校園軟件服務(wù)平臺框架研究與設(shè)計

陳剛

[摘要]20世紀90年代以來，信息技術(shù)不斷創(chuàng)新，信息產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展，信息網(wǎng)絡(luò)廣泛普及，信息化成為全球經(jīng)濟社會發(fā)展的顯著特征，并逐步向一場全方位的社會變革演進。進入21世紀，廣泛應(yīng)用、高度滲透的信息技術(shù)日益成為重要生產(chǎn)要素、無形資產(chǎn)和社會財富。隨著國家對信息化技術(shù)的重視，“互聯(lián)網(wǎng)+”應(yīng)用的廣泛運用，加上移動端的日益普及，促使校園軟件服務(wù)平臺的更新?lián)Q代與改造升級，使之能夠同時適應(yīng)PC端，移動端，以及未來不可預(yù)知的展示終端。校園網(wǎng)軟件平臺的框架應(yīng)具備足夠的伸縮性、擴展性和跨平臺特性。

[關(guān)鍵詞]spring；Maven；JSON；HTML5；Hybrid；跨平臺；可伸縮；可擴展

[中圖分類號]G640 [文獻標識碼]A [文章編號]1671-5918（2017）12-0024-03

doi：10.3969/j.issn.1671-5918.2017.12.011 [本刊網(wǎng)址]http：∥www.hbxb.net

學(xué)校的軟件服務(wù)平臺不僅包含企業(yè)的工作流程，還包括教師授課產(chǎn)出的智力資源共享管理以及學(xué)生相關(guān)的查詢服務(wù)。校園軟件服務(wù)平臺支撐著來自各個部門的工作需求，為全校所有人員的提供相應(yīng)服務(wù)。校園軟件服務(wù)平臺是對人事、教學(xué)、科研、管理、技術(shù)服務(wù)、生活服務(wù)、安全等各個領(lǐng)域的信息進行收集、處理、集成、保存、挖掘、傳輸和應(yīng)用，拓展校園的時間和空間，使知識資源得到充分利用和共享，使師生交流，部門協(xié)同更加方便，提高學(xué)校管理水平和工作效率，降低教學(xué)和管理成本。它是“數(shù)字校園”系統(tǒng)工程的一部分，承擔(dān)著數(shù)據(jù)保存和應(yīng)用的重要使命。隨著信息化實踐的深入，信息技術(shù)的快速更新迭代，使得早先現(xiàn)存的軟件服務(wù)體系難以兼容后期引進的現(xiàn)代化的軟件服務(wù)。最終導(dǎo)致學(xué)校遺留的軟件服務(wù)系統(tǒng)與后來引進的各種軟件服務(wù)不能很好地協(xié)同工作。這種新舊兼容性問題帶來了額外的工作量，同時暴露出很多局限性和困惑，導(dǎo)致“信息孤島”的產(chǎn)生。

信息技術(shù)日新月異，或許無法做到根治，但能在相當(dāng)長的時間中保持穩(wěn)定。校園軟件服務(wù)平臺應(yīng)該從軟件架構(gòu)上解決新舊兼容性問題，重新設(shè)計軟件服務(wù)平臺框架，保證在可以預(yù)計的10年內(nèi)持續(xù)提供服務(wù)，并支持上下兼容。該框架應(yīng)解決如下問題：

（1）數(shù)據(jù)保存，讀取采用統(tǒng)一的訪問接口，屏蔽具體的數(shù)據(jù)軟件版本。

（2）軟件服務(wù)平臺必須具備跨操作系統(tǒng)平臺特性，能輕松從Windows轉(zhuǎn)向Linux等其他系統(tǒng)。

（3）軟件服務(wù)平臺具備可拆卸、組裝的項目模塊特性，既能形成整體提供服務(wù)，也能拆卸出單個項目獨立運行。

（4）軟件服務(wù)應(yīng)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)傳輸格式。

（5）軟件服務(wù)平臺自適應(yīng)各種終端（電腦端、移動端）。

一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

總體上分為4層，每層只能訪問相鄰的層服務(wù)，不能越層訪問。

數(shù)據(jù)庫層（含連接配置）：Mysql，Oracle，Derby等各種不同廠商的不同軟件。

數(shù)據(jù)訪問層：承上啟下作用，對上層數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)基本的CRUD原子操作，對下層提供公共的統(tǒng)一的訪問接口（基于REST風(fēng)格實現(xiàn)）。

傳輸協(xié)議層：使用XML或者JSON格式作用數(shù)據(jù)傳輸?shù)膮f(xié)議。

展示終端：瀏覽器（含PC和移動端），安卓App，蘋果App，微信App等。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖如圖1-1所示：

這種四層總體設(shè)計，并不只是針對整個軟件服務(wù)體系，而是可以應(yīng)用在單個子系統(tǒng)項目中，不論是子系統(tǒng)，還是服務(wù)平臺，都遵循這種設(shè)計模式，就能實現(xiàn)子系統(tǒng)項目合并和分離時對軟件服務(wù)不會造成障礙。

二、技術(shù)選型

（一）軟件結(jié)構(gòu)選型。為實現(xiàn)在任何展示終端中都能夠顯示，這里設(shè)計的結(jié)構(gòu)不再是常規(guī)意義上的B/S結(jié)構(gòu)（瀏覽器-服務(wù)器）或者C/S（客戶端-服務(wù)器）結(jié)構(gòu)，而是遵循“前后分離”的模式，當(dāng)下阿里巴巴也在做這樣的事情，只不過業(yè)務(wù)不同罷了?！扒昂蠓蛛x”需要做到接口規(guī)范清晰定義，數(shù)據(jù)格式清晰定義，后端開發(fā)無需關(guān)心前端的業(yè)務(wù)邏輯，前端業(yè)務(wù)無需關(guān)心后端開發(fā)進度。兩者之間的關(guān)聯(lián)通過“數(shù)據(jù)訪問層”和“傳輸協(xié)議”進行了隔離，實現(xiàn)了“解耦”?；赗EST風(fēng)格的Web服務(wù)結(jié)構(gòu)，保證了任何終端都能使用同一個后端服務(wù)，不對展示前端的平臺做任何限制。

（二）軟件開發(fā)技術(shù)選型。開發(fā)技術(shù)選擇SpringMvc+Ma-yen，Spring是輕量級開源的Java開發(fā)框架，可擴展性強，不僅有自己的JPA規(guī)范，而且?guī)缀跫嫒菔忻嫔纤械臄?shù)據(jù)庫框架（如Hibernate，Mybatis等），同時全面支持REST風(fēng)格開發(fā)。選擇SpringMVC作為“數(shù)據(jù)訪問層”既安全又便捷。

（三）數(shù)據(jù)庫的選擇。遵循敏捷開發(fā)原則，逐步迭代，剛開始選擇輕量級框架和數(shù)據(jù)庫：Mybatis+Mysql；選擇MySql數(shù)據(jù)庫的作為第一首選，是因為Mysql發(fā)展很快，阿里云數(shù)據(jù)庫服務(wù)就是在開源MySql的基礎(chǔ)之上升級改造出了性能和功能超過Oracle的軟件。加之MySql提供了Cluster分布式集群數(shù)據(jù)庫，經(jīng)測試集群MySql在多個機器的內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)非?？?。選擇Mysql作為數(shù)據(jù)庫，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)不會變動。后期根據(jù)實際需求和業(yè)務(wù)需要可以考慮更換為重量級框架和數(shù)據(jù)庫：Hibernate+Oracle。

（四）軟件通信協(xié)議選擇。通常Web服務(wù)不需要通信協(xié)議，直接通過網(wǎng)頁的形式展現(xiàn)服務(wù)結(jié)果。這種方式使得服務(wù)器和前端形成高耦合，屬于強關(guān)聯(lián)關(guān)系，伸縮性低，不便于后期擴展。軟件平臺提供的服務(wù)不應(yīng)該局限于瀏覽器，它既可以是瀏覽器，也可以是桌面應(yīng)用程序，還可以是移動端App，因此在服務(wù)器和終端之間加入一層通信協(xié)議，只要能夠遵循這種協(xié)議格式，就能基本實現(xiàn)“前后分離”式的同步開發(fā)。當(dāng)前市面上比較通用的兩種數(shù)據(jù)交換格式分別是XML和JSON。JSON是一種輕量級的數(shù)據(jù)交換格式，它采用完全獨立于語言的文本格，編碼比XML簡單，結(jié)構(gòu)也更清晰，占用空間更少，節(jié)約帶寬；考慮到服務(wù)的密集型訪問帶來的寬帶消耗，大量碎片數(shù)據(jù)傳輸引起的性能消耗，通信協(xié)議的選擇更適合選擇JSON。

（五）瀏覽器前端開發(fā)技術(shù)選擇。桌面端市場主流框架有很多，比如：Bootstrap，jQueryUI，ExtJS，D0jo，Mootools，YUI等等。對于桌面端，目前Bootstrap和jQueryUI已經(jīng)可以滿足大多數(shù)的開發(fā)需求，從展示效果，美觀程度上，Bootstrap更勝一籌。Boot-strap本身是基于jQuery進行JavaScript處理，所以瀏覽器的選型使用HTML5+CSS3+Bootstrap作為基本配置。接著前端開發(fā)的另一個重要組成就是js框架。選擇js框架的參考的因素是，前端是否需要投入更多的精力，是否需要承擔(dān)更多的業(yè)務(wù)邏輯。在實現(xiàn)軟件服務(wù)平臺的“前后分離”，同時適當(dāng)分擔(dān)服務(wù)器的壓力，前端的業(yè)務(wù)邏輯不可缺少，在市面上支持MVVM模式的框架已經(jīng)三分天下：angular、vue和react。vile.js有更好的性能，并且容易優(yōu)化，語法結(jié)構(gòu)與angularjs相當(dāng)。這里選擇vue作為前端開發(fā)的MVVM框架。

（六）移動端開發(fā)技術(shù)選擇。移動端的操作系統(tǒng)陣營有：Android，IOS。以及應(yīng)用層的微信App，兩大操作系統(tǒng)完全不同，開發(fā)難度和成本都很高，我們通常開發(fā)的app軟件都屬于原生程序（使用操作系統(tǒng)的API開發(fā)的軟件），現(xiàn)在出現(xiàn)一種新技術(shù)叫做混合App開發(fā)（HyBrid），實現(xiàn)了一次編碼多平臺使用的跨平臺執(zhí)行特點。經(jīng)過實際測試，這種技術(shù)可以應(yīng)用在校園軟件服務(wù)平臺的展示端（終端）。初步選擇起步公司的Wex5開發(fā)工具。Wex5對cordova插件進行了封裝，使用HTML5技術(shù)就能自動轉(zhuǎn)換成安卓App和蘋果App。

三、數(shù)據(jù)庫層

數(shù)據(jù)庫使用mysql，相比MicrosoftSql，它是跨平臺的，對各個開發(fā)語言友好，占用空間小，性能高，首次使用可與服務(wù)器安裝在一個操作系統(tǒng)中，根據(jù)需求的變化，完全可以遷移到獨立的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中運行，甚至可以使用mysqlcluster集群分布式放在多個數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中（在虛擬機云就更加方便管理），而遷移后的配置變更只需要對配置文件中的IP地址進行變更即可，遷移成本非常低，配置靈活。

四、數(shù)據(jù)訪問層和傳輸協(xié)議

（一）負責(zé)上層的連接管理。數(shù)據(jù)訪問層由SpringMVC+Maven實現(xiàn)，通過配置文件訪問具體的數(shù)據(jù)庫軟件，所有與數(shù)據(jù)庫軟件由直接接觸的操作都由這一層負責(zé)連接和管理，這里使用輕量級數(shù)據(jù)庫ORM（對象關(guān)系管理）框架Mybatis統(tǒng)一管理所有的數(shù)據(jù)庫層。經(jīng)過Mybatis框架將數(shù)據(jù)庫中的表結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成Java對象，讓開發(fā)真正面向?qū)ο?，而無需考慮具體數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)。

（二）提供下層訪問接口。在SpringMVC中提供controller層（MVC中的c，控制層），controller中充分使用Spring的注解語法@RequestMapping和@ResponseBody提供RESTful風(fēng)格接口服務(wù)。這是關(guān)鍵的核心所在。這種風(fēng)格是決定“前后分離”的最重要因素，是前后端同步開發(fā)的充分條件。

（三）制定接口服務(wù)規(guī)范。在SpringMVC的controller中實現(xiàn)訪問接口服務(wù)的開發(fā)，同時在controller中定制服務(wù)規(guī)范，提前定義好GET/POST的使用語義，基本CRUD操作的命名規(guī)則，以及制定服務(wù)器后端的訪問權(quán)限，參數(shù)個數(shù)，參數(shù)類型，返回數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，前端的接收方式，接收格式。前后端都要遵循服務(wù)規(guī)范，才能無障礙通信。

（四）傳輸協(xié)議。在SpringMVC項目中添加jackson依賴關(guān)系包，Spring項目中默認支持Jackson插件，jackson插件負責(zé)將Java對象轉(zhuǎn)換成JSON字符串，這種轉(zhuǎn)換時隱式的，不需要明顯的代碼調(diào)用，只需要在依賴關(guān)系中添加jackson-core，jackson-databind，jackson-annotations三個包，然后在controller的方法頭上加入@ResponseBody就能實現(xiàn)返回數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)換成JSON格式的數(shù)據(jù)。

五、展示終端層

（一）遵守服務(wù)規(guī)范。根據(jù)上層制定的訪問接口規(guī)范，展示層盡量使用非阻塞的方式訪問服務(wù)，獲取返回數(shù)據(jù)。非阻塞（異步訪問）的方式最常用的就是Ajax技術(shù)。根據(jù)服務(wù)器提供的REST風(fēng)格接口地址，在前端jQuery中使用$.ajax（），$.post（），$.get（）等異步方式訪問服務(wù)器接口，然后在回調(diào)函數(shù)success（data）中獲得JSON數(shù)據(jù)，返回的data數(shù)據(jù)直接可以作用對象或者數(shù)組使用。解析方式遵照服務(wù)規(guī)范執(zhí)行。

（二）桌面端和移動端。作為服務(wù)型軟件系統(tǒng)，對實時性要求不高，再加上移動端的瀏覽器都實現(xiàn)了HTML5的標準，在這個前提下，移動端開發(fā)技術(shù)的選擇最適合使用的是HyBrid方式——混合式開發(fā)。目前主流的開發(fā)模式無外乎三種，分別是NativeApp，WebApp，HyBridApp。

1.NativeApp，原生App，使用原生（即Android或iOS）開發(fā)的APP。

2.WebApp，就是把手機當(dāng)做一個瀏覽器。

3.HyBridApp，綜合了前面兩種技術(shù)，性能和速度都介于前面兩種之間。

國內(nèi)外興起的HyBrid開發(fā)框架集成環(huán)境有：Wex5（基于PhoneGap），AppCan，DCOULD，IONIC，APICloud等等，以免費，開發(fā)速度，跨平臺作為考量指標，適合校園軟件服務(wù)平臺移動端的開發(fā)工具和開發(fā)環(huán)境是Wex5，雖然這款工具在質(zhì)量和效率上與國外還存在差距，選擇它是因為在國內(nèi)普遍需要應(yīng)用的環(huán)境有：安卓，IOS，微信平臺。而由Wex5開發(fā)的混合App同時支持桌面端的瀏覽器，幾乎前端平臺全兼容。

作為移動端的服務(wù)部署也要考慮兼容JavaWeb平臺，Spri-ngMvck框架實現(xiàn)的服務(wù)器容器JEE（常用的是Tomcat）后期可引入Apache或者Nginx做負載均衡，Wex5制作出來的軟件也是部署在Tomcat下，與整個系統(tǒng)可以融為一體。既可以直接使用瀏覽器訪問，也能通過App安裝在手機移動端訪問，一舉兩得。

關(guān)鍵配置，將JEE項目war包，放人到Wex自帶的Tomcat中，即可實現(xiàn)前端調(diào)用服務(wù)接口的實際測試。

六、項目管理

項目管理工具中Maven提供了一個插件，叫做：maven-War-plugin。這個插件的作用是實現(xiàn)子系統(tǒng)項目合并和分離的重要工具。使用maven-War-plugin插件做系統(tǒng)分隔的時候，注意下面幾個方面：

（一）將公共的功能單獨放在一個獨立的項目中，比如：登錄認證，學(xué)生公共服務(wù)，教師公共服務(wù)等需要提供給多個項目使用的就單獨放在一個項目中，通過項目依賴進行組合調(diào)用，在導(dǎo)入項目依賴時，在pom.xml中配置信息將默認的war更改為jar，否則依賴關(guān)系導(dǎo)入會失敗。

（二）將項目名稱加入到插件配置文件中：在Maven主項目的pom.xml中將需要合并的其他項目的groupId和artifactId加入到配置信息中。

（三）注意合并順序，后加入的合并出現(xiàn)沖突時不覆蓋之前的文件。

批處理的使用在于同步公共項目，比如登錄認證的首頁項目。為了便于各個子系統(tǒng)測試，通過批處理的復(fù)制功能，將登錄認證同步到所有的子項目中，便于調(diào)試測試。對于其他的公共功能可以通過Maven的依賴關(guān)系導(dǎo)入。

結(jié)束語

校園軟件服務(wù)平臺是集大成者，數(shù)據(jù)的互通共享是必然的途徑，要避免信息孤島，就要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的隔離，所有的數(shù)據(jù)訪問統(tǒng)一管理；項目的整合方式與功能分解極為相似，功能分解看做是手術(shù)刀，做的是細致的活，項目整合看做是部門分類，是粗粒度的。移動端的選型根據(jù)學(xué)校的具體情況作出選擇，通常游戲類，圖形圖畫類的最好選擇原生的開發(fā)方式，不同的操作系統(tǒng)分別開發(fā)。而應(yīng)用型的，實時性要求不高的建議使用HyBrid混合式開發(fā)。