基于Web的實驗室預(yù)約系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

萬玲娜

（東華理工大學(xué)軟件學(xué)院，南昌 330013）

0 引言

隨著人類的不斷發(fā)展和進(jìn)步，不論是互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)，又或者運輸行業(yè)的發(fā)展，都在展示著兩個詞語：“高效”和“便捷”。“高效”的含義就是能用較短的時間或者成本來獲得更多的收獲，于是就有了“系統(tǒng)”與“系統(tǒng)性”的由來。同時因為系統(tǒng)可以通過與一個科學(xué)合理設(shè)計的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接，極大地減少了人力登記成本的同時，也降低了存儲的空間成本。

對比實驗室的管理模式，傳統(tǒng)的實驗室管理方式在選課預(yù)約方面，學(xué)生很難得到實驗室的具體預(yù)約情況，即空閑實驗室數(shù)量及實驗室的空閑時間，所以大部分實驗室預(yù)約只能以上課的方式以班級為單位進(jìn)行預(yù)約，使學(xué)生失去了課后自我學(xué)習(xí)探究的可能性，進(jìn)而影響到學(xué)生對學(xué)術(shù)研究的興趣和積極性。因此，一個減少了人力管理，又能讓學(xué)生自主進(jìn)行實驗預(yù)約，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情的新型實驗室預(yù)約系統(tǒng)，對于教育的發(fā)展有著積極的影響。

實驗室預(yù)約系統(tǒng)可以規(guī)劃實驗用地秩序，實驗室管理人員通過該系統(tǒng)能實時監(jiān)控和評估實驗室使用情況。通過實驗室預(yù)約系統(tǒng)，可以建立高效的信息資源共享平臺，查詢方便,教師可以快速便捷地檢查學(xué)生的實驗成果，提高工作效率。

1 實驗室預(yù)約系統(tǒng)總體方案選擇和設(shè)計

1.1 程序語言的選擇和Web框架選擇

對于Java編程語言而言，簡便性是其最突出的特點。它的基礎(chǔ)是C語言以及C++。相比于這兩種編輯語言，Java編程語言顯得更加簡便和簡單，在其應(yīng)用之后，用戶操作以及應(yīng)用軟件更方便［1］。相較于C++，Java編程語言放棄利用自動強制和運算符，這也使得整體編輯難度的降低。與此同時，Java編程語言使用命令來代理指針，消除了一些潛在的安全隱患，能夠讓語言更加便捷地運用［1］。

在計算機軟件編程工作中，不可避免地會遇到一些需要修改的問題，如果在修改過程中采用了不同的編制語言方法，則容易導(dǎo)致計算機程序的設(shè)計研發(fā)出現(xiàn)一定的延遲或者偏差［2］。這種情況下，使用Java編程語言可以利用Java編程本身具有的便攜移植性優(yōu)勢，在遇到需要修改的情況時，編程人員可以直接在固有的程序構(gòu)架基礎(chǔ)上，根據(jù)實際情況做出相應(yīng)的改變［2］。比如：在應(yīng)用商店中，用戶可以根據(jù)自身的實際需求選擇相應(yīng)的軟件，而Java編程的運用使得用戶不再受下載類型的限制，為用戶順利完成下載提供保障［3］。

1.2 數(shù)據(jù)庫選擇

MySQL是所有大型數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中最流行的一種，它是一個功能豐富、開源的產(chǎn)品，為很多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和在線應(yīng)用程序提供了支持，MySQL入門相對容易，開發(fā)人員可以在互聯(lián)網(wǎng)上訪問關(guān)于這個數(shù)據(jù)庫的巨量信息［4］。

Java語言和Java數(shù)據(jù)庫開發(fā)對于當(dāng)前數(shù)據(jù)庫設(shè)計具有重要的意義，同時也是未來Java數(shù)據(jù)庫開發(fā)的重要方向，對Java數(shù)據(jù)庫開發(fā)技巧進(jìn)行深入分析，對于提升Java數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)處理效率具有重要的意義［5］。

1.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計

根據(jù)功能分析，推導(dǎo)出該項目的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 項目結(jié)構(gòu)圖

2 實驗室預(yù)約系統(tǒng)具體設(shè)計

2.1 系統(tǒng)整體構(gòu)建

（1）實驗室預(yù)約管理功能：管理員之外的用戶能夠根據(jù)時間、地點等條件對實驗室進(jìn)行預(yù)約操作，一名教師用戶能預(yù)約多個實驗室，而學(xué)生用戶只能預(yù)約一個實驗室且不能預(yù)約教師預(yù)約的課堂實驗室［6］。各權(quán)限用戶都能及時看到實驗室預(yù)約使用的情況。管理員能對這一預(yù)約服務(wù)進(jìn)行管理，能夠根據(jù)實際情況合理分配資源，將有限的場地資源在時間限制內(nèi)合理管控。

（2）教學(xué)管理：學(xué)生用戶可以通過系統(tǒng)下載學(xué)習(xí)任務(wù)，并且上傳自己的實驗成果交由老師評價，教師也可通過發(fā)布文件的方式進(jìn)行課堂任務(wù)的下發(fā)和對學(xué)生上傳的文件進(jìn)行檢閱。同時實驗室管理員能總攬課堂實驗室使用情況，并做出合理安排。

（3）用戶管理：三類用戶中權(quán)限劃分明確，管理者用戶的權(quán)限高于另兩類用戶，可以對其信息進(jìn)行修改，三類用戶均可直接修改自己的個人信息，包括但不限于工號學(xué)號、班級、身份證等。管理員統(tǒng)一導(dǎo)入后，教師學(xué)生可進(jìn)行首次登錄，并修改信息。

（4）補充：管理員可以對系統(tǒng)的信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，可以修改管理員的信息，可以總攬所有實驗室的使用狀態(tài)，可以對系統(tǒng)的公告進(jìn)行撰寫并發(fā)布，管理員可以通過管理員界面直觀地看到用戶比例或者男女比例等。

2.2 用戶注冊和登錄模塊

系統(tǒng)分為三類用戶，各類用戶權(quán)限不盡相同，在選擇完成用戶類型后，按提示輸入用戶信息即可登入，在檢測出前端發(fā)送的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫表單中各類用戶數(shù)據(jù)相同、隨機驗證碼輸入正確的情況下，用戶成功登錄［7］，具體是controller中的logon（）函數(shù)用于校驗對應(yīng)用戶的賬號和密碼是否與身份完全一致。如圖2所示。

圖2 用戶登錄

2.3 管理員模塊

管理用戶擁有最高的系統(tǒng)權(quán)限，能修改整體的數(shù)據(jù)，維護(hù)系統(tǒng)的主體人員，保證了服務(wù)的有序進(jìn)行且實現(xiàn)實際資源的合理分配。管理員的權(quán)限能展現(xiàn)在管理用戶的所有信息，查看用戶、刪除用戶等操作也在權(quán)限內(nèi)。Mybatis是數(shù)據(jù)訪問操作的主體［8］，數(shù)據(jù)訪問層（dao）是它的作用范圍。MyBatis豁免了的每次請求數(shù)據(jù)連接時JDBC繁雜且重復(fù)的連接程序，在配置文件的編寫中已經(jīng)囊括了本地數(shù)據(jù)庫的密碼連接及本地具體路徑詳情。開發(fā)者能省心便利地完成數(shù)據(jù)庫訪問［9］。

圖3 管理員用戶編輯修改頁面

（1）重置密碼，即通過controller的getuser（）接口，再通過service中setuser（）方法完成數(shù)據(jù)的修改。

（2）發(fā)布公告：管理員撰寫一些重要的通知，通過系統(tǒng)可被stu與tea用戶查看，前端經(jīng)由Ajax通過發(fā)送post/get請求，后端再返回Json數(shù)據(jù)類型完成前后端的數(shù)據(jù)交互。此處發(fā)送的表單也不例外，后端接受到數(shù)據(jù)后，下一步調(diào)用處理邏輯的service中對應(yīng)的實現(xiàn)類noticeimpl（）方法。

圖4 發(fā)布公告頁面

（3）管理實驗室：管理員可以管理實驗室信息。新增、修改、刪除（包括名稱、地點、設(shè)備臺數(shù)（即總?cè)藬?shù)）等）。依舊是前端向后端傳數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)庫，由Mybatis整合后臺管理的查詢功能，SQL無需每次使用時建立JDBC連接。其上傳文件的功能核心算法創(chuàng)建一個工廠對象Disk-FileItemFactory，再創(chuàng)建一個多部件表單解析器ServletFileUpload，構(gòu)造方法傳入工廠對象，然后獲取一個list集合來存儲一個fileItem對象，然后遍歷，并用getRealPath獲得文件路徑，完成文件的讀寫、上傳功能，效果如圖5所示。

圖5 實驗室預(yù)約

（4）查看實驗室預(yù)約情況：管理員可以查看所有預(yù)約信息，內(nèi)容包括預(yù)約人，預(yù)約時間，預(yù)約人數(shù)等。

2.4 教師模塊

（1）用戶通用功能，即可以對自己信息進(jìn)行修改，在個人界面修改完成后即可提交。

（2）查看實驗室列表：教師可以查看實驗室的詳細(xì)信息，并根據(jù)提示內(nèi)容進(jìn)行篩選。

（3）管理課堂信息：教師可以新增、修改、刪除課堂信息。該課堂若已經(jīng)存在，不可再次添加。在controller返回對應(yīng)實體類，各自變量擁有對應(yīng)的參數(shù)方法，下一步系統(tǒng)會引用實體類的對應(yīng)updatelaboratory（）等運用一系列set函數(shù)的實現(xiàn)類，對其課堂實體類完成信息的修改。

（4）發(fā)布課堂任務(wù)：教師可以針對某一課堂發(fā)布任務(wù)，該課堂的學(xué)生可以看到該課堂作業(yè)通知信息。教師也可以上傳實驗資料等。前端通過表單的模式，發(fā)送get/post請求與服務(wù)器完成數(shù)據(jù)的交互，數(shù)據(jù)訪問量較小，基本用不到Redis緩存，結(jié)構(gòu)較為簡單。

圖6 文件上傳

（5）查看學(xué)生作業(yè)：教師可以下載或者在線預(yù)覽學(xué)生實驗報告。

（6）評分和評價：學(xué)生第一次登陸之后重置密碼即可以保證用戶權(quán)限，登陸成功后在系統(tǒng)主界面可以查看管理員發(fā)布的所有公告，公告列按照創(chuàng)建時間倒序排列。

2.5 學(xué)生模塊的實現(xiàn)

（1）查看個人資料：學(xué)生可以查看個人信息（用戶名、學(xué)院、專業(yè)等）。

（2）查看實驗室列表：學(xué)生可以查看實驗室的詳細(xì)信息，如圖7所示。

圖7 學(xué)生預(yù)約頁面

（3）用戶的預(yù)約：選擇日期、時間區(qū)間、人數(shù)即可。預(yù)約會有上限存在，且該實驗室剩余的位置還可以被其他學(xué)生預(yù)約，但是不能被教師集體預(yù)約。

（4）管理預(yù)約信息：用戶可以通過系統(tǒng)查看自己已經(jīng)預(yù)約的實驗室的各類信息，在管理頁面中，用戶根據(jù)頁面提示進(jìn)行其他操作，如取消等。但是取消時間必須早于預(yù)約安排時間，否則無法取消預(yù)約。

（5）實驗上傳：用戶可以對自己的文件進(jìn)行提交操作。

圖8 上傳詳情頁面

（6）高級搜索：學(xué)生在搜索欄輸入關(guān)鍵字（如實驗室地點、預(yù)約區(qū)間、選擇課堂），即可查看詳細(xì)的預(yù)約情況。下載功能的實現(xiàn)方法：先創(chuàng)建form表單，然后給表單的action添加地址屬性，最后提交表單，實現(xiàn)下載文件的目的。

3 實驗室預(yù)約系統(tǒng)測試效果

系統(tǒng)測試是在系統(tǒng)完成開發(fā)的情況下，開發(fā)人員對此系統(tǒng)功能進(jìn)行的檢驗，包括對用戶登陸，系統(tǒng)界面，系統(tǒng)功能，用戶權(quán)限，系統(tǒng)數(shù)據(jù)及測試系統(tǒng)是否能夠正常完成用戶操作的檢測。系統(tǒng)測試是為了保障系統(tǒng)推出后的用戶體驗以及安全性和后期維護(hù)的體驗和可行性，防止因為系統(tǒng)漏洞造成的損失。也能更直觀地總結(jié)和了解系統(tǒng)的優(yōu)勢和缺失的功能，讓后期的系統(tǒng)優(yōu)化有著更加明確的方向。

（1）登陸頁面測試：管理員、學(xué)生與教師三類用戶在登陸頁面進(jìn)行操作時，含有用戶名輸入行，密碼輸入行和用戶類型選擇選項及驗證碼輸入。需輸入用戶名及密碼并進(jìn)行驗證，選擇正確的用戶類型，填入驗證碼才能成功登陸。驗證失敗，則不能進(jìn)行登陸操作。

（2）學(xué)生個人資料編輯測試：學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)后，可依據(jù)提示進(jìn)行個人資料的修改，在操作菜單進(jìn)入修改后，提交修改即可完成個人資料修改。

（3）學(xué)生實驗室預(yù)約測試：學(xué)生進(jìn)入系統(tǒng)后，左側(cè)菜單欄的學(xué)生實驗室預(yù)約選項中有實驗室預(yù)約申請，即后續(xù)操作相關(guān)狀態(tài)查詢。

（4）學(xué)生實驗報告管理：學(xué)生進(jìn)入頁面后，在左側(cè)對實驗報告管理中有實驗報告添加和實驗報告查詢兩個子選項，學(xué)生可以在實驗報告添加界面添加自己的實驗結(jié)果并上傳，可在實驗報告查詢菜單中下載老師發(fā)布的實驗文件或資料等。

（5）課堂信息查詢測試：進(jìn)入學(xué)生界面的課堂信息界面可進(jìn)行課堂信息查詢。

（6）管理員，教師及學(xué)生的公告信息查看測試：在各用戶界面進(jìn)行公告信息查詢。

（7）管理員測試：管理員進(jìn)入操作頁面后，擁有系統(tǒng)的最高權(quán)限，可以進(jìn)行用戶管理，系統(tǒng)公告管理，實時監(jiān)察數(shù)據(jù)等操作。

（8）教師功能測試：每個教師用戶登陸后都能夠進(jìn)行文件上傳、課堂預(yù)約等操作。

4 結(jié)語

本文通過使用SpringBoot+Vue的技術(shù)，設(shè)計開發(fā)了開放實驗室預(yù)約系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要完成了以下工作：系統(tǒng)數(shù)據(jù)方面，主要完成了對應(yīng)數(shù)據(jù)庫功能表的設(shè)計，系統(tǒng)中的絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)均來自真實實驗室數(shù)據(jù)；系統(tǒng)文檔方面，主要建立了包括所有接口的文檔，方便二次開發(fā)和調(diào)試；系統(tǒng)后端方面，本系統(tǒng)作為一個Web項目，由SpringBoot框架進(jìn)行搭建，整合了多種第三方框架，在減少了繁雜配置、降低開發(fā)難度的同時，也增強了代碼的可讀性以及代碼的復(fù)用性［10］；系統(tǒng)前端方面，主要是采用Vue.js、layui以及Element.ui框架，界面風(fēng)格采用分頁模式加載數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的完整與顯示。