基于J2EE的GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

■ 劉忠 李洪研

在企業(yè)級(jí)Java平臺(tái)第二版（J2EE）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)中，W eb層框架（Struts）+業(yè)務(wù)層框架（Spring）+數(shù)據(jù)持久層框架（Hibe rnate）（SSH）是流行的輕量級(jí)整合開源框架，采用模型-視圖-控制器（M VC）設(shè)計(jì)模式將表示層、業(yè)務(wù)邏輯層分離并與持久層協(xié)同工作，可增強(qiáng)應(yīng)用系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)展性，提高代碼的可復(fù)用性和開發(fā)效率。在分析SSH結(jié)構(gòu)和整合原理基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出跨平臺(tái)、可伸縮，適用于多種層面、多種對(duì)象和多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GSM-R網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理、終端數(shù)據(jù)管理、通信地理信息數(shù)據(jù)管理、報(bào)表管理、系統(tǒng)管理等功能。實(shí)際應(yīng)用表明：SSH整合架構(gòu)為開放的、企業(yè)級(jí)和可伸縮性的J2EE應(yīng)用開發(fā)提供了有效支持。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 J2EE技術(shù)

J2EE是平臺(tái)獨(dú)立的、可移植的、安全的、標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)級(jí)應(yīng)用平臺(tái)。J2EE本身是一類協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)而不是產(chǎn)品，包括Java企業(yè)級(jí)Bean（EJB），Java服務(wù)器頁面（JSP），Java編寫的服務(wù)器端程序（Se rv le t），Java消息服務(wù)（JMS），Java組件結(jié)構(gòu)（JCA），Java事務(wù)應(yīng)用程序接口（JTA）等規(guī)范，涵蓋企業(yè)應(yīng)用開發(fā)中涉及到的各種實(shí)現(xiàn)技術(shù)，其中EJB是J2EE的核心。

1.2 MVC模式

M VC是一種軟件體系結(jié)構(gòu)模式，模型包含應(yīng)用所需的所有行為和數(shù)據(jù)，試圖是模型的可視化表示，控制器處理用戶輸入并將模型映射到試圖中。M VC特別適用于基于J2EE的3層體系結(jié)構(gòu)，視圖主要由JSP頁面的表示層元素組成，模型主要是EJB構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用模型，而Servle t則可視為控制器。

1.3 SSH整合架構(gòu)介紹

SSH是由客戶端表示層（CPL）、服務(wù)器端表示層（SPL）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)持久層（DPL）和域模型層（DM L）構(gòu)成的4層體系結(jié)構(gòu)，其中SPL用Stru ts框架描述M VC模型；BLL由Sp ring框架的控制反轉(zhuǎn)（IoC）容器協(xié)助完成；DPL用Hibe rnate框架的對(duì)象和關(guān)系映射（ORM）完成與后臺(tái)數(shù)據(jù)庫的交互。此外，SPL與BLL通過DM L的值對(duì)象（VO）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；BLL與DPL用DM L的VO-PO（持久化對(duì)象）來描述對(duì)象之間的關(guān)系。

1.4 SSH關(guān)鍵技術(shù)

在SSH分布應(yīng)用架構(gòu)中，為確保各層間界面清晰且松散耦合，BLL的各種業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)都應(yīng)設(shè)計(jì)成可重用，且相互間不存在依賴關(guān)系；數(shù)據(jù)訪問操作應(yīng)在DPL中被封裝成數(shù)據(jù)存取目標(biāo)（DAO）類，而不直接出現(xiàn)在BLL或SPL代碼中。

（1）在SPL中不應(yīng)出現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯代碼。Stru ts框架用Ac tion Fo rm完成請(qǐng)求的參數(shù)傳遞，但它不屬于DM L中的VO。因?yàn)锳ctionForm 繼承了org.apache.struts.action.Action-M apping，所以ActionForm與Struts有著緊密的耦合，若使用Ac tion Fo rm作為VO，則在移植到其他表示層的MVC 框架時(shí)，底層BLL與DPL的工作將無法完成。

（2）在BLL中Sp ring框架應(yīng)針對(duì)接口編程，因?yàn)槭褂肐oC/DI（依賴注入）容器的服務(wù)可以很容易地幫助程序員遷移其他業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)類。

（3）在DPL中Hibe rnate框架應(yīng)將實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫交互的工作封裝成DAO模式，同時(shí)為每個(gè)DAO實(shí)現(xiàn)類提供接口，以配合Spring框架在BLL中的工作。

2 GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 需求分析

GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要具有GSM-R數(shù)據(jù)操作人機(jī)界面、業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)、后臺(tái)數(shù)據(jù)處理、業(yè)務(wù)流程控制、數(shù)據(jù)整合報(bào)表、業(yè)務(wù)申請(qǐng)審批等功能。其業(yè)務(wù)功能模塊包括：系統(tǒng)管理、登錄管理、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、終端數(shù)據(jù)管理、通信地理信息數(shù)據(jù)管理、基本資料管理等模塊。GSM-R的11類數(shù)據(jù)類型在日常業(yè)務(wù)申請(qǐng)中，會(huì)出現(xiàn)一類或若干類數(shù)據(jù)同時(shí)申報(bào)業(yè)務(wù)的現(xiàn)象，需確保操作的便捷性、安全性和可靠性。GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)每項(xiàng)操作必須在2~5 s內(nèi)完成，最復(fù)雜的分類程序也要在5~10 s內(nèi)完成處理。GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)用例圖見圖1。

2.2 體系結(jié)構(gòu)

GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用基于瀏覽器/服務(wù)器模式（B/S）的3層結(jié)構(gòu)（見圖2）?？蛻舳艘訵 EB瀏覽器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面，應(yīng)用服務(wù)器作為中間層是GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的核心，它運(yùn)行于J2EE應(yīng)用服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)GSM-R數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)間及數(shù)據(jù)自身修改的業(yè)務(wù)邏輯，后臺(tái)GSM-R數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用ORACLE數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)當(dāng)前鐵路GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展態(tài)勢(shì)所展現(xiàn)的功能需求目標(biāo)，整個(gè)系統(tǒng)分為業(yè)務(wù)系統(tǒng)、報(bào)表管理、系統(tǒng)管理、權(quán)限管理、工作流管理和個(gè)人信息管理6個(gè)功能模塊。

圖1 GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)用例圖

圖2 GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

2.3.1 系統(tǒng)主要功能模塊分析

（1）業(yè)務(wù)系統(tǒng)：包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)據(jù)管理、通信地理信息數(shù)據(jù)管理、SIM卡業(yè)務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述4類數(shù)據(jù)的增刪改查等功能。對(duì)于工程數(shù)據(jù)可通過Exce l導(dǎo)入方式將現(xiàn)有數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，并可按照所屬鐵路局、所屬線路對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索。

（2）報(bào)表管理：實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)中采集到的各種數(shù)據(jù)，按特定要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。包括網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)報(bào)表、網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)據(jù)報(bào)表、SIM卡業(yè)務(wù)報(bào)表和通信地理信息數(shù)據(jù)報(bào)表。

（3）系統(tǒng)管理：對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)及系統(tǒng)基本使用信息進(jìn)行配置，包括數(shù)據(jù)字典管理、組織機(jī)構(gòu)管理、系統(tǒng)公告管理和日志管理。

（4）權(quán)限管理：對(duì)使用系統(tǒng)的操作員進(jìn)行管理、對(duì)操作員使用權(quán)限進(jìn)行管理。功能模塊包括角色管理、操作員管理、權(quán)限分配管理和菜單管理。通過菜單管理，可動(dòng)態(tài)地對(duì)所要顯示的左側(cè)菜單進(jìn)行位置及所屬父級(jí)菜單的調(diào)整更新。

（5）工作流管理：在業(yè)務(wù)管理中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)時(shí)的流程進(jìn)行管理。包括流程申請(qǐng)、流程當(dāng)前狀態(tài)及申請(qǐng)業(yè)務(wù)流程列表等。

2.3.2 GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)總體采用M VC模式的分層思想降低應(yīng)用界面、邏輯和控制的耦合度。分別由Struts+ExtJS框架實(shí)現(xiàn)表示層，Sp ring框架實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯層，Hibe rnate框架實(shí)現(xiàn)持久層，構(gòu)成富客戶端的B/S結(jié)構(gòu)GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。這種多層架構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有助于降低模塊間的耦合度，增加代碼的可復(fù)用性。

（1）表示層：是一些帶有TagLib 標(biāo)簽和 ExtJS腳本的JSP頁面，利用JSP編程技術(shù)結(jié)合Stru ts強(qiáng)大的自定義標(biāo)簽庫Tag Lib和Ex tJS富客戶端腳本來實(shí)現(xiàn)，JSP頁面中一般不會(huì)嵌入Java代碼，可增強(qiáng)代碼段的可讀性和可維護(hù)性。

（2）業(yè)務(wù)層：是由Struts的控制組件ActionServlet，ActionM apping，Action及業(yè)務(wù)邏輯類JavaBean來實(shí)現(xiàn)，該層借助Sp ring框架的依賴注入、面向接口編程等容器組件處理業(yè)務(wù)邏輯、業(yè)務(wù)校驗(yàn)和事務(wù)處理等，降低持久層之間的耦合性。在JavaBean里封裝了與數(shù)據(jù)持久層的交互關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)所有的業(yè)務(wù)邏輯。

（3）持久層：以Sp ring和Hibe rnate相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)目標(biāo)是為整體項(xiàng)目提供高層、統(tǒng)一、完全和并發(fā)的數(shù)據(jù)持久機(jī)制。通過運(yùn)用ORM工具，對(duì)Hibernate進(jìn)行關(guān)系數(shù)據(jù)庫與對(duì)象的關(guān)聯(lián)，把對(duì)數(shù)據(jù)庫表的操作轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)對(duì)象的操作，并考慮與數(shù)據(jù)庫交互操作情況及連接池等數(shù)據(jù)傳輸性能。

（4）域?qū)ο髮樱河糜驅(qū)ο蠓庋b業(yè)務(wù)對(duì)象，利用Hibe rnate將域?qū)ο笥成涞綌?shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表，使底層數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)相對(duì)面向?qū)ο竽Ｐ投该?。采用面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)方法中繼承樹對(duì)應(yīng)一個(gè)表的策略，使該映射策略極易擴(kuò)展，能將復(fù)雜的數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)化成若干簡(jiǎn)單的域?qū)ο髞肀硎?，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性和可修改性。

2.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（1）平臺(tái)選擇：系統(tǒng)前端為IE6及以上或FireFox3.0及以上瀏覽器，并下載安裝基于PC/SC規(guī)范的Ac tiveX組件進(jìn)行對(duì)SIM卡數(shù)據(jù)的讀寫，中間層采用Tom ca t中間件作為應(yīng)用服務(wù)器，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫采用Oracle 10g。

（2）多類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)并行處理方式：對(duì)于11類數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行申報(bào)業(yè)務(wù)的情況，系統(tǒng)采用ExtJS 作為富客戶端的實(shí)現(xiàn)?；贓xtJS界面，如C/S架構(gòu)系統(tǒng)的界面一樣，便于用戶操作，通過標(biāo)簽（TAB）頁面方式，通過在一個(gè)界面上顯示11種數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)修改編輯完成后，直接可進(jìn)行批量數(shù)據(jù)的更新提交。既能保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，又能減少系統(tǒng)操作及業(yè)務(wù)流程的繁瑣性。

（3）大批數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)處理：對(duì)于大批數(shù)據(jù)更改，可采用在Exce l本地進(jìn)行修改的方式，在Exce l中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，通過上傳數(shù)據(jù)導(dǎo)入方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行批量更新。數(shù)據(jù)導(dǎo)入可分為兩種方式：新增導(dǎo)入和更新導(dǎo)入。對(duì)于歷史數(shù)據(jù)，一般可采用新增導(dǎo)入方式，按照一定格式將數(shù)據(jù)在Excel表格中編輯處理后，導(dǎo)入系統(tǒng)中。

（4）響應(yīng)速度：一些模塊的數(shù)據(jù)存取量大，數(shù)據(jù)實(shí)體Bean在多表多數(shù)據(jù)項(xiàng)存取時(shí)，由于有太大量的重復(fù)數(shù)據(jù)庫操作，系統(tǒng)響應(yīng)速度變得緩慢。解決方案主要是提高數(shù)據(jù)庫存取效率，可采用數(shù)據(jù)庫連接標(biāo)準(zhǔn)（JDBC）連接取代實(shí)體Bean，同時(shí)對(duì)JDBC代碼進(jìn)行優(yōu)化，部分?jǐn)?shù)據(jù)處理運(yùn)算可分配到數(shù)據(jù)庫端采用存儲(chǔ)過程來完成，從而提高程序運(yùn)行效率。

2.5 部署與測(cè)試

將GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)部署到Tom cat W eb應(yīng)用服務(wù)器中并啟動(dòng)Tom cat，在IE地址欄中輸入GSM-R 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的訪問地址，進(jìn)入GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。實(shí)測(cè)表明：

（1）GSM-R數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)對(duì)GSM-R無線網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)可進(jìn)行科學(xué)管理，并提供有效支持，系統(tǒng)運(yùn)行良好，穩(wěn)定可靠。

（2）JSP實(shí)現(xiàn)個(gè)性化頁面，有利于實(shí)現(xiàn)操作權(quán)限的細(xì)化管理。每個(gè)操作員只能看到自己的功能界面，從而減少操作人員誤操作引起的錯(cuò)誤。

（3）Ex tJS實(shí)現(xiàn)富客戶端，有效提升用戶體驗(yàn)，減少頁面操作的復(fù)雜性。

（4）系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，新功能實(shí)現(xiàn)只需增加相應(yīng)的模塊代碼，而不必改動(dòng)系統(tǒng)原結(jié)構(gòu)和代碼。對(duì)于業(yè)務(wù)邏輯的擴(kuò)展可通過ActionBean實(shí)現(xiàn)。

（5）系統(tǒng)具有良好的重用性，多個(gè)Ac tionBean和EJB可供不同模塊共用。

（6）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，有利于軟件開發(fā)的文檔管理，提高了文檔編寫的質(zhì)量和效率。

[1] 孫衛(wèi)琴，精通. Stru ts 基于M VC的JAVA W EB設(shè)計(jì)與開發(fā)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2004

[2] 付京周，精通. H ibe rna te3.0 JAVA數(shù)據(jù)庫持久層開發(fā)實(shí)踐[M]. 北京：人民郵電出版社，2007

[3] 孫長(zhǎng)明，余利建. 基于Hibernate+Spring+Struts的WEB應(yīng)用開發(fā)框架鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用[J]. 鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用2007，16(3)

[4] 劉斌，精通. Java W eb整合開發(fā)[JSP+AJAX+Struts+Hi bernate][M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2007

[5] 李剛. 輕量級(jí)Java EE企業(yè)應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)-Stru ts2+Sp ring+H ibe rn a te整合開發(fā)[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008