)精確度無特別要求，小數(shù)點(diǎn)后面保留三位小數(shù)。

3.時間特性:操作響應(yīng)速度在3秒內(nèi)。

4.適應(yīng)性:系統(tǒng)上線后，支持原有審單業(yè)務(wù)模式的恢復(fù)。實(shí)現(xiàn)原有系統(tǒng)的功能。

5.吞吐量:Server端可承受最大并發(fā)數(shù)100。

6.可靠性:保障業(yè)務(wù)5×24小時運(yùn)行，不間斷運(yùn)行，每年故障時間不能超過24小時。

系統(tǒng)在安全性上，需要實(shí)現(xiàn)以下需求:

1.數(shù)據(jù)傳輸安全需要適當(dāng)考慮，要求低成本，不能過多占用系統(tǒng)資源。

2.系統(tǒng)管理權(quán)限分派功能分級。

3.存儲層:數(shù)據(jù)要長期保存。歷史數(shù)據(jù)包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)、操作數(shù)據(jù)、用戶登錄日志、通訊日志。在存儲時，需要對其進(jìn)行數(shù)據(jù)簽名存儲，以達(dá)到如下驗(yàn)證目的:數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫存儲期間未被篡改過;

4.通訊層:數(shù)據(jù)的傳送要保證送達(dá)，不能有任何數(shù)據(jù)的丟失。

5.應(yīng)用層:不同的業(yè)務(wù)角色，在系統(tǒng)中具有不同的業(yè)務(wù)權(quán)限。不同的系統(tǒng)用戶擁有相應(yīng)的操作和查詢統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)權(quán)限。

(四)系統(tǒng)功能性需求

學(xué)生工作管理系統(tǒng)包括評獎評優(yōu)管理子系統(tǒng)、學(xué)生資助及勤工助學(xué)管理、心理健康咨詢管理、招生管理、就業(yè)管理、學(xué)生綜合查詢管理、迎新管理、離校管理、學(xué)生會及學(xué)生社團(tuán)管理、團(tuán)委工作管理等，以及學(xué)生工作日常管理功能、系統(tǒng)維護(hù)等功能模塊，如下圖3-1所示。

圖3 -1 系統(tǒng)主要功能模塊Fig.3-1 Main Model of System

1.評獎評優(yōu)管理

評獎評優(yōu)主要實(shí)現(xiàn)學(xué)生學(xué)年綜合測評成績、排名的確定;獎學(xué)金、榮譽(yù)稱號條件設(shè)定;獎學(xué)金、榮譽(yù)稱號的即時審核等，包括:條件設(shè)定、綜合測評、獎學(xué)金申請、獎學(xué)金發(fā)放、榮譽(yù)稱號申請、申請信息查詢、審批、統(tǒng)計(jì)分析等功能，如圖3-2所示。

圖3 -2 評獎評優(yōu)功能模塊Fig.3-2 Model of Appraises Comments Superior

2.學(xué)生資助管理

學(xué)生資助管理主要實(shí)現(xiàn)困難生資格、助學(xué)金獲得資格、貸款資格、學(xué)費(fèi)緩交的申請;審核困難生、助學(xué)金、貸款、學(xué)費(fèi)緩交;查詢分析困難生工作相關(guān)信息;逾期貸款人員管理;記錄受助信息。包括:條件設(shè)定、困難生資格申請、貸助申請、減免申請、學(xué)費(fèi)緩交申請、申請信息查詢、逾期貸款管理、補(bǔ)助發(fā)放、補(bǔ)助審核、信息查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能，如圖3-3所示。

圖3 -3 學(xué)生資助管理功能模塊Fig.3-3 Model of Student Financial Assistance Management

3.心理健康管理

心理健康管理主要用于學(xué)生心理測試結(jié)果查看、特殊學(xué)生心理檔案管理、心理問題反饋。包括:心理測試、特殊學(xué)生管理、心理咨詢、心理檔案維護(hù)、信息查詢、統(tǒng)計(jì)分析等功能，如圖3-4所示。

圖3 -4 心理健康管理模塊Fig.3-4 Model of Mental Heal th Management

4. 招生管理

招生管理子系統(tǒng)涵蓋了招生管理的各個環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)與國家招生系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫銜接，實(shí)現(xiàn)高校招生管理工作的網(wǎng)絡(luò)化、信息化、規(guī)范化，使查詢、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)更為方便,?提高各使用單位工作效率。考慮到體育、藝術(shù)、美術(shù)等特長生的管理需求，提供網(wǎng)上填報(bào)傳送審核和管理功能，如圖3-5所示。

圖3 -5 招生管理功能模塊Fig.3-5 Model of Enrol lment Management

5.迎新管理

迎新管理系統(tǒng)涉及新生入學(xué)管理的各個環(huán)節(jié)，面向?qū)W校各院系、各管理部門以及全校新生，包括錄取學(xué)生信息采集、錄取學(xué)生預(yù)分班、新生換專業(yè)、新生入學(xué)報(bào)到/資格審查、老生返校報(bào)到/學(xué)期注冊、收學(xué)雜費(fèi)等;本系統(tǒng)可為新生提供方便、高效、一體的入學(xué)報(bào)到環(huán)境，加強(qiáng)參加迎新的各個部門之間的信息流通和工作配合，新生信息能夠及時、準(zhǔn)確更新，從而提高學(xué)校各相關(guān)部門工作效率，如圖3-6所示。

圖3 -6 迎新管理功能模塊Fig.3-6 Model of New Student Management

6. 離校管理

離校管理涉及學(xué)生離校管理各個環(huán)節(jié)，面向?qū)W校各系、部門以及全體畢業(yè)學(xué)生提供綜合管理服務(wù)。在與畢業(yè)生離校相關(guān)的各部門之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高度共享和流動，明確各部門的責(zé)任和業(yè)務(wù)管理范圍。離校管理將學(xué)生畢業(yè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為校友數(shù)據(jù)加入校友數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)畢業(yè)生數(shù)據(jù)與校友庫數(shù)據(jù)的無縫連接。

電子離校管理主要用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上辦理離校手續(xù)，保證離校數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和有效流轉(zhuǎn)，并實(shí)現(xiàn)與數(shù)字化校園其它數(shù)據(jù)庫的無縫連接。電子離校管理包括:設(shè)置離校流程、辦理離校手續(xù)、離校數(shù)據(jù)處理、登記檔案轉(zhuǎn)出等，如圖3-7所示。

圖3 -7 離校管理功能模塊Fig.3-7 Model of Leave School Management

7. 系統(tǒng)維護(hù)

系統(tǒng)維護(hù)是整個系統(tǒng)的控制中心，關(guān)系到數(shù)據(jù)的安全。它涉及到組分配、用戶授權(quán)、系統(tǒng)初始化、基礎(chǔ)代碼維護(hù)、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)、操作日志維護(hù)、系統(tǒng)幫助等功能，如圖3-8所示。

圖3 -8 系統(tǒng)維護(hù)功能模塊Fig.3-8 Model of System Management

(五)系統(tǒng)用例描述

在項(xiàng)目的需求分析與設(shè)計(jì)中，采用國際通用統(tǒng)一建模語言(UML，Uni f ied Model ing Language)作為建模工具，選中用例圖(Use Case)和類圖來進(jìn)行需求描述。用例圖是站在操作者角度，通過具體用例來描述系統(tǒng)功能點(diǎn)，完成對系統(tǒng)需求上建模。它的使用幫助用戶從業(yè)務(wù)角度更系統(tǒng)地看待系統(tǒng)功能，可以規(guī)避重復(fù)的功能和多余的類，使需求更加簡潔，更加符合面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)思路。

1.用戶管理

用戶管理模塊包括激活用戶、修改密碼、綁定郵箱、設(shè)置密碼保護(hù)問題、找回密碼等功能。具體用例參見圖3-9。

圖3 -9 用戶管理用例圖Fig.3-9 Use Case Diagram of User Management

(1)用戶登錄用例說明:

1)驗(yàn)證碼的有效期為 15 分鐘;

2)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是按照分布式應(yīng)用設(shè)計(jì)，因此不可以使用 Ht tpSession 來存儲用戶的會話，這里采用 cookie 和 Redis 的方式存儲用戶的會話信息;

3)用戶登錄中的可能出現(xiàn)的各類錯誤，需要有明確提示，如驗(yàn)證碼輸入有誤、用戶名密碼錯誤、用戶狀態(tài)異常等。

(2)找回密碼用例說明:

1)找回密碼可以通過以下兩種方式:通過密碼保護(hù)問題找回密碼、通過郵箱找回密碼;

2)通過密碼保護(hù)問題找回密碼:用戶輸入正確的答案后，系統(tǒng)會打開重置密碼的頁面;通過郵箱找回密碼:系統(tǒng)發(fā)生找回密碼的郵件到用戶綁定的郵箱，用戶點(diǎn)擊郵件里的鏈接，系統(tǒng)會打開重置密碼的頁面;

3)重置密碼的頁面中通過 token 進(jìn)行合法性認(rèn)證;token 是有一定的有效期，通過密碼保護(hù)問題的 token 有效期為 15 分鐘;

4)通過郵件的 token 有效期為 2 天。

2.系統(tǒng)維護(hù)

后臺管理員的用戶管理模塊包括創(chuàng)建用戶(學(xué)生用戶和學(xué)校用戶)、刪除用戶、禁用用戶、啟用用戶、重置用戶密碼、激活糾錯處理等功能。具體用例參見圖3-10。

圖3 -10 系統(tǒng)維護(hù)用例圖Fig.3-10 Use Case Diagram of System Management

(1)創(chuàng)建學(xué)生用例說明:

1)后臺用戶除了通過 excel 導(dǎo)入學(xué)生信息外，還可以通過頁面創(chuàng)建學(xué)生用戶;

2)首次創(chuàng)建的學(xué)生用戶需要包含以下信息:姓名、國家或地區(qū)、身份證號碼、性別、出生日期、學(xué)校所在省、學(xué)校所在市、學(xué)校名稱、院系、班級、學(xué)號;系統(tǒng)除了新建學(xué)生用戶外，還需額外完成以下任務(wù):

3)設(shè)置學(xué)生的歸屬關(guān)系、根據(jù)特定規(guī)則創(chuàng)建檔案編號、新建當(dāng)前教育經(jīng)歷、設(shè)置用戶權(quán)限;

4)學(xué)生的用戶名和密碼是系統(tǒng)按照特定的規(guī)則生成。

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是對系統(tǒng)的硬件及軟件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時根據(jù)需求分析的結(jié)果對系統(tǒng)的各功能板模塊的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，并保證各模塊間的數(shù)據(jù)流正確、整個系統(tǒng)運(yùn)行無誤［17,18］。

本節(jié)內(nèi)容從系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)、系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)三個方面對本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做了全面的闡述，以明確本系統(tǒng)軟件是“如何做”的。而在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中通常又會分為兩個階段:總體設(shè)計(jì)和細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。總體設(shè)計(jì)是對軟件系統(tǒng)進(jìn)行大致的模塊劃分，明確每個模塊的層次結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)好相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫;細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)是把每個模塊的控制流程，其內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳盡的設(shè)計(jì)。

(一)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

系統(tǒng)設(shè)計(jì)是根據(jù)我們在需求分析階段對系統(tǒng)邏輯功能的要求，從系統(tǒng)的總體的設(shè)計(jì)目標(biāo)為起點(diǎn)來分析系統(tǒng)所要用到的經(jīng)濟(jì)的開銷以及技術(shù)方法和系統(tǒng)的運(yùn)行時的環(huán)境等等多角度的，來確定系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，從而來保證系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)目標(biāo)的完成。

本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖采用的是數(shù)據(jù)流程圖映射方法，該方法結(jié)合數(shù)據(jù)流程圖以及其各級的細(xì)化圖，按照自頂向下的原則依次將數(shù)據(jù)流程圖中的那些邏輯處理映射到結(jié)構(gòu)圖中去，從而成為一個個的模塊。此方法簡單、方便，它使數(shù)據(jù)流程圖與結(jié)構(gòu)圖建立起了對應(yīng)統(tǒng)一的關(guān)系，使設(shè)計(jì)達(dá)到一致的效果［19］。

高校學(xué)生管理系統(tǒng)分為多個模塊，在各個模塊之間不存在太多相互關(guān)聯(lián)的作用，每個模塊都可以單獨(dú)的完成一個系統(tǒng)的功能，從而實(shí)現(xiàn)模塊的獨(dú)立化。因?yàn)閮?nèi)聚和耦合這兩個相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化條件是用來對比系統(tǒng)中各個模塊的獨(dú)立性的，所以如果想要做到模塊的獨(dú)立化就必須得盡可能的使系統(tǒng)中的各個模塊的劃分做到較高內(nèi)聚和較低耦合［19］。

高校學(xué)生管理系統(tǒng)是屬于一種小型的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它可以給高校帶來合理有效的管理。在人機(jī)交互方面，通過使用本系統(tǒng)可以達(dá)到如下目標(biāo):

(1)方便靈活的數(shù)據(jù)錄入，信息傳遞更加方便快捷。

(2)本系統(tǒng)的操作界面友好且美觀，設(shè)計(jì)上采用了人機(jī)交互式的對話方式，其方便和靈活的信息查詢功能，保證了系統(tǒng)重要數(shù)據(jù)存儲的安全可靠。

(3)強(qiáng)大的后臺監(jiān)控功能。

(4)系統(tǒng)需實(shí)現(xiàn)對信息的各種查詢方式，而且支持模糊查詢。

(5)幫助高校實(shí)現(xiàn)學(xué)生管理及其內(nèi)部信息資源的數(shù)字化的管理。

(6)系統(tǒng)可以排除人為性錯誤的輸入，對用戶輸入的信息進(jìn)行了合理有效的數(shù)據(jù)檢測。

(7)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了便于安裝、便于維護(hù)和便于操作的完美性能。

(二)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

學(xué)生綜合管理平臺技術(shù)架構(gòu)將在數(shù)字化校園整體架構(gòu)基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并采用基于S0A的技術(shù)架構(gòu)開發(fā)。遵循學(xué)校統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行組件化和服務(wù)化。圖4-1是基于S0A的技術(shù)架構(gòu)，以及學(xué)生綜合管理平臺在這種架構(gòu)下的位置。

圖4 -1 系統(tǒng)框架圖Fig.4-1 Diagram of System Frame

本系統(tǒng)的開發(fā)與測試環(huán)境如下:

(1)操作系統(tǒng):Windows 7。

(2)編程語言:Java SE 1.7。

(3)編程工具:Ecl ipse。

(4)版本控制工具:SVN 1.6。

(5)數(shù)據(jù)庫 SQL Server 2008。

(6)測試服務(wù)器 Tomcat 7。

本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境參見圖4-2。

圖4 -2 系統(tǒng)拓?fù)鋱DFig.4-2 Diagram of System Topology

(三)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用St ruts 2作為MVC(Model-View-Control ler)框架，并在其中添加AJAX技術(shù)，通過JS0N實(shí)現(xiàn)頁面間的數(shù)據(jù)傳遞，Spring作為控制管理框架，完成頁面與數(shù)據(jù)庫間的事務(wù)調(diào)度管理，數(shù)據(jù)持久層采用Hibernate框架。系統(tǒng)整體邏輯結(jié)構(gòu)參見圖4-3［20］。

圖4 -3 系統(tǒng)模型圖Fig.4-3 Diagram of System Layer Model

1.界面層

用戶界面部分，在系統(tǒng)中就是HTML、XML、St ruts 2 Tag等。此部分主要的職責(zé)是:

(1)St ruts 2 Tag負(fù)責(zé)從AJAX對象返回的信息中獲取指定的數(shù)據(jù)輸出至頁面

(2)按指定的風(fēng)格、布局顯示頁面

(3)校驗(yàn)用戶輸入操作的合法性與正確性

2.控制層

控制層負(fù)責(zé)網(wǎng)站的整個邏輯。它用于管理用戶與顯示層發(fā)生的交互，對顯示層如何與模型交互進(jìn)行管理。控制層的職責(zé)是:

(1)根據(jù)客戶端的邏輯業(yè)務(wù)請求構(gòu)造相應(yīng)的AJAX請求發(fā)送到服務(wù)器端

(2)接收從客戶端發(fā)來的AJAX請求或者其它請求中的參數(shù)

(3)調(diào)用相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯并負(fù)責(zé)控制各個業(yè)務(wù)邏輯之間的跳轉(zhuǎn)

(4)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)邏輯，將最后生成的結(jié)果通過AJAX的方式返回給頁面。

3.服務(wù)層

服務(wù)層是應(yīng)用業(yè)務(wù)邏輯部分，通過對邏輯業(yè)務(wù)對象模型設(shè)計(jì)，可以方便的維護(hù)系統(tǒng)中的實(shí)際業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)層的職責(zé)是:

(1)從由控制層傳入的對象中取出相關(guān)的數(shù)據(jù)

(2)根據(jù)具體業(yè)務(wù)規(guī)則處理數(shù)據(jù);與數(shù)據(jù)庫的交互通過Hibernate數(shù)據(jù)持久層框架完成

(3)將業(yè)務(wù)處理結(jié)果添加或更新對象中

(4)返回結(jié)果碼(指示該業(yè)務(wù)邏輯執(zhí)行成功與否)

4.DA0層

DA0層是整個系統(tǒng)的底層組件，提供了與數(shù)據(jù)庫的連接、操作及消息服務(wù)的封裝和管理。通用平臺層其實(shí)是一個功能完善和提供了眾多底層服務(wù)的數(shù)據(jù)庫引擎(Database Engine)，使用Hibernate框架實(shí)現(xiàn)。通用平臺層的職責(zé)是:

(1)封裝各種與業(yè)務(wù)無關(guān)的操作接口，如數(shù)據(jù)庫連接池，事務(wù)管理等。

(2)解析業(yè)務(wù)層傳遞來的對象關(guān)鍵字，根據(jù)邏輯業(yè)務(wù)映射關(guān)系構(gòu)造相應(yīng)的SQL語句，完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫操作。

(四)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

詳細(xì)設(shè)計(jì)是軟件工程中軟件開發(fā)的一個步驟，就是對概要設(shè)計(jì)的一個細(xì)化，就是詳細(xì)設(shè)計(jì)每個模塊實(shí)現(xiàn)算法，所需的局部結(jié)構(gòu)。本節(jié)以系統(tǒng)中典型的模塊為例，介紹詳細(xì)設(shè)計(jì)的步驟。本文將以系統(tǒng)中的用戶管理模塊為例，應(yīng)用流程圖實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)。

1.用戶管理

用戶管理模塊包括激活用戶、修改密碼、綁定郵箱、設(shè)置密碼保護(hù)問題、找回密碼等功能。

(1)用戶登錄基本流程:

1)用戶點(diǎn)擊登錄按鈕，系統(tǒng)收到用戶登錄請求;

2)系統(tǒng)檢查用戶輸入的驗(yàn)證碼是否正確;

3)用戶根據(jù)請求中的用戶名獲取用戶信息，若獲取不到，表述輸入的用戶名不存在;

4)系統(tǒng)檢查用戶的狀態(tài)，若為待激活狀態(tài)，則轉(zhuǎn)至激活頁面;

5)若用戶狀態(tài)正常，用戶登記客戶端Cookie 信息;

6)系統(tǒng)將用戶信息保存在 redis 的會話池中，并返回用戶首頁;

7)若上述任一步校驗(yàn)錯誤，系統(tǒng)提示錯誤信息，返回登錄頁面。

具體流程參見圖4-4。

圖4 -4 用戶登錄流程圖Fig.4-4 Flow Char t of User Login

(2)找回密碼基本流程:

1)用戶輸入登錄名或身份證號碼，點(diǎn)擊下一步;

2)系統(tǒng)根據(jù)用戶選擇的身份標(biāo)識獲取用戶信息;

3)若獲取不到用戶，系統(tǒng)返回錯誤提示;

4)用戶選擇找回密碼的方式:綁定郵箱或者密保問題;

5)通過郵箱找回密碼:系統(tǒng)將找回密碼郵件發(fā)送至用戶綁定的郵箱，用戶點(diǎn)擊郵件中的鏈接，返回修改密碼的頁面;

6)通過密保問題找回密碼:用戶回答密保問題，若校驗(yàn)不通過，系統(tǒng)返回錯誤提示，若校驗(yàn)通過，系統(tǒng)返回修改密碼的頁面;

7)用戶修改密碼然后提交，系統(tǒng)校驗(yàn)鏈接中的 token 是否有效;

8)若通過，則修改用戶密碼，返回成功信息，若失敗，系統(tǒng)返回錯誤提示。

具體流程參見圖4-5。

圖4 -5 找回密碼流程圖Fig.4-5 Flow Char t of Password Management

2.系統(tǒng)維護(hù)

后臺管理員的用戶管理模塊包括創(chuàng)建用戶(學(xué)生用戶和學(xué)校用戶)、刪除用戶、禁用用戶、啟用用戶、重置用戶密碼、激活糾錯處理等功能。

(1)創(chuàng)建學(xué)生基本流程:

1)用戶輸入學(xué)生信息，點(diǎn)擊保存按鈕，系統(tǒng)接收到創(chuàng)建學(xué)生用戶的請求;

2)系統(tǒng)對表單數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，若校驗(yàn)失敗，則返回錯誤信息，流程結(jié)束;

3)系統(tǒng)根據(jù)表單數(shù)據(jù)，創(chuàng)建學(xué)生用戶信息，其中用戶名和密碼按照上述規(guī)則自動創(chuàng)建;

4)系統(tǒng)根據(jù)特定規(guī)則生成檔案編號;

5)系統(tǒng)根據(jù)表單數(shù)據(jù)，設(shè)置學(xué)生歸屬的學(xué)校和班級等信息;

6)系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生學(xué)校信息，新建當(dāng)前教育經(jīng)歷信息，該信息狀態(tài)應(yīng)為已認(rèn)證;

7)系統(tǒng)為分派學(xué)生角色的權(quán)限，并返回成功頁面。

具體流程參見圖4-6。

圖4 -6 創(chuàng)建學(xué)生流程圖Fig.4-6 Flow char t of Create Student

(五)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶和系統(tǒng)功能的需求，Database Design(數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì))是指在一個完整的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，完成數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)庫的具體建立的過程。簡單的說數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)就是把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)對象結(jié)構(gòu)化并規(guī)劃好數(shù)據(jù)庫對象之間的關(guān)系［20］。

1.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟

按規(guī)范設(shè)計(jì)的方法將數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)分為以下五個階段。

(1)需求分析階段

第1步:了解和分析用戶的應(yīng)用需求(包括數(shù)據(jù)與處理)，利用分析工具進(jìn)行需求收集和分析。

第2步:對用戶需求進(jìn)行綜合、歸納與抽象，形成一個獨(dú)立于具體RDBMS的概念模型。

(2)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

第3步:遵循轉(zhuǎn)換規(guī)則，將概念模型轉(zhuǎn)換成某數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)支持的關(guān)系模型。

第4步:依據(jù)規(guī)范化理論，優(yōu)化上一步中得到的關(guān)系模型。若不滿意邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則進(jìn)行上一步。

(3)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段

第5步:為關(guān)系模型選擇一個最適合應(yīng)用環(huán)境的包括存取方法和存儲結(jié)構(gòu)在內(nèi)的物理結(jié)構(gòu)。

第6步:性能預(yù)測和設(shè)計(jì)評價。若對物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不滿意，則轉(zhuǎn)至第3步或第5步繼續(xù)操作。

(4)數(shù)據(jù)庫實(shí)施階段

第7步:運(yùn)用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的宿主語言及其數(shù)據(jù)語言，根據(jù)物理設(shè)計(jì)和邏輯設(shè)計(jì)的結(jié)果建立數(shù)據(jù)庫，編寫與調(diào)試應(yīng)用程序，并將數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫。

第8步:試驗(yàn)性運(yùn)行系統(tǒng)。若對不滿意數(shù)據(jù)庫實(shí)施結(jié)果，轉(zhuǎn)第5步繼續(xù)操作。

(5)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行和維護(hù)階段

第9步:經(jīng)過試運(yùn)行后的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)就可以正式投入運(yùn)行。在運(yùn)行數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)過程中肯定還要不斷地對其進(jìn)行評價、修改和調(diào)整。

2.數(shù)據(jù)庫編碼規(guī)則

數(shù)據(jù)庫是高校學(xué)生管理系統(tǒng)的核心部分，良好的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)對于高性能的應(yīng)用程序來說是很重要的，如果一旦數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理的話，那么它就會給系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)帶來很多不必要的麻煩，而且數(shù)據(jù)庫還會存儲一些沒有用的信息占用系統(tǒng)資源。

此高校學(xué)生管理系統(tǒng)選擇的是微軟的SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)庫，在數(shù)據(jù)庫編程中只有遵循程序編碼規(guī)則開發(fā)的程序，才能做到代碼清晰、整潔、方便閱覽，并可以提高程序的可讀性。

系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫命名是以 db 開頭的，后面則是與系統(tǒng)相關(guān)含義的英文縮寫。如:db_STU_Mgr 即客戶關(guān)系管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫名稱。

系統(tǒng)的字段統(tǒng)一采用英文單詞和詞組命名。

3.數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計(jì)

根據(jù)對系統(tǒng)各個模塊的分析，可以做出能夠滿足用戶需求的實(shí)體及它們的關(guān)系圖，即實(shí)體關(guān)系 E-R 模型。

(1)學(xué)生管理E-R模型

子系統(tǒng)的實(shí)體包括:系別、專業(yè)、學(xué)生等。其實(shí)體之間的關(guān)系如下:

1)一個系可以開設(shè)多個專業(yè)，一個專業(yè)只能被一個系設(shè)置;

2)一個專業(yè)可以包含多個班級，一個班級只能屬于一個專業(yè);

3)一個班級有多名學(xué)生組成，一個學(xué)生只屬于一個班級;

4)一個學(xué)生可以獲得多項(xiàng)獎項(xiàng);

5)一個學(xué)生可以受多項(xiàng)懲罰。

具體E-R圖參見圖4-7。

圖4 -7 學(xué)生管理E-R模型Fig.4-7 E-R Model of Student Management

(2)教師管理E-R模型

教師管理子系統(tǒng)的實(shí)體包括:系別、教研室、教師、論文和科研項(xiàng)目等。這些實(shí)體之間的關(guān)系如下:

1)一個系可以包含多個教研室，一個教研室只能被一個系設(shè)置;

2)一個教研室有多名教師組成，一名教師只屬于一個教研室;

3)一名教師可以撰寫多篇論文;

4)一名教師可以承擔(dān)多個科研項(xiàng)目;

5)一名教師可以獲得多項(xiàng)獎項(xiàng);

6)一名教師可以受多項(xiàng)懲罰。

具體E-R圖參見圖4-8。

(3)教學(xué)計(jì)劃E-R模型

教學(xué)計(jì)劃管理子系統(tǒng)的實(shí)體包括:培養(yǎng)計(jì)劃、專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃課程、學(xué)期開設(shè)課程等。其實(shí)體間的關(guān)系如下:

l)一個培養(yǎng)計(jì)劃包含多個專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃課程，一個專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃課程只能從屬于一個培養(yǎng)計(jì)劃;

2)一個專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃課程會安排多項(xiàng)學(xué)期開設(shè)課程，一個學(xué)期開設(shè)課程從屬于一個專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃課程;

圖4 -8 教師管理E-R模型Fig.4-8 E-R Model of Teacher Management

3)一個專業(yè)對應(yīng)一個專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃課程;

4)一個班級實(shí)施一個教學(xué)計(jì)劃實(shí)施。

具體E-R圖參見圖4-9。

圖4 -9 教學(xué)管理E-R模型Fig.4-9 E-R Model of Lesson Management

4.數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計(jì)

將各類E-R圖形成各類實(shí)體關(guān)系表格，映射到數(shù)據(jù)庫中，形成符合邏輯需求的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。一個合理的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，對于高校管理系統(tǒng)來說尤為重要，這能夠提高系統(tǒng)對各類信息的有效管理，表 4-1 至表 4-5 列舉本系統(tǒng)中的主要數(shù)據(jù)表的類型、描述和結(jié)構(gòu)等信息。本系統(tǒng)的其它數(shù)據(jù)表在這里就不全部列舉。

(1)系部表(系部信息表)

用于保存系部的基本信息，數(shù)據(jù)表命名為“Apartment”，“系部編號”在信息表屬性組中具有唯一性，Apar tment_Id字段設(shè)置為主鍵，“專業(yè)分類”為外鍵對應(yīng)專業(yè)分類表。系部表的設(shè)計(jì)，如表4-1所示。

表4 -1 系部表Table 4-1 Table of Depar tment

(2)學(xué)生表(學(xué)生基本信息)

用于保存學(xué)生的基本信息，數(shù)據(jù)表命名為“Stu”。“學(xué)號”在信息表屬性組中具有唯一性，Stu_No 字段設(shè)置為主鍵，用戶編號(User_Id)和班級編號(Class_Id)為外鍵，學(xué)生信息表的設(shè)計(jì)，如表 4-2 所示。

表4 -2 學(xué)生表Table 4-2 Table of Student

(3)角色表(用戶權(quán)限策略)

角色表用于存放系統(tǒng)的角色信息。角色信息主要包括角色編號、權(quán)限名稱、權(quán)限值等信息，數(shù)據(jù)表命名為“Power”，權(quán)限編號屬性組能唯一標(biāo)識一條記錄，所以設(shè)置Power_Id字段為主鍵，角色表的設(shè)計(jì)，如表 4-3 所示。

表4 -3 角色表Table 4-3 Table of Role

(4)用戶表(用戶權(quán)限管理)

用戶表存放系統(tǒng)的用戶信息，用于存儲用戶編號和用戶密碼、權(quán)限的信息，用戶編號屬性組能唯一標(biāo)識一條記錄，該屬性組 User_Id 字段為主鍵，對應(yīng)于角色表。數(shù)據(jù)表命名為“User”。用戶表的設(shè)計(jì)，如表 4-4 所示。

表4 -4 用戶表Table 4-4 Table of User

(5)教師表(教師基本信息)

用于保存教師的基本信息，數(shù)據(jù)表命名為“Teacher”，“教師編號”在信息表屬性組中具有唯一性，Teacher_No 字段設(shè)置為主鍵，“自動編號”為外鍵對應(yīng)用戶表。教師表的設(shè)計(jì)，如表4-5所示。

表4 -5 教師表Table 4-5 Table of Teacher

(六)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成之后便進(jìn)入系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段，該階段的主要任務(wù)是根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，通過程序開發(fā)工具選擇程序語言編寫系統(tǒng)的應(yīng)用程序，并搭建系統(tǒng)實(shí)施所需要軟件、硬件環(huán)境。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是一個把設(shè)計(jì)方案變成一個具體可以運(yùn)行的系統(tǒng)的過程，是系統(tǒng)開發(fā)過程一個非常重要的環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)是采用 B/S 結(jié)構(gòu)，通過瀏覽器方式來實(shí)現(xiàn)。按照項(xiàng)目的情況需求分析，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的核心功能很多，鑒于本文篇幅有限，僅提供框架級別的核心代碼。

1.編碼規(guī)范

本系統(tǒng)必須嚴(yán)格執(zhí)行本規(guī)范以確保源代碼的可讀性及可維護(hù)性。定義規(guī)范的目的是讓項(xiàng)目中所有的文檔增加可讀性，減少項(xiàng)目組中因?yàn)閾Q人而帶來的損失。所有的程序文件都必須有注釋文字，并嚴(yán)格按照本規(guī)范中的注釋規(guī)范書寫。

(1)函數(shù)命名規(guī)范

1)函數(shù)名和方法名以動詞開始，首字母大寫，如 SaveFileLog。

2)在命名函數(shù)時包括返回值的說明，如GetFi leName。

(2)變量命名規(guī)范

1)所有變量都必須有前綴，前綴使用2—4個字母，全部小寫。

2)避免與數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)元素名相同。

3)避免與函數(shù)名、方法名、類名和屬性名相同。

4)避免使變量名為另一個變量名的一部分。

5)布爾變量名應(yīng)該包含 Is，如 blnFi le-IsFound。

(3)常量命名規(guī)范

1)常量所有字母都應(yīng)該大寫，單詞之間用下劃線連接。

(4)類(Class)命名規(guī)范

1)名字應(yīng)該能夠標(biāo)識事物的特性。

2)名字盡量不使用縮寫，除非它是眾所周知的。

3)名字可以有兩個或三個單詞組成，但通常不應(yīng)多于三個。

4)在名字中，所有單詞第一個字母大寫。

5)使用名詞或名詞短語命名類。

6)少用縮寫。

7)不要使用下劃線字符 ( _ )。

2.框架應(yīng)用

本系統(tǒng)的開發(fā)框架選用三大主流框架:St ruts 2，Spring 2.5，Hibernate 3， 開 發(fā)IDE選用Eclipse的Java EE開發(fā)版和Tomcat服務(wù)器。歷經(jīng)30人月完成，總代碼量在67，000行左右。

本系統(tǒng)采用S2SH框架，每個框架選取的核心開發(fā)包參見表4-6。

表4 -6 框架核心開發(fā)包Table 4-6 Framework core jar

代碼實(shí)現(xiàn)步驟如下:

(1)表示層框架采用Struts框架以及MVC設(shè)計(jì)模式，任何MVC框架和Web應(yīng)用整合都需要借助于web.xml文件。在Tomcat服務(wù)器的web.xml中配置St ruts 2，如下文件4-1所示。

(2)在Tomcat服務(wù)器的web.xml中配置Spring，采用Spring的字符編碼過濾器，過濾不同編碼的HTTP請求，如下文件4-2所示。

文件4-2 配置Spring

Fi le. 4-2 Conf igure the Spring

(3)修改Struts 2的配置文件St ruts.xml，完成Struts2和 Spring整合，如下文件4-3所示。

文件4-3 St ruts2整合Spring

Fi le. 4-3 St ruts2 integration of Spring

(4)在Spring的appl icationContext.xml整合Hibernate，如下文件4-4所示。

文件4-4 Spring整合Hibernate

Fi le. 4-4 Spring integration of Hibernate

3.登錄實(shí)現(xiàn)

該模塊表現(xiàn)層的主要文件，文件中包含的主要Action類及其功能和與其它包的交互如圖4-10所示。

(1)login.jsp:系統(tǒng)登錄頁面，用戶輸入用戶名和密碼及驗(yàn)證碼進(jìn)行登錄。

(2)index2.jsp 系統(tǒng)主頁面，包括f ramework_compact.jsp 頁 面 、menu.jsp、shade2.jsp和but tom.jsp頁面。

(3)loginAction.do:負(fù)責(zé)執(zhí)行各頁面之間的跳轉(zhuǎn)并進(jìn)行登入登出首頁數(shù)據(jù)讀取的邏輯處理。

該模塊表現(xiàn)層與控制層和數(shù)據(jù)層，相關(guān)聯(lián)的類關(guān)系，參見圖4-11。

圖4 -10 登錄模塊類與文件交互圖Fi g. 4-10 Log in modu l e c l as s and f i l e in t e r a c t ion d i ag r am

圖4 -11 登錄類圖Fig. 4-11 Login module class diagram

圖中各元素描述如下:

(1)LoginAction.class:通過/loginAction.do調(diào)用的前臺跳轉(zhuǎn)邏輯。

(2)Constant.class:提供系統(tǒng)常量

(3)SysLogService.class:寫入日志的Service接口，提供記錄日志的相關(guān)方法。

(4)SysLogServiceImpl.class:記錄日志的Service實(shí)現(xiàn)類，負(fù)責(zé)操作具體DA0。

(5)SysLogDA0.class:日志模塊的數(shù)據(jù)庫訪問接口，在本模塊中僅調(diào)用其記錄日志的方法。

(6)SysLogDA0Impl.class:日志數(shù)據(jù)庫操作實(shí)現(xiàn)類，記錄用戶登入登出的信息至用戶表并記錄新訪問系統(tǒng)的用戶名及證件號碼。

4.報(bào)表實(shí)現(xiàn)

該模塊表現(xiàn)層的主要文件，文件中包含的主要Action類及其功能和與其它包的交互如圖4-12所示。

圖4 -12 數(shù)據(jù)報(bào)表類與文件交互圖Fig. 4-12 Data Report class and f ile interaction diagram

(1)repor t.jsp：顯示統(tǒng)計(jì)報(bào)表菜單

(2)repor t_view.jsp：展現(xiàn)報(bào)表

(3)repor t_view_jd.jsp：顯示各類報(bào)表類型

(4)repor tAction.do ：通過reportActiond.do控制前臺跳轉(zhuǎn)

該模塊表現(xiàn)層與控制層和數(shù)據(jù)層，相關(guān)聯(lián)的類關(guān)系，參見圖4-13。

圖4 -13 數(shù)據(jù)報(bào)表類圖Fig. 4-13 Data Repor t c lass diagram

圖中各元素描述如下:

(1)Repor tAction.class:統(tǒng)一查詢中央處理類。

(2)DispatchAction.class:詳細(xì)信息查詢類。

(3)DictionardyServcie.class:字典查詢業(yè)務(wù)

(4)DictionaryDA0.class:字典通用查詢

(5)DatabaseUti l.class:數(shù)據(jù)訪問接口類

(4)NetUti l.class:公共方法訪問

(七)系統(tǒng)界面

1.用戶登錄界面如圖4-14所示。

圖4 -14 用戶登錄界面Fig. 4-14 UI of User Login

2.首頁顯示區(qū)域分為通知公告、申請事項(xiàng)、學(xué)生基本信息、下載專區(qū)、聯(lián)系方式五個區(qū)域。如圖4-15所示。

圖4 -15 首頁界面Fig. 4-15 UI of Main Menu

3.學(xué)生基本信息界面，如圖4-16所示。

圖4 -16 學(xué)生基本信息Fig. 4-16 UI of Student Base Information

五、系統(tǒng)測試

根據(jù)軟件工程理論，測試階段是保證系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性的關(guān)鍵步驟，它是系統(tǒng)生命周期的重要環(huán)節(jié)。系統(tǒng)軟件是否符合用戶的需求，需要通過軟件測試驗(yàn)證。

軟件測試不是孤立的，它是建立在需求規(guī)格說明書、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方案、系統(tǒng)編碼之上的，是通過合理的用例對它們進(jìn)行驗(yàn)證，從而保證軟件質(zhì)量。軟件測試是通過執(zhí)行程序而發(fā)現(xiàn)錯誤的過程，在過程中，全面評估軟件產(chǎn)品質(zhì)量，為軟件產(chǎn)品發(fā)布、軟件系統(tǒng)部署、軟件產(chǎn)品鑒定提供有效信息［21］。

通過堅(jiān)持持續(xù)地進(jìn)行軟件測試，可以始終如一地堅(jiān)持對軟件產(chǎn)品質(zhì)量不間斷的，快速的反饋。

(一)測試流程與方案

測試過程中，項(xiàng)目組制定的具體流程參見圖5-1。

圖5 -1 測試工作流程圖Fig. 5-1 Testing workf low diagram

在遵循測試流程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)測試還會在測試設(shè)計(jì)、研制和執(zhí)行中可能受到以下幾方面的影響［22-24］:

1.人員方面

測試工作對測試設(shè)計(jì)人員的專業(yè)素質(zhì)要求很高，測試設(shè)計(jì)人員的素質(zhì)直接關(guān)系到測試的質(zhì)量。測試人員需要有較豐富的背景知識和專業(yè)知識，并應(yīng)具有較強(qiáng)的分析問題解決問題的能力，而我們現(xiàn)在參加測試的人員都沒有很豐富的規(guī)范化測試的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，必將會影響到測試的效果。

解決方案:加強(qiáng)對測試人員的培訓(xùn)，對他們進(jìn)行系統(tǒng)的較完整的專業(yè)知識的培訓(xùn)，使其在最短的時間內(nèi)滿足測試的要求。

2.資源方面

系統(tǒng)的、比較完備的測試需要消耗大量的人力、物力和時間，必須要有相應(yīng)的測試工具和測試設(shè)備，只有這樣才能保證測試工作的質(zhì)量。我們現(xiàn)在缺乏測試工具和設(shè)備的使用經(jīng)驗(yàn)。

解決方案:本文選擇目前世界上較為流行的QC進(jìn)行缺陷管理。

(二)測試環(huán)境

1.應(yīng)用服務(wù)器

硬件配置:一臺Del l R710

操作系統(tǒng):Windows Server 2008

應(yīng)用軟件:Tomcat 5.5

IP地址:10.110.46.54

Web服務(wù)端口號:80

2.數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

硬件配置:一臺Del l R710

操作系統(tǒng):Windows Server 2008

應(yīng)用軟件:SQL Server 2008

IP地址 :10.110.46.56

3.測試客戶端

操作系統(tǒng):Windows XP，Windows 7，Windows 8

瀏覽器:IE6，IE7，IE8

CPU:3.0G以上

內(nèi)存：:2G 以上

(三)測試用例

測試用例是為實(shí)現(xiàn)測試有效性而采取的一種最基本手段，良好的測試用例可以幫助測試人員盡快地發(fā)現(xiàn)缺陷，并將在測試過程不斷被重復(fù)使用［23,24］。因此測試用例的設(shè)計(jì)和編制是軟件測試活動中最重要的。測試用例是測試工作的指導(dǎo)，是軟件測試的必須遵守的準(zhǔn)則，更是軟件測試質(zhì)量穩(wěn)定的根本保障［25,26］。

本系統(tǒng)在開發(fā)過程中，針對每個功能點(diǎn)編寫了大量規(guī)范的測試用例。但由于篇幅有限，這里僅對幾個功能的測試用例進(jìn)行說明。

如表5-1，表5-2所示。

表5 -1 用戶登錄用例Table 5-1 Test Case of User Login

表5 -2 考勤管理用例Table 5-2 Test Case of At tendance Management

(四)系統(tǒng)測試

系統(tǒng)測試是針對整個產(chǎn)品系統(tǒng)進(jìn)行的測試，目的是驗(yàn)證系統(tǒng)是否滿足了需求規(guī)格的定義，找出與需求規(guī)格不符或與之矛盾的地方，從而提出更加完善的方案。系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)問題之后要經(jīng)過調(diào)試找出錯誤原因和位置，然后進(jìn)行改正。是基于系統(tǒng)整體需求說明書的黑盒類測試，應(yīng)覆蓋系統(tǒng)所有聯(lián)合的部件［27-30］。系統(tǒng)測試是將經(jīng)過集成測試的軟件，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個部分，與系統(tǒng)中其他部分結(jié)合起來，在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境下對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行的一系列嚴(yán)格有效地測試，以發(fā)現(xiàn)軟件潛在的問題，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

本系統(tǒng)經(jīng)過嚴(yán)格的系統(tǒng)測試，系統(tǒng)測試結(jié)論參見表5-3。

表5 -3 系統(tǒng)測試結(jié)論Table 5-3 Resul t of System Test

六、結(jié)論

本文立足Java EE企業(yè)開發(fā)框架，整合Web技術(shù)，根據(jù)高校管理系統(tǒng)的實(shí)際需求，開發(fā)完成基于 St ruts2，Spring，Hibernate開源框架的高校管理系統(tǒng)，為高校的信息化建設(shè)提供一份良好的案例。具體結(jié)論如下:

1.本文技術(shù)介紹全面，既介紹相對基礎(chǔ)的框架知識，也有比較高端的海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)和大量用戶登錄技術(shù)，整個介紹由淺入深，層次鮮明，為日后相關(guān)系統(tǒng)的研發(fā)，提供技術(shù)參照。

2.本文嚴(yán)格按照軟件工程設(shè)計(jì)思想，完成高校學(xué)生管理系統(tǒng)的需求采集與分析，系統(tǒng)概要詳細(xì)設(shè)計(jì)，并展現(xiàn) Struts2，Spring，Hibernate整合開發(fā)的基礎(chǔ)框架，完成相關(guān)類的設(shè)計(jì)，在實(shí)施過程中體現(xiàn)了良好的編碼習(xí)慣和編程規(guī)范。

3.本文關(guān)于測試與發(fā)布的過程介紹相對完整，從一定程度上改變了一般設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)類論文“重實(shí)現(xiàn)代碼，輕測試發(fā)布”的局面，力爭從整體上展現(xiàn)一個高校信息化管理系統(tǒng)的全貌，為日后學(xué)術(shù)研究提供參考。

鑒于本人理論水平和時間限制等多方面原因，本文在理論和實(shí)踐方面都有很多地方需要完善:

1.Web應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)是一個復(fù)雜多樣的系統(tǒng)工程，涉及到很多方面的問題，Web應(yīng)用本身的性能、并發(fā)控制、程序優(yōu)化等一系列問題還需要在實(shí)踐中進(jìn)一步的檢驗(yàn)和分析。

2.在研發(fā)中除基礎(chǔ)框架外，希望能更好地借鑒其他更優(yōu)秀的開源技術(shù)，從根本上提升開發(fā)效率，保證開發(fā)質(zhì)量。

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