基于Struts+Hibernate+Ajax框架開發(fā)網(wǎng)上考試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

喬俊玲

摘要：該文提出了運用Struts、Hibernate和Ajax框架設(shè)計與實現(xiàn)網(wǎng)上考試系統(tǒng)的方案，并進(jìn)行了系統(tǒng)的功能設(shè)計、軟件架構(gòu)以及各層的規(guī)劃，對系統(tǒng)的性能問題給出了解決方案。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)具有較好的系統(tǒng)性能和良好的用戶體驗。

關(guān)鍵詞：Struts；Hibernate；Ajax；網(wǎng)上考試系統(tǒng)

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）08-0061-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 引言

近年來，J2EE平臺已經(jīng)成為開發(fā)企業(yè)級應(yīng)用的事實標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范之一。J2EE應(yīng)用系統(tǒng)各層的技術(shù)實現(xiàn)提供有多種選擇，每一種技術(shù)都存在著優(yōu)缺點，對應(yīng)著適用的范圍。不同的技術(shù)選擇方案，都將會帶來系統(tǒng)性能的顯著差異，用戶體驗也千差萬別。所以在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計的時候，如何合理的選擇各層的技術(shù)以及將這些技術(shù)整合來實現(xiàn)一個應(yīng)用系統(tǒng)是一個難題[1]。網(wǎng)上考試系統(tǒng)是將計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)領(lǐng)域的產(chǎn)物?，F(xiàn)有的網(wǎng)上考試系統(tǒng)或多或少都存在著一些現(xiàn)實問題，比如系統(tǒng)功能還不完善、用戶體驗不好、系統(tǒng)性能需要進(jìn)一步提高等等。如何設(shè)計一個功能強(qiáng)大、性能良好且有良好用戶體驗的網(wǎng)上考試系統(tǒng)，也是值得研究的一個方向。

Struts是一個基于MVC設(shè)計模式實現(xiàn)的框架，主要采用Servlet、JavaBean、JSP等技術(shù)解決軟件開發(fā)過程中由于系統(tǒng)復(fù)雜性所帶來的各種問題。目前Struts在許多的大型的軟件系統(tǒng)中得到應(yīng)用。

對象技術(shù)是應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)常見的環(huán)境，關(guān)系數(shù)據(jù)庫也是最常見的信息存儲方法，但是這兩種方法卻存在著差異性。這是因為，對象技術(shù)是基于軟件工程的原理，而關(guān)系則是基于數(shù)學(xué)思想方面的原理，二者的差異性是一個需要解決的問題。Hibernate框架解決了對象和數(shù)據(jù)庫的映射關(guān)系。另外，Hibernate的緩存機(jī)制也能夠帶來系統(tǒng)性能的提升[2]。

同時， AJAX的異步特性使得Web頁面的局部更新成為可能，這將帶來用戶體驗的提升。

J2EE的上述技術(shù)的特點很適合構(gòu)造網(wǎng)上考試系統(tǒng)這樣一個基礎(chǔ)平臺。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計

為了實現(xiàn)網(wǎng)上考試系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和開發(fā)的方便性，網(wǎng)上考試系統(tǒng)模塊劃分思想及要求遵循：各模塊的功能要相對單一；模塊間耦合度較小，便于并行開發(fā)；各模塊工作量基本相當(dāng)。在該系統(tǒng)的設(shè)計中，針對網(wǎng)上考試系統(tǒng)中教師、學(xué)生、管理員三大主體，將網(wǎng)上考試系統(tǒng)按功能分為七個模塊部分，各模塊功能描述如下：

1） 考生信息管理模塊

這是該系統(tǒng)中相對獨立的模塊，主要完成考生基本信息的管理。主要包括導(dǎo)入考生考試信息，導(dǎo)出和回收考生試卷，方便教師對考生基本信息進(jìn)行編輯。該模塊的開發(fā)主要為后續(xù)模塊，如成績評判，考場監(jiān)控等模塊提供信息，也可作為一個獨立的學(xué)生信息管理系統(tǒng)使用。

2） 試題庫模塊

主要進(jìn)行試題的編輯。該系統(tǒng)包括客觀題和主觀題兩大類?？陀^題包括單項選擇題、多項選擇題、判斷題。主觀題包括填空題、論述題、文檔處理題、編程題、簡答題、名詞解釋。該模塊實現(xiàn)課程名稱的設(shè)置和各種題型題目的新建、修改、刪除、排序和保存。同時也提供試題的批量導(dǎo)入與導(dǎo)出、題庫的清空。該模塊主要為隨機(jī)抽題組卷模塊提供試題庫支持。這一部分也是一個相對獨立的基于試題的信息管理系統(tǒng)

3） 抽題組卷模塊

從試題庫中使用合適的人工或自動抽取算法來生成試卷。該系統(tǒng)應(yīng)該以算法和接口為主，根據(jù)試題的知識點、類型、分值等信息生成試卷。同時，這一部分也考慮了添加輸出Word考卷的功能，這樣可以提供非在線考試系統(tǒng)的類似功能。

4） 考生登錄模塊

主要完成考生登錄考試系統(tǒng)的身份驗證。

5） 在線考試模塊

這是網(wǎng)上考試系統(tǒng)系統(tǒng)最重要最核心的模塊。這一部分應(yīng)具有考生登錄驗證、考試時間顯示、試卷暫存、文檔的下載上傳、提交試卷等功能，同時應(yīng)以各種措施保證網(wǎng)絡(luò)考試的安全和正常的進(jìn)行。

6） 成績評判模塊

這一部分應(yīng)該主要分成客觀題評判和主觀題評判部分，客觀題評判應(yīng)即時生成，主觀題評判應(yīng)以易用的方式匯總至教師處以利于批改。

7） 考場監(jiān)控模塊

可以針對正在考試進(jìn)行中的考生信息進(jìn)行確認(rèn)，對考場情況進(jìn)行查詢和統(tǒng)計，實時刷新包含考場報名人數(shù)，參加人數(shù)，考試情況等的數(shù)據(jù)，并能以多種圖形方式查看。同時進(jìn)行已考和在考考生管理、缺考考生管理，并可以導(dǎo)出成績單。

3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

網(wǎng)上考試系統(tǒng)在邏輯上分為五層，包括客戶層、表示層、業(yè)務(wù)層、持久層和數(shù)據(jù)庫層?？蛻魧又饕糜谌藱C(jī)對話；表示層實現(xiàn)對客戶的請求做出響應(yīng)；業(yè)務(wù)層負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問等；持久層完成對數(shù)據(jù)庫操作方法的封裝等；數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲和備份等。在進(jìn)行WEB應(yīng)用開發(fā)時，最主要做的是對表示層、業(yè)務(wù)層、持久層進(jìn)行規(guī)劃和實現(xiàn)。

網(wǎng)上考試系統(tǒng)的開發(fā)在表示層采用Struts框架，持久層采用Hibernate框架。另外，采用AJAX技術(shù)，改善了傳統(tǒng)的Web表示層“提交-刷新”的方式，提高了用戶的體驗。本系統(tǒng)的整體架構(gòu)所下圖所示：

4 基于Struts+Hibernate+Ajax的解決方案設(shè)計

下面給出網(wǎng)上考試系統(tǒng)各層實現(xiàn)的主要組件，可以從宏觀上了解整個系統(tǒng)的實現(xiàn)。

1） 表現(xiàn)層的實現(xiàn)：

網(wǎng)上考試系統(tǒng)各模塊的JSP頁面文件構(gòu)成了視圖層。主要實現(xiàn)對靜態(tài)頁面的規(guī)劃和劃分，采用模板創(chuàng)建各個靜態(tài)頁面，這種設(shè)計思路可以方便以后的系統(tǒng)擴(kuò)充和升級。

2） 業(yè)務(wù)邏輯層（模型）實現(xiàn)：

業(yè)務(wù)邏輯層的實現(xiàn)主要是利用Struts的Action類及方法。另外還包括相對應(yīng)的進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作的Hibernate類及方法。

3） 數(shù)據(jù)持久層：

包括主要關(guān)系表與相對應(yīng)的Java類以及映射文件的建立。本系統(tǒng)中，持久層使用數(shù)據(jù)庫連接池技術(shù)，以提高系統(tǒng)性能。

4） 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計對于系統(tǒng)設(shè)計尤為重要。一方面要考慮設(shè)計方案的通用性，另一方面也要考慮系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。由于該系統(tǒng)數(shù)據(jù)表較多，只列出幾個關(guān)鍵表的類圖設(shè)計：

5 系統(tǒng)開發(fā)中幾個主要問題的解決

1） 頁面反映速度問題的解決

主要考慮的是，在傳統(tǒng)的教師的組卷模塊中，由于該組卷處理大部分位于一個頁面上，頁面提交后系統(tǒng)刷新，這不僅會造成系統(tǒng)的延遲，也會造成用戶點擊鼠標(biāo)前后位置的丟失，從而沒有很好的用戶體驗；而采用以異步交互為特征的AJAX技術(shù)后，系統(tǒng)在不刷新頁面的情況下立即給出顯示效果，而全部組卷結(jié)束之后，才需要提交整個頁面。也就是說，整個組卷過程，用戶僅需要一次的等待系統(tǒng)刷新延遲。

2） 服務(wù)器承載能力問題的解決

現(xiàn)有的網(wǎng)上考試系統(tǒng)有時會出現(xiàn)一些性能問題。比如在大量學(xué)生提交試卷時，會出現(xiàn)服務(wù)器無法承載過多用戶，導(dǎo)致系統(tǒng)停止響應(yīng)、頁面錯誤，甚至丟失試題已答結(jié)果、丟失成績等問題。本系統(tǒng)采用Hibernate的緩存機(jī)制，對系統(tǒng)進(jìn)行了性能優(yōu)化，緩存技術(shù)的使用可以極大地改善了系統(tǒng)性能，部分避免上述問題的產(chǎn)生。

本系統(tǒng)投入運行之后，進(jìn)行了并發(fā)測試，實驗結(jié)果證明，系統(tǒng)性能表現(xiàn)良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔枝. 基于Ajax技術(shù)電信財務(wù)數(shù)據(jù)處理平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D].杭州：杭州電子科技大學(xué)， 2016.

[2] 林志燦. Struts與Hibernate框架下在線考試系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].信息技術(shù)與信息化，2018（1）：79-83.

【通聯(lián)編輯：梁書】