基于J2EE技術的醫院互聯網管理系統的設計與實現

孫莎莎

(北京老年醫院，北京 100095)

0 引言

計算機技術的飛速發展及其在各個領域的廣泛滲透，推動了醫院管理模式向規范化、系統化發展[1]。目前，部分醫院患者就醫仍然存在掛號、排隊檢查時間較長、就診時間短等問題；不同時段，醫院內患者流量不均；患者獲取檢查報告仍然需要親臨醫院獲取等問題。為提高患者就診體驗感，使患者錯峰就診，減少患者院內無效等待時間、方便患者獲取檢查結果，提高就醫滿意度，基于電腦和移動設備的互聯網醫院系統成為越來越多醫院和患者的實際需求[2]。為此，設計了一個基于J2EE技術的醫院互聯網管理系統，系統以JAVA為主要編程語言，以eclipse為開發工具，以開源的SSH為基本框架，使用MVC模式設計Struts架構，保證系統的數據處理能力，使用SQL作為后臺數據庫，保證數據的完整性和系統的存儲效率。經過測試，系統達到了預期的要求，改變了傳統的醫院互聯網管理模式，豐富了管理系統的維度。

1 需求分析

經過實際調研，確認需求分析：互聯網醫院系統應依托于醫院現有的基礎業務系統，如HIS(醫院信息系統)、EMR(電子病歷系統)、LIS(實驗室信息系統)和PACS(醫學影像存儲與傳輸系統)等系統，使用接口與已有系統無縫連接，提供預約掛號、診間支付、檢查預約、檢查查看、我的住院、我的病史、我的體檢等功能，為患者提供“一站式”、“無紙化”電腦端和移動端(Android端)持續性醫療服務，提升醫院服務水平，提高就醫滿意度。

2 系統設計

2.1 總體設計思想

由于醫院信息服務系統面向的用戶數眾多、并發業務處理數量大、地理分布較廣且分散，因此在考慮網絡結構模型時應選擇 B/S 結構的模式[3-4]。J2EE運用Java API技術保障系統數據的安全傳輸與訪問，具有很高的安全性。J2EE為B/S提供中間件框架的開發環境如Enterprise JavaBeans，解決了系統性能以及安全保障問題；其應用系統對多種操作平臺都有很好的適用性，對硬件的要求相對不高[5]。

互聯網醫院系統的技術架構主要包括3個部分：基礎業務系統、移動服務平臺和用戶入口[2]。移動服務平臺將在業務邏輯層整合醫院內已有的多系統數據，一方面提供安全可靠的授權訪問模式供患者通過入口查詢個人醫療數據；另一方面具備高繼承性和擴展性，為第三方應用提供便利接口，保證院內醫療數據的安全。該系統技術架構如圖1所示。

圖1 互聯網醫院系統技術架構

2.2 系統功能

該系統為患者提供“一站式”服務，提供從預約掛號、檢查、體檢、住院等網上醫療服務。并為了方便患者，本系統提供電腦網頁版和移動版(Android系統)，其系統功能如圖2所示。

圖2 互聯網醫院系統功能

該系統為患者如下幾個方面提供服務：1)導診。患者通過“預約掛號”于就診前一周內選擇科室、醫生，進行預約掛號并管理自己的預約;2)診療。患者可在就診后通過此功能查看病歷、預約各項檢查、支付檢查費用并查看檢查結果，縮短在醫院內等待檢查的時間;3)支付。患者結束診療期間和診療完成后支付診療費用、藥費、檢查費和體檢費等各種費用，并提供各項賬單以供查詢;4)體檢。患者可在此處預約體檢、選擇體檢項目，并在體檢后查詢體檢結果;5)信息。為患者提供醫院簡介、醫院新聞、醫生介紹和投訴建議等服務。

3 系統實現

3.1 B/S模式

軟件研發中的軟件體系結構及工作模式的設計是至關重要的環節，因此這也是該服務平臺的研究中首先要考慮的地方。綜合考慮之后，本系統的網絡結構和技術平臺分別采取 B/S 模式和J2EE。系統網頁端使用MyEclipse開發，移動端使用Android Studio進行開發，Tomcat進行部署，MySQL做為數據庫，使用SSH(struts2+spring+hibernate)框架B/S 模式，B/S 模式的結構如圖3所示，SSH框架如圖4所示。基于B/S 設計的軟件具有較好的擴展性、穩定性、安全性，并且在運行和維護方面成本較低。

圖3 B/S結構模型

圖4 SSH框架

3.2 SOA架構

作為醫院與患者聯系的重要工具，門戶網站的主要任務是提供信息服務，因此我們采用面向服務的分布式體系結構-SOA架構[6]。它可以有效整合現存的應用系統，這樣就能實現系統項目模塊單獨開發，從而減少系統開發時間。SOA架構在結構上將其分為表現層、流程引擎、服務層、組件層和資源層[7]。表現層設有瀏覽器頁面和功能窗口，流程引擎利用工作流引擎實現各部門之間的業務協作，資源層提供各種業務系統及數據庫，具體結構如圖5所示。

圖5 SOA 架構

3.3 SQL Server數據庫

作為數據庫管理和開發的工具，SQL Server具備龐大的日志數據儲量、強大的數據查詢功能[8-9]。SQL Server Agent 能夠自動地定時管理數據庫，Server Service監督用戶行為以保證數據庫的完整性[10]。Microsoft SQL Server 2008能夠提供有效的可擴展與分析的信息處理解決方案，并且支持WEB環境下管理系統系統的設計與開發，因此可以應用WEB 技術對其中的字段信息進行查詢、刪除、篩選、分析等基本操作[11-12]。

3.4 信息服務系統的應用結構設計

系統根據基于J2EE的SSH框架以及MVC模式進行設計與開發[13]，系統的技術架構層次可以分為表現層、業務層和持久層及數據庫層。對于系統各層次結構通過分層架構技術設計：表現層采用 Struts 框架實現各種動態 DHTML頁面、表單處理等；業務層的各種容器和編程活動由 Spring 框架實現；持久層包含的各種結構由 Hibernate 框架實現。

為了統一管理并維護系統的正常運行，同時促進各部門的業務協作，實現各級的信息資源共享，醫院互聯網管理系統基于 SOA設計了應用架構體系。另外在系統中引進工作流技術，方便系統管理人員定義系統中業務處理流程和跟蹤控制信息處理狀態[14]。根據 SOA 架構的應用體系，本平臺分為4層架構：

1)數據層位于最底層，包括系統數據庫、網站存儲及各單位的私有數據。

2)數據層的上方是支撐引擎層，支撐著各種邏輯處理業務，將數據層和訪問層隔開，降低系統耦合度。

3)第三層為SOA服務總線，設有各功能的標準化接口和SOA服務[15]。

4)最后一層是平臺的業務層，提供各種用戶的業務入口。

4 高并發訪問處理

本系統網頁端為中型網站，實際運行中會遇到放號時段高并發訪問的問題，主要采用以下方法優化網站，減輕服務器負荷，保證服務器正常運行。

4.1 數據庫優化

1)用索引提高效率。

2)查詢優化應用。如合理使用 EXISTS 子句，在子查詢中，NOT IN 子句將執行一個內部的排序和合并，因為它對子查詢中的表執行了一個全表遍歷，因此NOT IN 都是低效的，采用 NOT EXISTS 代替 NOT IN 可以提高查詢效率，同樣可以使用 EXISTS 代替 IN[8]。

4.2 組合組件和元組件方法

盡管使用元組件模型，例如生成器的腳本模型，但應用程序開發的整個方法使用了組件方法和元組件方法。對于應用程序原型，盡管某些組件是從適當的元組件生成的，但它可以由其組件模型完全描述，不必必須生成所有組件，某些組件可以不在應用程序規范中定義其功能。生成器腳本模型的目標是盡可能簡化應用程序規范，因此它必須僅包含生成器問題域內不同的特性。Java數據庫管理應用程序示例的組件模型如圖6所示。

圖6 Java數據庫管理應用程序組件模型

4.3 html靜態化

為降低服務器負擔，將新聞、醫生信息、檢查報告和體檢報告生成靜態html頁面，患者訪問此類靜態頁面，并不需要經過網站進行程序處理，減少頁面解析的時間。靜態html頁面可以減少數據庫數據讀取量和邏輯運算工作量，另外，html靜態化還能帶來其他好處，如有利于搜索引擎的收入，提高網站的影響力；減少SQL注入攻擊；增加安全性等[10-11]。

本網站使用httpclient實現Html靜態化，導入httpclient的jar文件后，生成html靜態頁面的方法代碼如下：

public static booleanHopStaticHtml(String basePath,String target,String path,String name,String extension) {

boolean result = true;

HttpClient client = new HttpClient();

GetMethodgetMethod = new GetMethod(basePath + "/" + target);

System.err.println(path);

try {

client.executeMethod(getMethod);

File hopfilePath = new File(path);

if (!hopfilePath.exists()) {

hopfilePath.mkdirs();

}

File file = new File(path + name + extension);

Writer w = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file),"UTF-8"));

w.write(getMethod.getResponseBodyAsString());

w.flush();

w.close();

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

result = false;

}

return result;

}

4.4 圖片服務器分離

本系統運行時存在大量圖片，如檢查報告、檢查圖片、新聞圖片、醫生照片等。大量圖片的存在，影響網站性能，為提高服務器的性能和穩定性，將耗費資源的圖片服務分離出來，使用單獨的圖片服務器(ImageServer)并對圖片服務器做更有針對性的性能優化，如使用高轉數(15 000轉)硬盤等方式，極大地提高了網站訪問的效率。技術層面，圖片上傳后可以使用ftp同步到圖片服務器[12]。

4.5 緩存

對被頻繁訪問的業務數據進行緩存。在應用系統中,通常會有一些業務數據被用戶頻繁訪問，建立中間層數據緩存非常有用,可以減少與數據庫的交互次數，從而改善系統的性能[13]。使用hibernate的一級緩存機制，將用戶常訪問數據放入內存中，避免頻繁向數據庫中讀取數據，有效增加了服務器的抗壓能力。

4.6 結果

以上措施有效降低Web服務器的系統壓力，提高了訪問速度和效率，滿足目前訪問需求，如隨著時間的推移，業務量的加大，還可以考慮硬件提升、服務器集群、負載均衡等方式提升網站性能，應對高峰期訪問等問題。

5 測試

5.1 功能測試

對本系統的功能測試主要使用黑盒測試的方法。黑盒測試主要測試軟件的功能和界面。測試者不需要了解程序的內部情況，只從輸入的合法性及正確性，規范性，范圍性中監測系統的輸入輸出結果是否與預期的一致而進行的測試[14]。

5.1.1 人工測試

對設計的醫院互聯網管理系統進行人工測試,對每個模塊的測試結果如表1所示。

表1 人工測試

通過使用多個測試賬號對所有功能進行多次測試，測試時網站和Android軟件運行良好，基本達到設定目標。

5.1.2 自動化測試

利用AutoRunner自動化測試工具進行了測試并通過[15]。測試結果表明，系統運行穩定，所有功能完備。

5.2 性能測試

5.2.1 網頁端

系統測試是軟件設計中必不可少的環節，它根據前期設定的原則和目標檢測系統的功能和性能，防止系統存在運行錯誤和漏洞而影響系統的穩定性與安全性[16]，在此可以事先設置測試的指標。測試前要準備環境，然后準備硬件設備，主要有數據庫與WEB服務器各一臺，測試電腦和用戶電腦若干臺以及路由器、交換機等其他設備。綜合考慮，服務器無需過高的配置，具體參數如表2所示。

表2 醫院互聯網管理系統性能指標

隨后確定測試所需的網絡環境，其拓撲結構如圖7所示。

圖7 網絡測試環境示意圖

統計測試項目的數據結果，具體結果如表3。根據表中數據分析可知該信息服務系統在并發數為100的前提下系統的業務處理成功率達到了99%，基本上滿足了性能測試的指標值，系統響應時間略大于測試目標指標值，已經很好地完成了系統測試提出的要求。從整體上來說該系統已經完成設計提出的目標，因此也就具有完整的系統功能以及穩定可靠的系統性能和較強的業務處理能力。

表3 測試結果列表

5.2.2 Android端

測試方法：通過Linux的資源監控命令來實現對Android平臺的資源實時監控。

測試機器配置：CPU：高通驍龍980、RAM容量：8 GB。

測試內容：1.CPU%：CPU占用率2.RSS：實際占用的物理內存數，單位MB。

測試結果如圖8、圖9所示。

圖8 CPU占用率測試結果

圖9 內存占用測試結果

如圖8、9所示，系統在運行時比較穩定，占用CPU不超過15%，內存占用不超過300 MB，測試機型為中端機型配置，該系統可以在絕大部分手機上正常運行。

6 結束語

我國現有的醫院互聯網管理系統存在呈現信息少、交互性低、利用率以及共享性差，業務辦理窗口少、程序繁瑣，部門協同處理不明顯等問題，因此本文采用SOA、J2EE技術等技術，運用面向服務的設計架構，根據MVC的設計模式開發了統一管理、互動性強的門戶網站，實現了醫院信息服務的分級管理，提高了醫院各部門之間協同業務辦理的能力。該系統經過優化后盡心了詳細測試，能平穩運行使用。投入使用后，極大地方便了患者，減少了患者在醫院的無效等待時間，提升了醫療滿意度。目前該系統還在開發完善中，后續將推出基于微信和IOS系統的互聯網醫院平臺入口，更好地滿足廣大患者的需求。信息服務系統的應用可以使得醫院信息資源得到有效整合，促進信息共享，再加上系統提供便捷的業務辦理流程，這樣就極大地提高醫院各部門的工作效率。另外信息服務系統還為醫院進行政策與信息公開提供了一個很好的平臺，促進了醫院工作的公開化和透明化進程。