基于存儲(chǔ)過程的簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

杜環(huán)環(huán)，欒 靜

（新疆師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830054）

基于存儲(chǔ)過程的簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

杜環(huán)環(huán)，欒 靜

（新疆師范大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830054）

基于存儲(chǔ)過程的執(zhí)行速度快、安全性高等優(yōu)勢(shì)，利用存儲(chǔ)過程分析設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)。在分布式應(yīng)用環(huán)境下將對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問做在業(yè)務(wù)邏輯層上，通過存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的所有操作處理，這樣既可以降低整個(gè)應(yīng)用程序的復(fù)雜性，也可以提高數(shù)據(jù)處理速度，方便用戶操作。針對(duì)存儲(chǔ)過程和MVC三層架構(gòu)模式的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)，并給出了設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方案。

存儲(chǔ)過程；MVC三層架構(gòu)模式；簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)

一、引言

隨著社會(huì)的發(fā)展，學(xué)校中教師和學(xué)生的規(guī)模不斷擴(kuò)大，使教師和學(xué)生信息數(shù)據(jù)量急劇增長(zhǎng)，從而導(dǎo)致管理教師和學(xué)生信息的工作變得越來越繁雜，如何利用計(jì)算機(jī)技術(shù)幫助教師更快、更好地完成此類工作是非常有必要的。[1]通常情況下，對(duì)于基本信息的添加、刪除、修改和查詢等基本操作，使用Excel軟件來完成也是可行的，但安全性不能保證，共享性體現(xiàn)不了，并且查詢很不方便。尤其當(dāng)涉及多個(gè)數(shù)據(jù)表格聯(lián)合查詢時(shí)，使用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理會(huì)增加很大的工作量，在對(duì)其中一個(gè)數(shù)據(jù)表格進(jìn)行處理時(shí)，也不能確保其它相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)表格中數(shù)據(jù)的一致性。[2]因此，需要借助軟件開發(fā)技術(shù)，編寫小的應(yīng)用程序，利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存、添加、刪除、修改等操作，以便能夠更好地利用數(shù)據(jù)資源。

Microsoft SQL Server是Microsoft研制開發(fā)的一款數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有操作簡(jiǎn)單易學(xué)的特點(diǎn)，用戶可以以很高的安全性、可靠性和可擴(kuò)展性運(yùn)行關(guān)鍵任務(wù)，具有很強(qiáng)的安全保密性。作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，SQL Server性能可靠，數(shù)據(jù)管理功能強(qiáng)大。[3]以其低價(jià)位、功能多、用戶界面友好而被廣泛地應(yīng)用在大多數(shù)分布式Web應(yīng)用程序中，是目前最常用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之一。[4]

二、SQL應(yīng)用與設(shè)計(jì)環(huán)境選擇

SQL（Structured Query Language）語言是一個(gè)通用的、功能很強(qiáng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫的標(biāo)準(zhǔn)語言，是一種介于關(guān)系代數(shù)與關(guān)系演算之間的結(jié)構(gòu)化查詢語言，其功能不僅僅是查詢，用于存取數(shù)據(jù)以及更新、統(tǒng)計(jì)和管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

1.SQL語言對(duì)數(shù)據(jù)操作具有的優(yōu)點(diǎn)[5]

（1）非過程化語言；

（2）統(tǒng)一語言，是所有關(guān)系數(shù)據(jù)庫的公共語言。

SQL Server主要功能及其命令動(dòng)詞如表1所示：

表1 SQL主要功能及其命令動(dòng)詞

數(shù)據(jù)定義是通過CREATE、DROP、ALTER命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)基本表、視圖以及索引文件的定義、修改和刪除操作，還可以定義存儲(chǔ)過程、觸發(fā)器等模塊。數(shù)據(jù)操縱是通過SELETE、INSERT、UPDATE、DELETE命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢和數(shù)據(jù)更新兩種操作語句。其中，數(shù)據(jù)查詢是指對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計(jì)、排序、檢索、分組等操作，數(shù)據(jù)更新是指數(shù)據(jù)的插入、刪除、修改等操作。數(shù)據(jù)控制是指對(duì)數(shù)據(jù)的操作權(quán)限控制。通過GRANT、REVOKE命令實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫用戶的授權(quán)和收權(quán)的存取控制，以保證數(shù)據(jù)的安全性。

對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作主要是通過以上SQL命令動(dòng)詞實(shí)現(xiàn)，但編寫實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的程序代碼時(shí)，考慮應(yīng)用在分布式環(huán)境中，使用獨(dú)立的SQL命令實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問，不利于數(shù)據(jù)的安全保護(hù)，因此會(huì)采用MVC框架結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)過程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫訪問。

MVC框架結(jié)構(gòu)由模型（Model）、視圖（View）和控制器（Controller）三部分組成。MVC結(jié)構(gòu)將傳統(tǒng)的輸入、處理和輸出功能映射到一個(gè)邏輯的圖形化用戶界面結(jié)構(gòu)中。[6-9]MVC框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 MVC框架結(jié)構(gòu)

模型（Model）表示業(yè)務(wù)邏輯操作等，在MVC中擁有最多的處理業(yè)務(wù)，負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)庫中存取數(shù)據(jù)，能為多個(gè)視圖提供數(shù)據(jù)操作。視圖（View）是用于屏幕上的顯示。模型進(jìn)行操作之后，其結(jié)果通過視圖來顯示。控制器（Controller）用于管理用戶與視圖發(fā)生的交互。用戶發(fā)出請(qǐng)求，控制器將相應(yīng)的信息傳遞給模型進(jìn)行處理，模型與視圖匹配在一起，共同完成用戶的請(qǐng)求。[6]他們各自處理任務(wù)。使應(yīng)用程序的輸入、處理和輸出分開。

當(dāng)前臺(tái)頁面發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，控制層接受請(qǐng)求并調(diào)用相應(yīng)模型去處理請(qǐng)求，由模型調(diào)用存儲(chǔ)過程，在服務(wù)器端得到處理結(jié)果后，再將返回的數(shù)據(jù)在前臺(tái)顯示,模型調(diào)用的是存儲(chǔ)過程，而不是SQL基本語句，屏蔽了數(shù)據(jù)庫中表的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、用戶使用權(quán)限等重要信息，提高了系統(tǒng)安全性。將業(yè)務(wù)邏輯封裝在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的存儲(chǔ)過程中，可以大大提高整個(gè)軟件系統(tǒng)的可維護(hù)性，提高系統(tǒng)的共享性。合理編寫存儲(chǔ)過程，可以最大限度地利用SQL Server的各種資源。

2.SQL存儲(chǔ)過程具有的優(yōu)點(diǎn)

（1）執(zhí)行速度快，改善系統(tǒng)性能

存儲(chǔ)過程在服務(wù)器端運(yùn)行，可以利用服務(wù)器強(qiáng)大的計(jì)算能力和速度提高執(zhí)行速度。而且存儲(chǔ)過程是預(yù)編譯的，第一次執(zhí)行后的存儲(chǔ)過程會(huì)駐留在高速緩存中，以后直接調(diào)用，執(zhí)行速度很快，如果某個(gè)操作需要大量的T-SQL語句或重復(fù)執(zhí)行，那么使用存儲(chǔ)過程比直接使用T-SQL語句執(zhí)行得更快。

（2）減少網(wǎng)絡(luò)流量

用戶可以通過發(fā)送一條執(zhí)行存儲(chǔ)過程的語句實(shí)現(xiàn)一個(gè)復(fù)雜的操作，而不需要寫上百條T-SQL語句，這樣可以減少在服務(wù)器和客戶端之間傳遞語句的數(shù)量，減輕了服務(wù)器的負(fù)擔(dān)。

（3）增強(qiáng)代碼的重用性和共享性

存儲(chǔ)過程在被創(chuàng)建后，可以在程序中被多次調(diào)用，而不必重新編寫。所有的客戶端都可以使用相同的存儲(chǔ)過程來確保數(shù)據(jù)訪問和修改的一致性。而且存儲(chǔ)過程可以獨(dú)立于應(yīng)用程序而進(jìn)行修改，大大提高了程序的可移植性。

（4）提供了安全機(jī)制

如果存儲(chǔ)過程支持用戶需要執(zhí)行的所有業(yè)務(wù)功能，SQL Server可以不授予用戶直接訪問表、視圖的權(quán)限，而是授權(quán)用戶執(zhí)行該存儲(chǔ)過程，這樣可以防止把數(shù)據(jù)庫中表的細(xì)節(jié)暴露給用戶，保證表中數(shù)據(jù)的安全性。

鑒于SQL存儲(chǔ)過程的以上優(yōu)點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)系統(tǒng)應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，采用存儲(chǔ)過程處理數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)過程封裝數(shù)據(jù)庫操作，可以有效提高程序的性能。[8]調(diào)用存儲(chǔ)過程時(shí)，通過指定存儲(chǔ)過程的名字并給出參數(shù)（如果存儲(chǔ)過程帶有參數(shù)）來執(zhí)行，避免了代碼冗余，從而提高系統(tǒng)開發(fā)效率。

三、簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

針對(duì)中學(xué)生的教學(xué)管理工作，在數(shù)據(jù)量比較大的情況下，使用存儲(chǔ)過程將簡(jiǎn)單的查詢組合在一起，將數(shù)據(jù)的處理轉(zhuǎn)移到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫中，基于存儲(chǔ)過程和MVC三層架構(gòu)模式設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生、教師和課程信息的管理。本系統(tǒng)采用了Microsoft Windows 7操作系統(tǒng)、SQL Server 2008作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，采用MyEclipse10開發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套完善的簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)。

1.系統(tǒng)功能分析

簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)針對(duì)的是學(xué)校里的教師、學(xué)生以及課程模塊的管理。[10-17]主要功能包括：學(xué)生基本信息管理、教師基本信息管理、課程信息管理、學(xué)生成績(jī)管理、授課信息管理。其功能結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

學(xué)生基本信息管理：該模塊實(shí)現(xiàn)了增加學(xué)生基本信息、修改學(xué)生基本信息、刪除學(xué)生基本信息以及查詢學(xué)生基本信息等。

教師基本信息管理：該模塊實(shí)現(xiàn)了增加教師信息、刪除教師信息、修改教師信息以及查詢教師信息等?？梢越y(tǒng)計(jì)某一地區(qū)教師信息，教師性別統(tǒng)計(jì)及某年齡段的統(tǒng)計(jì)。可以根據(jù)身份證的前四位查詢?cè)摰貐^(qū)教師的信息等。

課程信息管理：該模塊實(shí)現(xiàn)了增加課程信息、修改課程信息、刪除課程信息以及查詢課程信息。

學(xué)生成績(jī)管理：該模塊實(shí)現(xiàn)了增加學(xué)生成績(jī)、修改學(xué)生成績(jī)、刪除學(xué)生成績(jī)、查詢學(xué)生成績(jī)、查詢學(xué)生排名、統(tǒng)計(jì)選修科目等。學(xué)生也可以查詢某門課程的成績(jī)，不及格門數(shù)統(tǒng)計(jì)以及總評(píng)成績(jī)等。

授課課程信息管理：該模塊實(shí)現(xiàn)了增加授課信息、修改授課信息、刪除授課信息以及查詢授課信息等。

2.系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

（1）數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)

本研究中，系統(tǒng)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫主要設(shè)計(jì)了5個(gè)數(shù)據(jù)表——學(xué)生信息表、教師信息表、課程信息表、學(xué)生成績(jī)表和授課信息表。各數(shù)據(jù)表及其主要字段如下所示（下畫線代表主鍵）：

學(xué)生信息表（學(xué)號(hào)、姓名、性別、身份證號(hào)、民族、班級(jí)號(hào)、入學(xué)時(shí)間、家庭地址、政治面貌）

教師信息表（工號(hào)、身份證、姓名、性別、民族、年齡、出生地址、專業(yè)、職稱）

課程信息表（課程號(hào)、課程名、開課學(xué)期、學(xué)分）

學(xué)生成績(jī)表（學(xué)號(hào)、課程號(hào)、成績(jī)、學(xué)期、學(xué)年）

授課信息表（工號(hào)、課程號(hào)、班級(jí)號(hào)、課程名、授課地點(diǎn)、授課學(xué)期、周學(xué)時(shí)）

（2）存儲(chǔ)過程設(shè)計(jì)

存儲(chǔ)過程是一組為了完成特定功能的SQL語句集，[9-11]存儲(chǔ)在服務(wù)器上的一組預(yù)編譯的Transact-SQL語句，是一種封裝重復(fù)任務(wù)操作的方法。存儲(chǔ)過程因其執(zhí)行效率高、與事務(wù)處理結(jié)合、運(yùn)行更安全等優(yōu)點(diǎn)，在數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序中被廣泛采用。創(chuàng)建存儲(chǔ)過程的語法為：[12]

CREATE PROCEDURE〈過程名〉[；〈版本號(hào)〉]

[@〈參數(shù)名〉〈參數(shù)類型〉[=〈默認(rèn)值〉][OUTPUT]…]

[WITH RECOMPILE|ENCRYPTION|RECOMPILE，ENCRYPTION]

AS〈SQL語句組〉

在上面的CREATE PROCEDURE語句中，尖括號(hào)“〈〉”里的內(nèi)容是必須要有的。方括號(hào)“[]”里的內(nèi)容是可選的，參數(shù)的命名必須加“@”符號(hào)。方括號(hào)里符號(hào)“|”是或的關(guān)系，兩邊的選項(xiàng)可以任選一項(xiàng)。

存儲(chǔ)過程創(chuàng)建后，以編譯的形式存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫服務(wù)器端，供應(yīng)用程序調(diào)用。如果不調(diào)用，存儲(chǔ)過程是不會(huì)執(zhí)行的。通過調(diào)用存儲(chǔ)過程時(shí)，實(shí)參的數(shù)量、順序、類型要與定義存儲(chǔ)過程時(shí)的形參的數(shù)量、順序、類型相匹配。

存儲(chǔ)過程按返回的數(shù)據(jù)類型，可以分為兩類：[13-14]一類簡(jiǎn)單存儲(chǔ)過程相當(dāng)于SELECT語句，用于查詢數(shù)據(jù)，查詢到的數(shù)據(jù)以結(jié)果集的形式返回；另一類存儲(chǔ)過程是通過輸出參數(shù)返回信息，或不返回信息只執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作。

根據(jù)不同的功能需求，本研究系統(tǒng)設(shè)計(jì)了如下存儲(chǔ)過程。

簡(jiǎn)單存儲(chǔ)過程主要包括：

〉查詢所有學(xué)生的信息。

〉統(tǒng)計(jì)不同性別的學(xué)生人數(shù)。

〉統(tǒng)計(jì)所有課程都合格的學(xué)生信息。

〉查詢所有教師的基本信息。

帶參數(shù)的存儲(chǔ)過程，向存儲(chǔ)過程指定輸入、輸出參數(shù)的主要目的是通過參數(shù)向存儲(chǔ)過程輸入和輸出信息來擴(kuò)展存儲(chǔ)過程的功能。通過使用參數(shù)，可以多次使用同一存儲(chǔ)過程并按用戶要求查找所需要的結(jié)果。

學(xué)生基本信息管理：

〉查詢某學(xué)生的基本信息。

〉根據(jù)身份證，計(jì)算某學(xué)生的年齡。

〉修改某學(xué)生的家庭住址。

〉刪除某學(xué)生的信息。

教師基本信息管理：

〉統(tǒng)計(jì)某教師的基本信息。

〉統(tǒng)計(jì)教師信息表中某地區(qū)的教師信息和人數(shù)。

〉統(tǒng)計(jì)某年齡段的教師人數(shù)。

對(duì)于課程信息管理：

〉查詢某課程的基本信息。

〉修改某課程的學(xué)分。

〉刪除某課程的基本信息。

對(duì)學(xué)生成績(jī)表：

〉查詢某學(xué)生的所有成績(jī)以及該學(xué)生所選修課程門數(shù)。

〉查詢某學(xué)生所有不及格成績(jī)，并統(tǒng)計(jì)不及格課程門數(shù)。

〉查詢某學(xué)生所學(xué)課程的總評(píng)成績(jī)及班級(jí)排名。

〉查詢某學(xué)生某門課程的成績(jī)。

〉查詢某門課程的統(tǒng)計(jì)信息（最大值、最小值、平均值、總?cè)藬?shù)）。

〉查詢某課程所有比平均成績(jī)高的學(xué)生姓名及成績(jī)。

〉統(tǒng)計(jì)某門課程不及格學(xué)生人數(shù)。

〉統(tǒng)計(jì)某課程在某分?jǐn)?shù)區(qū)間的學(xué)生成績(jī)。

四、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

通過以上分析設(shè)計(jì)，完成了簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)界面主要由3部分組成：一是顯示系統(tǒng)的名稱界面，功能是顯示系統(tǒng)的標(biāo)題；二是功能的導(dǎo)航，目的是鏈接到各個(gè)具體功能界面、對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能進(jìn)行的管理操作；三是結(jié)果顯示，目的是能夠顯示所有功能的內(nèi)容，是對(duì)教學(xué)信息系統(tǒng)模塊進(jìn)行具體操作。

系統(tǒng)存儲(chǔ)過程示例如下：

（1）查詢某學(xué)生某門課程的成績(jī)。功能是根據(jù)學(xué)生姓名和課程名查詢學(xué)生這門課程的成績(jī)。

（2）查詢某學(xué)生所有不及格的成績(jī),并統(tǒng)計(jì)不及格課程門數(shù)。功能是根據(jù)學(xué)生姓名查詢不及格的科目成績(jī)，并統(tǒng)計(jì)不及格科目。

系統(tǒng)界面如圖3所示：

圖3 簡(jiǎn)易教學(xué)信息設(shè)計(jì)實(shí)例系統(tǒng)界面

五、總結(jié)與展望

本文討論了SQL基本數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)過程數(shù)據(jù)處理的特點(diǎn)，并在介紹存儲(chǔ)過程優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合MVC三層架構(gòu)模式，分析、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于存儲(chǔ)過程的簡(jiǎn)易教學(xué)系統(tǒng)，可以方便管理教師和學(xué)生信息，為類似教學(xué)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供借鑒。但是，該系統(tǒng)在界面優(yōu)化、細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)等方面還存在一些不足，比如增加管理員和學(xué)生登錄界面，而且可以增加考勤模塊，通過管理學(xué)生的日常考勤，可以統(tǒng)計(jì)學(xué)生的最終成績(jī)。下一步將在本文研究的基礎(chǔ)上，展開考勤方面的研究，以進(jìn)一步優(yōu)化和完善系統(tǒng)功能。

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（編輯：王天鵬）

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1673-8454（2016）23-0086-04