基于RIA模式的小站集中管理信息系統(tǒng)設(shè)計

蒲加永，鄒本振

（西南交通大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 成都610031）

TMIS提高了鐵路運輸信息化的整體水平，為鐵路運輸、生產(chǎn)作業(yè)和信息化管理提供了及時準(zhǔn)確的信息和技術(shù)保障。在現(xiàn)有的TMIS中，車站管理信息系統(tǒng)是構(gòu)建TMIS的重要一環(huán)，它實現(xiàn)了車站內(nèi)生產(chǎn)作業(yè)的管理，為TMIS中央系統(tǒng)和其他系統(tǒng)提供車站運輸信息，是TMIS工程的建設(shè)基礎(chǔ)，為鐵路的高效運輸做出了重要貢獻?，F(xiàn)有的TMIS中，大站的車站管理系統(tǒng)普遍實現(xiàn)了車站作業(yè)計劃的制定和信息上報，但小站管理信息系統(tǒng)還存在著一些缺點，比如，由于采用C/S模式構(gòu)架，導(dǎo)致信息上報困難，出現(xiàn)信息盲點，對鐵路局調(diào)度、大型編組站的推流等工作造成了影響，同時還存在升級維護困難和成本太高等問題。為了提升全路的信息化水平，健全TMIS，迫切需要改進小站集中管理信息系統(tǒng)。

為了解決上述問題，并且克服傳統(tǒng)B/S模式對服務(wù)器頻繁訪問等缺點，本文提出了一種基于富互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序（RIA）技術(shù)的新型小站集中管理信息系統(tǒng)。

1 相關(guān)技術(shù)

1.1 RIA構(gòu)架

RIA概念于2002年3月第1次正式提出[1]，這個概念是為了將桌面應(yīng)用程序豐富的表現(xiàn)力與Web應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的特性結(jié)合在一起而提出。RIA是一種可以在本地運行的客戶端技術(shù)的應(yīng)用，是一種安全、可升級、具有良好適應(yīng)性的新的面向服務(wù)模型，它包含豐富的用戶界面顯示和用戶交換邏輯，提供承載已編譯的客戶端應(yīng)用程序的運行環(huán)境。這種運行環(huán)境使得用戶的大多數(shù)交互都可以在客戶端直接處理，而不必向服務(wù)器提出遠程請求，只有需要數(shù)據(jù)請求時才進行遠程訪服務(wù)器。

RIA是集桌面應(yīng)用程序的最佳用戶界面功能與Web應(yīng)用程序的采用和快速、低成本部署以及互動多媒體通信的實時快捷于一體的新一代網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序[2]。RIA應(yīng)用程序運行于傳統(tǒng)的瀏覽器上，它采用分層結(jié)構(gòu)，利用中間層來避免傳統(tǒng)的頁面頻繁刷新問題。RIA將整個系統(tǒng)劃分為客戶層、表示層、業(yè)務(wù)層、集成層和資源層。各個層次之間明確劃分了責(zé)任，使系統(tǒng)易于維護和擴展。

1.2 EJB技術(shù)

EJB（Enterprise JavaBeans）是基于Java的面向?qū)ο髽?gòu)件標(biāo)準(zhǔn)，是一個用于分布式業(yè)務(wù)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)端組件模型，是構(gòu)造可移植、可重用和可伸縮的業(yè)務(wù)應(yīng)用程序的平臺[3]。EJB框架的核心思想在于將業(yè)務(wù)邏輯與復(fù)雜的底層服務(wù)分開，而這些服務(wù)在很多開發(fā)模式下都具有通用性，由EJB容器去管理和提供這些服務(wù)，開發(fā)者只需要通過注解或者部署配置文件，通知容器如何使用這些服務(wù)，而無需從頭開發(fā)或者重復(fù)開發(fā)，實現(xiàn)了重用。

EJB定義了3種企業(yè)Bean，分別是會話Bean（Session Bean）、消息驅(qū)動Bean（Message-driven Bean，MDB）和實體Bean（Entity Bean）。其中，會話Bean和消息驅(qū)動Bean是業(yè)務(wù)方法的提供者，用來處理業(yè)務(wù)邏輯，容器管理，并提供服務(wù)；而實體Bean獨立于EJB容器之外，由持久化提供器通過EntityManager接口進行管理。

（1）會話Bean是建模業(yè)務(wù)處理或者操作的可重用組件。它使用業(yè)務(wù)邏輯，利用數(shù)據(jù)和系統(tǒng)資源實現(xiàn)用戶的目的。會話Bean是EJB框架中唯一可以被客戶端直接調(diào)用的EJB組件。每個會話Bean實現(xiàn)具有兩個獨特部分：1個或多個接口和1個Bean實現(xiàn)類。客戶端通過調(diào)用業(yè)務(wù)接口訪問會話Bean，而不能直接訪問Bean實現(xiàn)類，實現(xiàn)了開發(fā)的松散耦合。會話Bean分為有狀態(tài)會話Bean和無狀態(tài)會話Bean，前者用于建模不維護會話狀態(tài)的任務(wù)，而后者則要保證維護會話狀態(tài)。

（2）消息驅(qū)動Bean是用于處理來自客戶端消息請求的組件。MDB是一種無狀態(tài)會話Bean，但沒有本地和遠程接口，它接收異步的JMS（Java Message Service）消息，MDB類實現(xiàn)Message Listener 接口進行消息的處理，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯。

（3）實體Bean是持久化數(shù)據(jù)組件，表示了存儲器中的業(yè)務(wù)對象。通常每個實體Bean對應(yīng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的一張表。EJB利用持久化將實體Bean包含的數(shù)據(jù)自動存儲到數(shù)據(jù)庫，持久化提供器可以插入到容器內(nèi)，開發(fā)的時候只需要建立相互之間的調(diào)用依賴關(guān)系即可。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 硬件設(shè)計

新型小站集中管理信息系統(tǒng)采用3層分布式的體系結(jié)構(gòu)，包括客戶端、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。圖1為小站集中管理信息系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)是一個多客戶端的系統(tǒng)，在每個車站的一個具體崗位就是一個客戶端。一般一個車務(wù)段（或者鐵路局）下的所有車站公用一個Web應(yīng)用服務(wù)器，這個Web服務(wù)器為其提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)，中心服務(wù)器通過防火墻與鐵路局的服務(wù)器相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的及時更新，隨時保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。

圖1 小站集中管理信息系統(tǒng)硬件體系圖

2.2 軟件架構(gòu)設(shè)計

為了實現(xiàn)系統(tǒng)的低耦合，提高軟件的可維護性和重用性，小站集中管理信息系統(tǒng)采用基于RIA模式的4層軟件體系，如圖2，包括Flex表現(xiàn)層、EJB業(yè)務(wù)邏輯層、JPA持久化層和數(shù)據(jù)庫層。

2.2.1 Flex表現(xiàn)層設(shè)計

表現(xiàn)層處于系統(tǒng)的頂層，主要實現(xiàn)界面顯示，響應(yīng)用戶的請求，將請求發(fā)送給業(yè)務(wù)層，并返回業(yè)務(wù)層處理的結(jié)果，將結(jié)果顯示給用戶。本系統(tǒng)表現(xiàn)層采用Flex技術(shù)，由MXML、AactionScri3.0及Flex類庫3部分組成，并采用MVC模式。

圖2 小站集中管理信息系統(tǒng)軟件體系

（1）視圖層設(shè)計

視圖層主要用Flex的UI組件以及Layout組件設(shè)計實現(xiàn)，組件的顯示只與所綁定的數(shù)據(jù)源有關(guān)，這些數(shù)據(jù)源從模型層獲得。當(dāng)數(shù)據(jù)源改變時，組件顯示的內(nèi)容會自動更新；需要增加新的業(yè)務(wù)時，只需要傳入新的數(shù)據(jù)源。

（2）模型層設(shè)計

模型層中封裝了系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)模型和邏輯關(guān)系。模型層的改變會導(dǎo)致視圖層顯示的變化，它會根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模型與之聯(lián)系。

（3）控制層設(shè)計

控制層組件根據(jù)用戶提出的業(yè)務(wù)需求時產(chǎn)生的事件觸發(fā)，執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，根據(jù)結(jié)果刷新視圖層顯示或者更新模型層的數(shù)據(jù)。

2.2.2 業(yè)務(wù)邏輯層

系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)持久化層是由EJB框架構(gòu)建。其中，會話Bean和消息驅(qū)動Bean構(gòu)造了業(yè)務(wù)邏輯層，而數(shù)據(jù)持久化層由實體Bean建模。

業(yè)務(wù)層采用基于Facade模式的服務(wù)調(diào)用框架設(shè)計，F(xiàn)lex客戶端主要通過RPC服務(wù)中的Remote-Object組件遠程訪問EJB方法。業(yè)務(wù)層提供了本地接口和遠程接口兩種訪問途徑，其中遠程接口是當(dāng)客戶端調(diào)用服務(wù)器的業(yè)務(wù)邏輯處理函數(shù)時使用，在相同容器實例中的函數(shù)相互調(diào)用則用訪問本地接口實現(xiàn)。

在小站集中管理信息系統(tǒng)服務(wù)器端的開發(fā)中，業(yè)務(wù)邏輯用無狀態(tài)會話Bean構(gòu)造，實體與數(shù)據(jù)庫表之間的映射關(guān)系用JPA建立，會話Bean通過持久化提供器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索和修改。

2.2.3 數(shù)據(jù)持久層設(shè)計

持久化實體對象（EO）是介于具體應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫之間的一層數(shù)據(jù)，負責(zé)應(yīng)用和數(shù)據(jù)庫之間的交互，持久化實體對象用來維護數(shù)據(jù)庫表的記錄，與數(shù)據(jù)庫表的字段相對應(yīng)。JPA實體并不屬于EJB容器管理，而是由持久化提供器（Persistence Provider）通過EntityMana-ger接口管理并實現(xiàn)其功能，數(shù)據(jù)庫對用戶來說是完全透明的。

以EJB為核心的服務(wù)器端的程序組織結(jié)構(gòu)如圖3。在J2EE服務(wù)器端，JavaToFlex是一個服務(wù)代理，起到Flex客戶端和EJB容器的一個中間件作用；smisEJB是EJB工程，是業(yè)務(wù)邏輯實現(xiàn)的核心；smisEJBClient為外部組件訪問會話Bean實體類提供了業(yè)務(wù)接口，包含本地接口和遠程接口；smisJPA用于JPA持久化層的開發(fā)。而smisEAR是一個EJB容器工程，它負責(zé)管理smisEJB、smisEJBClient和smisJPA這3個資源工程。

圖3 J2EE端程序組織結(jié)構(gòu)

2.2.4 數(shù)據(jù)庫層設(shè)計

數(shù)據(jù)庫層由存儲持久化對象的關(guān)系數(shù)據(jù)庫構(gòu)成，它根據(jù)與持久化層的映射關(guān)系，通過業(yè)務(wù)層持久化層對數(shù)據(jù)進行修改和查詢。

小站集中管理信息系統(tǒng)包含了確報庫、現(xiàn)車庫、鉤計劃庫、統(tǒng)計庫和知識庫這些相關(guān)的數(shù)據(jù)表。其中，現(xiàn)車庫是現(xiàn)車子系統(tǒng)的核心部分，包含有關(guān)站場、站場股道、站場現(xiàn)車基本信息的數(shù)據(jù)表，如場目錄（BCml），股道目錄（BGdml）等；確報庫存放著從其它車站鐵路局轉(zhuǎn)來的原始到報、到報、發(fā)報信息；鉤計劃庫中保存了車站的編調(diào)車作業(yè)組計劃，主要包括鉤計劃目錄（CqzGjhml）和鉤計劃正文（CqzGjhzw）這兩個數(shù)據(jù)表。

3 數(shù)據(jù)庫訪問優(yōu)化

作為一個以數(shù)據(jù)為核心的信息管理系統(tǒng)，特別是基于Web開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)，響應(yīng)速度的快慢會影響到軟件的使用價值，而響應(yīng)速度的快慢在很大程度上又取決于對數(shù)據(jù)庫的訪問次數(shù)?；赗IA模式的開發(fā)特點，為了提高數(shù)據(jù)庫的訪問速度，減少對數(shù)據(jù)庫的訪問次數(shù)，小站集中管理信息系統(tǒng)采用了提前加載的方法。對于大量的只讀數(shù)據(jù)，或者很少修改的數(shù)據(jù)，在用戶登錄時就將其全部讀入內(nèi)存。當(dāng)用戶只需要查詢這些數(shù)據(jù)時，直接從內(nèi)存中讀??；如果需要對數(shù)據(jù)進行修改或保存，進行一次數(shù)據(jù)庫訪問，修改數(shù)據(jù)庫中的值，同時更新內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。這樣的方式可以節(jié)省大量的數(shù)據(jù)庫訪問次數(shù)，提高系統(tǒng)的響應(yīng)效率。

4 結(jié)束語

本文針對現(xiàn)在TMIS中車站管理信息系統(tǒng)存在的問題，提出基于RIA模式的車站管理信息系統(tǒng)，它改變了原有系統(tǒng)的C/S結(jié)構(gòu)，便于擴展和維護，有效地降低了維護的工作量和成本，同時實現(xiàn)了車站信息及時上報鐵路局。本文對RIA的相關(guān)技術(shù)進行了介紹，同時分析了軟件的體系結(jié)構(gòu)，并針對數(shù)據(jù)庫訪問和保存這兩方面對系統(tǒng)的性能提升進行了探討。本文提出的方案目前已經(jīng)在一些小站進行試用并取得了理想的效果。

[1] STEVE WEBSTER,ALISTAIR MCLEOD.Developing rich clients with macromedia flex[M] .Michigan:Macromedia Press,2004: 331-332.

[2] 王林. RIA技術(shù)概覽[J] .程序員，2005（2）.

[3] Debu Panda,Reza Rahman,Derek Lane. EJB 3 in Action[M] . 馬朝暉. 北京：人民郵電出版社，2008，7：3-15.