基于Android平臺(tái)的輕量級(jí)圖書(shū)館管理系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

張國(guó)祥，舒玉坤

(1.湖北師范學(xué)院 物理與電子科學(xué)學(xué)院，湖北 黃石 435002； 2.武漢大學(xué) 微電子與信息技術(shù)研究院，湖北 武漢 430079)

0 引言

目前圖書(shū)管理系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要表現(xiàn)在：1)檢索速度慢、效率低。圖書(shū)館的規(guī)模越大，這個(gè)問(wèn)題越突出。2)借書(shū)、還書(shū)工作量大，而且常出現(xiàn)差錯(cuò)。3)圖書(shū)統(tǒng)計(jì)工作難。4)不能隨時(shí)隨地了解圖書(shū)館的信息及本人圖書(shū)借還、借期等情況，操作不方便。

高校近年的發(fā)展速度快，圖書(shū)館的規(guī)模和藏書(shū)數(shù)量也不斷的擴(kuò)大，為了解決海量圖書(shū)的管理問(wèn)題，改變傳統(tǒng)的管理方式迫在眉睫。隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，其逐步成為現(xiàn)代化的標(biāo)志，圖書(shū)館面對(duì)大量的讀者信息，書(shū)籍信息以及兩者相互作用產(chǎn)生的借書(shū)信息、還書(shū)信息，因此需要對(duì)這些信息進(jìn)行管理，及時(shí)了解各個(gè)環(huán)節(jié)中信息的變更。

長(zhǎng)期以來(lái)，圖書(shū)館是圖書(shū)文獻(xiàn)的典藏和利用的場(chǎng)所，如今正逐步拓展成現(xiàn)代信息中心。圖書(shū)館利用自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化等技術(shù)手段，對(duì)館藏的和可獲取的信息資源進(jìn)行加工整合，以滿足用戶不斷增長(zhǎng)的信息需求，未來(lái)的現(xiàn)代圖書(shū)館將成為基于互聯(lián)網(wǎng)的知識(shí)信息中心，其特點(diǎn)是：分布式的資源庫(kù)、多媒體的信息集合、超大規(guī)模海量存儲(chǔ)、跨庫(kù)無(wú)縫鏈接、智能檢索，用戶可隨時(shí)隨地得到其服務(wù)。

圖書(shū)館2.0五定律認(rèn)為：未來(lái)的現(xiàn)代圖書(shū)館是以用戶為中心的虛擬社區(qū)、圖書(shū)館沒(méi)有障礙、圖書(shū)館無(wú)處不在、無(wú)縫的用戶體驗(yàn)、永遠(yuǎn)的測(cè)試版[1]。測(cè)試版的含義就是仍處在不斷發(fā)展、不斷完善的進(jìn)程中，需要與時(shí)俱進(jìn)，體現(xiàn)了“圖書(shū)館是一個(gè)不斷生長(zhǎng)的有機(jī)體”的時(shí)代特征。因此，研究和開(kāi)發(fā)基于Android平臺(tái)的圖書(shū)館管理系統(tǒng)很有必要。

1 圖書(shū)借閱管理需求分析

本系統(tǒng)將遵循軟件工程的方法，從需求分析、系統(tǒng)分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、到測(cè)試與調(diào)試等一系列的開(kāi)發(fā)過(guò)程，內(nèi)容包括：后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)和客戶端設(shè)計(jì)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)；圖書(shū)館對(duì)外借書(shū)、還書(shū)的簡(jiǎn)易操作；對(duì)所藏圖書(shū)的按書(shū)名、作者、出版社等組合查詢(xún)；建立圖書(shū)館外借讀者數(shù)據(jù)庫(kù)，方便工作人員對(duì)讀者進(jìn)行有效管理；建立圖書(shū)館工作人員數(shù)據(jù)庫(kù)，限定每個(gè)工作人員的權(quán)限，最大限度的保護(hù)數(shù)據(jù)安全；實(shí)現(xiàn)圖書(shū)館對(duì)新書(shū)入庫(kù)，舊書(shū)注銷(xiāo)的處理。

本設(shè)計(jì)主要完成基于Android平臺(tái)的軟件開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)用戶登錄、借閱管理，歸還管理，除了這些核心功能外，還包括一些輔助功能，如用戶管理、參數(shù)設(shè)置、圖書(shū)管理、統(tǒng)計(jì)查詢(xún)。在整個(gè)設(shè)計(jì)中采用JAVA編程，也運(yùn)用到了一些前端控件來(lái)控制輸入信息，對(duì)輸入信息進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)JDBC連接數(shù)據(jù)庫(kù)，在系統(tǒng)規(guī)劃中先后用數(shù)據(jù)流程圖、系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖分析系統(tǒng)所需的各種數(shù)據(jù)，詳細(xì)的展現(xiàn)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)DBMS的主要目標(biāo)是提供一個(gè)可以方便、高效地存取數(shù)據(jù)庫(kù)信息的環(huán)境，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的目的是為了管理大量信息。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)必須遵循一定的規(guī)則，在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的規(guī)則是范式，常用范式有1NF、2NF、3NF、4NF、5NF， 判斷規(guī)范化程度表中所有屬性都是單純域，不存在表中有表的情況;非主屬性相互獨(dú)立，不存在函數(shù)依賴(lài)；非主屬性完全依賴(lài)于關(guān)鍵字，一般以三范式的要求以減少數(shù)據(jù)冗余，節(jié)約存儲(chǔ)空間，同時(shí)加快增、刪、改的速度[2]。整個(gè)系統(tǒng)所包括的信息有圖書(shū)信息、圖書(shū)借閱信息、讀者信息、系統(tǒng)用戶信息等?？蓪⑦@些信息抽象為系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)項(xiàng)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：(帶下劃線表示主鍵)

1)圖書(shū)信息(圖書(shū)編號(hào)ID、書(shū)名、圖書(shū)類(lèi)型、圖書(shū)簡(jiǎn)介、作者、譯者、ISBN號(hào)、價(jià)格、出版社、典藏點(diǎn)、入庫(kù)時(shí)間、操作員)

2)圖書(shū)借閱信息(圖書(shū)編號(hào)ID、讀者ID、借出時(shí)間、應(yīng)還時(shí)間、是否歸還、操作員)

3) 讀者信息(讀者編號(hào)ID、姓名、性別、條形碼、讀者類(lèi)型、出生年月、證件名稱(chēng)、證件號(hào)碼、登記日期、電話、郵箱、操作員)

4) 系統(tǒng)用戶信息(管理員編號(hào)ID、名稱(chēng)、密碼)

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)在Android環(huán)境下，主要采用JAVA開(kāi)發(fā)工具，MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)過(guò)程應(yīng)遵循GB/T 11457-1995軟件工程標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 8567-1988計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)文件編制指南等。繪制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的過(guò)程，實(shí)際上就是對(duì)系統(tǒng)功能模塊進(jìn)行分解設(shè)計(jì)的過(guò)程，即合理地將數(shù)據(jù)流程圖轉(zhuǎn)變?yōu)樗枰南到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖將會(huì)使讀者或用戶能直觀的了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，理解系統(tǒng)的各個(gè)功能的結(jié)構(gòu)，能很好地方便用戶使用和理解整個(gè)系統(tǒng)[3]。

根據(jù)需求分析的結(jié)果，按照“低耦合、高內(nèi)聚”的原則[4]，本系統(tǒng)將劃分為以下主要功能模塊：系統(tǒng)首頁(yè)(圖書(shū)推薦)、查找圖書(shū)、讀者信息、圖書(shū)管理、更多功能。其軟件界面如圖1、2.

3 程序設(shè)計(jì)與編碼

3.1 開(kāi)發(fā)平臺(tái)與工具

3.1.1 J2EE平臺(tái) J2EE即Java2平臺(tái)企業(yè)版，是原Sun公司為企業(yè)級(jí)應(yīng)用推出的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)。它簡(jiǎn)化了企業(yè)解決方案的開(kāi)發(fā)、部署和管理相關(guān)復(fù)雜問(wèn)題的體系結(jié)構(gòu)，具有“編寫(xiě)一次、隨處運(yùn)行”的特性、方便存取數(shù)據(jù)庫(kù)的JDBC、API以及能夠在Internet應(yīng)用中保護(hù)數(shù)據(jù)的安全模式等[5]。

3.1.2 Android系統(tǒng) Android是基于Linux內(nèi)核的操作系統(tǒng)。它由Linux 內(nèi)核層、開(kāi)發(fā)庫(kù)層、應(yīng)用框架層、應(yīng)用程序?qū)铀膫€(gè)層次組成。Android 上應(yīng)用程序有活動(dòng)(Activity)、服務(wù)(Service)、接收器(Receiver)和ContentProvider 四種主要類(lèi)型。活動(dòng)是Android最常用的應(yīng)用程序形式。一個(gè)應(yīng)用程序可包括一個(gè)或多個(gè)活動(dòng)；服務(wù)是在后臺(tái)運(yùn)行著的應(yīng)用程序；接收器接受請(qǐng)求并處理intent；ContentProvider是數(shù)據(jù)儲(chǔ)存抽象機(jī)制[6]。

圖1 系統(tǒng)首頁(yè)界面 圖2 更多功能界面

3.1.3 開(kāi)發(fā)工具Eclipse Eclipse 是一個(gè)開(kāi)放源代碼，基于 Java 的可擴(kuò)展開(kāi)發(fā)平臺(tái)，就其本身而言，它只是一個(gè)框架和一組服務(wù)，通過(guò)插件組件構(gòu)建開(kāi)發(fā)環(huán)境。主要由Eclipse項(xiàng)目、Eclipse工具項(xiàng)目和Eclipse技術(shù)項(xiàng)目三個(gè)項(xiàng)目組成，由Eclipse Platform、JDT、CDT和PDE四個(gè)部分組成。 Eclipse SDK(軟件開(kāi)發(fā)者包)是Eclipse Platform、JDT和PDE組件的合并。提供了一個(gè)具有豐富特性的開(kāi)發(fā)環(huán)境，允許開(kāi)發(fā)者有效地建造可以無(wú)縫集成到Eclipse Platform中的工具。

3.1.4 JDBC接口 JDBC是一種用于執(zhí)行SQL語(yǔ)句的Java API，可以為多種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)提供統(tǒng)一訪問(wèn)，它由一組用Java語(yǔ)言編寫(xiě)的類(lèi)和接口組成。JDBC為數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的API，據(jù)此可以構(gòu)建更高級(jí)的工具和接口，使數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)人員能夠用純 Java API 編寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，有了JDBC API，就不必為訪問(wèn)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)專(zhuān)門(mén)寫(xiě)程序；同時(shí)，將Java語(yǔ)言和JDBC結(jié)合起來(lái)使程序員不必為不同的平臺(tái)編寫(xiě)不同的應(yīng)用程序，只須寫(xiě)一遍程序就可以讓它在任何平臺(tái)上運(yùn)行，這也是Java語(yǔ)言“編寫(xiě)一次，處處運(yùn)行”的優(yōu)勢(shì)。

3.2 程序設(shè)計(jì)

3.2.1 MVC架構(gòu) 系統(tǒng)主要采用模型-視圖-控制器MVC(Model-View-Controller)架構(gòu)的設(shè)計(jì)模式，MVC應(yīng)用程序由三部分組成，Event(事件)導(dǎo)致Controller改變Model或View，或者同時(shí)改變兩者。只要Controller改變了Models的數(shù)據(jù)或者屬性，所有依賴(lài)的View都會(huì)自動(dòng)更新。類(lèi)似的，只要Controller改變了View，View會(huì)從潛在的Model中獲取數(shù)據(jù)來(lái)刷新自己。MVC架構(gòu)需要其它模式協(xié)作完成，在J2EE模式目錄中，通常采用service to worker模式實(shí)現(xiàn)，它由集中控制器模式，派遣模式和Page Helper模式組成。而Struts只實(shí)現(xiàn)了MVC的View和Controller兩個(gè)部分，Model部分需要開(kāi)發(fā)者自己來(lái)實(shí)現(xiàn)，Struts提供了抽象類(lèi)Action使開(kāi)發(fā)者能將Model應(yīng)用于Struts框架中[7]。

3.2.2 輕量級(jí) MySQL是一個(gè)中小型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，MySQL軟件采用了GPL(GNU通用公共許可證)，由于其體積小、速度快、成本低，尤其是開(kāi)放源碼這一特點(diǎn)，作為輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)Android平臺(tái)的圖書(shū)館管理系統(tǒng)而言，是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

Android為我們提供了一個(gè)SharedPreferences類(lèi)，它是一個(gè)輕量級(jí)的存儲(chǔ)類(lèi)，特別適合用于保存軟件配置參數(shù)及曾經(jīng)輸入過(guò)的信息[5～6]。使用SharedPreferences保存數(shù)據(jù)，其后臺(tái)用xml文件存放數(shù)據(jù)，文件存放在/data/data//shared_prefs目錄下。

getSharedPreferences(name，mode)方法的第一個(gè)參數(shù)用于指定該文件的名稱(chēng)，第二個(gè)參數(shù)指定文件的操作模式，共有四種操作模式：1)Activity.MODE_PRIVATE，默認(rèn)操作模式，代表該文件是私有數(shù)據(jù)，只能被應(yīng)用本身訪問(wèn)，在該模式下，寫(xiě)入的內(nèi)容會(huì)覆蓋原文件的內(nèi)容，如果想把新寫(xiě)入的內(nèi)容追加到原文件中，可以使用Activity.MODE_APPEND ；2)Activity.MODE_WORLD_READABLE表示當(dāng)前文件可以被其他應(yīng)用讀； 3)Activity.MODE_WORLD_WRITEABLE表示當(dāng)前文件可以被其他應(yīng)用寫(xiě)入， 如果希望文件被其他應(yīng)用讀和寫(xiě)，可以用Activity.MODE_WORLD_READABLE+Activity.MODE_WORLD_WRITEABLE ；4)Activity.MODE_APPEND該模式會(huì)檢查文件是否存在，存在就往文件追加內(nèi)容，否則就創(chuàng)建新文件。

3.2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)的連接 在命令行連接Mysql數(shù)據(jù)時(shí)，需首先下載MySQL的jdbc驅(qū)動(dòng)[8～9]，并加入到環(huán)境變量classpath中；如果在eclipse下連接MySQL，則要把jdbc的jar包包含到你的工程中去，建一個(gè)工程，點(diǎn)擊 project->properties，在彈出的對(duì)話框里點(diǎn)Libraries，在右邊點(diǎn)擊 Add External JARs ，選擇jdbc的mysql-connector-java-5.1.6-bin.jar文件即可。你會(huì)發(fā)現(xiàn)工程下多了引用，這說(shuō)明已經(jīng)加到你的工程中了。

3.2.4 查找圖書(shū) 圖書(shū)查詢(xún)子模塊是對(duì)館藏圖書(shū)和讀者當(dāng)前的借閱情況進(jìn)行查詢(xún)的一種操作，具有此權(quán)限的用戶登錄并進(jìn)入該操作界面后選中相應(yīng)的查詢(xún)條件，并輸入相應(yīng)的查詢(xún)信息，系統(tǒng)即可檢索后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)并在前臺(tái)終端顯示被查詢(xún)的圖書(shū)的狀態(tài)[10～11]，或相應(yīng)讀者的借閱情況，此子功能操作界面如圖3：

圖3 圖書(shū)查詢(xún)操作界面

系統(tǒng)允許通過(guò)書(shū)名、作者、出版社進(jìn)行簡(jiǎn)單查詢(xún)，也可通過(guò)書(shū)名、作者、出版社任意組合進(jìn)行查詢(xún)得到向量，并通過(guò)適配器將數(shù)據(jù)顯示[12～13]。其實(shí)現(xiàn)代碼如下:

// 通過(guò)作者、書(shū)名和出版社進(jìn)行查詢(xún)

public static Vector GetAllfromBook(String BookName， String Author， String Publishment)

{

Vector v = new Vector();

try

{

Connection con = getConnection();

Statement st = con.createStatement();

String sql = "select ISBN，B_Name，B_Author， B_Publishment from book where B_Name like ′%" + BookName + "%′ and B_Author like ′%" + Author + "%′ and B_Publishment like ′%" + Publishment + "%′";

ResultSet rs = st.executeQuery(sql);

while (rs.next()) // 將結(jié)果集信息添加到返回向量中

{v.add(rs.getString(1));

v.add(rs.getString(2));

v.add(rs.getString(3));

v.add(rs.getString(4));

}

rs.close();

st.close();

con.close();

}

return v;

}

public BaseAdapter gridView(Vector v， Vector result)

{

SimpleAdapter sca = new SimpleAdapter(this， generateDataList(v， result)， // 數(shù)據(jù)List

R.layout.grid_row， // 行對(duì)應(yīng)layout id

new String[]{ "ColumnNames1"， "ColumnNames2"， "ColumnNames3"， "ColumnNames4"， "ColumnNames5" }， // 列名列表

new int[]

{ R.id.TextView02， R.id.TextView04， R.id.TextView06， R.id.TextView08， R.id.TextView10 }

);

return sca;

}

setContentView(R.layout.grid_main);

mTitleView = (TextView) findViewById(R.id.title_text);

mTitleView.setText(R.string.category_search); // 顯示主標(biāo)題

GridView gv = (GridView) findViewById(R.id.GridView01);

generateDataList(queryTOgird， resultnumdetails);

gv.setAdapter(gridView(queryTOgird， resultnumdetails));

3.2.5 中文亂碼及解決辦法 Android訪問(wèn)MySql數(shù)據(jù)庫(kù)，有時(shí)，客戶端顯示中文時(shí)卻出現(xiàn)了亂碼。為了避免亂碼的出現(xiàn)，可采取統(tǒng)一編碼。Android默認(rèn)編碼是UTF-8，為國(guó)際通用編碼，所以在數(shù)據(jù)庫(kù)、客戶端以及服務(wù)器端都統(tǒng)一設(shè)置為UTF-8。如獲得數(shù)據(jù)庫(kù)連接對(duì)象conn方法：

conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/Library_DB?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8"，"username"，"password")。通過(guò)處理，中文亂碼的現(xiàn)象就不會(huì)出現(xiàn)了。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)是在Android平臺(tái)下開(kāi)發(fā)的一個(gè)小型的移動(dòng)圖書(shū)管理系統(tǒng)，它允許讀者通過(guò)書(shū)名、作者、出版社等條件的任意組合查詢(xún)圖書(shū)館的藏書(shū)以及本人的借書(shū)情況，方便讀者借還圖書(shū)，由于使用了開(kāi)放式Android平臺(tái)的輕量級(jí)存儲(chǔ)類(lèi)以及輕量級(jí)Mysql數(shù)據(jù)庫(kù)，因此，該系統(tǒng)小巧、數(shù)據(jù)緊湊，運(yùn)行的速度快，可在手機(jī)上通過(guò)WiFi或3G體驗(yàn)5A模式即“任何用戶(Any user)，在任何時(shí)候(Any time)、任何地點(diǎn)(Anywhere)， 獲得任何圖書(shū)館(Any library)擁有的任何信息資源(Any information resource)”，從而突破時(shí)間、空間的限制，以“用戶為中心，提供無(wú)所不在”的開(kāi)放式、深層次的知識(shí)服務(wù)，為移動(dòng)圖書(shū)館的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。

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