計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

羅亞萍

（白水縣技工學(xué)校，陜西渭南，715600）

目前計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在各行業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，各類應(yīng)用軟件更是給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)帶來(lái)極大便利。為了滿足中專技校學(xué)生數(shù)量不斷增加，學(xué)校不選購(gòu)入新機(jī)器開(kāi)展教學(xué)工作，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)管理模式已經(jīng)無(wú)法滿足管理工作所需，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、人力等。再加上機(jī)房上機(jī)信息所需人工匯總錄入，導(dǎo)致機(jī)房的具體運(yùn)營(yíng)情況與歷史記錄無(wú)法統(tǒng)一調(diào)度管理[1]。這些都迫切需要開(kāi)發(fā)一個(gè)適用于中專技校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理工作的系統(tǒng)，能夠集中管理大量計(jì)算機(jī)設(shè)備，方便學(xué)校安排上機(jī)課程，提高機(jī)房的使用率。因此本文提出應(yīng)用JSP、MySQL、Hibernate等技術(shù)，設(shè)計(jì)中專技校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，方便學(xué)校機(jī)房管理工作人員，統(tǒng)一高效的對(duì)機(jī)房實(shí)施有效管理。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求

需求分析作為軟件工程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，對(duì)于設(shè)計(jì)中專技校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，從功能層面，隨著中專技校計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的高頻率應(yīng)用，給傳統(tǒng)機(jī)房管理工作帶來(lái)極大挑戰(zhàn)，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)旨在能夠設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)一個(gè)可以簡(jiǎn)單操作、高效管理的管理系統(tǒng)。根據(jù)本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能需求，需要實(shí)現(xiàn)用戶管理模塊、機(jī)房管理模塊、課程管理模塊[2]。從性能層面，一方面，設(shè)計(jì)此系統(tǒng)主要以中專技校的在校師生為目標(biāo)用戶，對(duì)系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間有較高要求，在實(shí)際使用中不會(huì)感到明顯延遲，0.5s以內(nèi)更新頁(yè)面，2s以內(nèi)跳轉(zhuǎn)頁(yè)面。另一方面，本次設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，需要容許師生共同高峰，達(dá)到并發(fā)容量性能需求，對(duì)于同一時(shí)間師生800人共同此系統(tǒng)，要保證每秒支持300次并發(fā)訪問(wèn)，從而避免師生共同訪問(wèn)高峰期造成宕機(jī)情況。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)至關(guān)重要，是否可以深入分析會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，所以系統(tǒng)開(kāi)發(fā)前的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)至關(guān)重要。

2.1 功能設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)系統(tǒng)各功能見(jiàn)圖1，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析，系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)包括實(shí)驗(yàn)課程管理、系統(tǒng)幫助、用戶管理、機(jī)房管理等，此外也有用戶登錄以及系統(tǒng)設(shè)置等功能。需要注意的是設(shè)計(jì)本系統(tǒng)時(shí)，面對(duì)管理員、教師、學(xué)生這三類不同角色，賦予不同角色的權(quán)限也各不相同[4]。

圖1 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)圖

2.2 性能設(shè)計(jì)

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能著重考慮以下四方面：

(1)利用多核提高性能，一般情況下一個(gè)進(jìn)程僅可利用一個(gè)核心CPU，對(duì)大量請(qǐng)求處理過(guò)程中，如果單核心設(shè)計(jì)往往無(wú)法滿足高吞吐量，所以需要充分利用計(jì)算機(jī)多核心優(yōu)勢(shì)，充分利用多進(jìn)程提高系統(tǒng)性能。

(2)為了對(duì)系統(tǒng)使用中用戶發(fā)送HTTP請(qǐng)求，成功解決端口沖突問(wèn)題，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要反向代理依據(jù)網(wǎng)站，向網(wǎng)站相應(yīng)端口自動(dòng)發(fā)送具體請(qǐng)求，選擇反向代理。

(3)一般情況下服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)采用手動(dòng)打開(kāi)方式，然后連接服務(wù)器?？墒窃诋a(chǎn)品環(huán)境內(nèi)無(wú)法由手動(dòng)完成全部工作，所以就應(yīng)用Bash腳本用于服務(wù)器的啟動(dòng)校本，從而完成服務(wù)器開(kāi)啟關(guān)閉[6]。

(4)對(duì)于后端服務(wù)器來(lái)講，保證服務(wù)器的運(yùn)行穩(wěn)定性至關(guān)重要，并不能遇到服務(wù)器就要停止還要考慮支持故障恢復(fù)。假若生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行某操作造成bug情況，就會(huì)停止服務(wù)器的正常運(yùn)行，所以需要建立系統(tǒng)故障恢復(fù)機(jī)制，充分保障服務(wù)器的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

本次系統(tǒng)客戶端設(shè)計(jì)選擇基于J2EE框架，使用JSP配合HTML+CSS編寫(xiě)界面，運(yùn)用JS編寫(xiě)交互。服務(wù)器端選用JavaBean技術(shù)，為每個(gè)業(yè)務(wù)層使用Tomcat服務(wù)編寫(xiě)服務(wù)器完成對(duì)應(yīng)CRUD接口編寫(xiě)，能夠?qū)ySQL用于非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，Hibernate作為服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)交互性驅(qū)動(dòng)[3]。圖2為本系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體架構(gòu)圖。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.2 功能模塊實(shí)現(xiàn)

3.2.1 登陸功能

登錄界面作為用戶操作系統(tǒng)的首個(gè)界面，系統(tǒng)登錄界面需要面對(duì)管理員、教師、學(xué)生這三類用戶，因此需設(shè)計(jì)四個(gè)登錄相關(guān)界面。系統(tǒng)執(zhí)行界面時(shí)用戶需要選擇具體類型，經(jīng)處理用戶輸入的用戶名與密碼，即可跳轉(zhuǎn)相應(yīng)頁(yè)面。此功能可以面對(duì)系統(tǒng)不同登錄對(duì)象與相應(yīng)頁(yè)面，如學(xué)生可以在輸入用戶名之后，點(diǎn)擊登錄跳轉(zhuǎn)至學(xué)生表內(nèi)查詢相應(yīng)的學(xué)生名字和密碼，給出輸入正確與否的提示信息。

3.2.2 用戶管理功能

用戶管理主要負(fù)責(zé)用戶的基本信息管理、上機(jī)信息管理、充值信息管理這三部分。

基本信息管理，師生可以操作系統(tǒng)查看個(gè)人基本信息，如姓名、學(xué)號(hào)、班級(jí)、賬戶余額、注冊(cè)時(shí)間等，以及修改密碼。管理員可以對(duì)系統(tǒng)全部信息進(jìn)行查看、修改、刪減等操作。

上機(jī)信息管理，包含在線信息及歷史信息，只要學(xué)生登錄系統(tǒng)就可以記錄相應(yīng)的上機(jī)信息，有學(xué)號(hào)、電腦編號(hào)、開(kāi)始結(jié)束時(shí)間、花費(fèi)、時(shí)長(zhǎng)等。

充值信息管理，負(fù)責(zé)對(duì)師生每次使用系統(tǒng)充值信息的詳細(xì)記錄，將這些信息存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)表內(nèi)，在此數(shù)據(jù)庫(kù)表創(chuàng)建類，可以完成數(shù)據(jù)對(duì)象存取訪問(wèn)式操作，這作為實(shí)現(xiàn)其他重要功能的基礎(chǔ)。

3.2.3 機(jī)房管理功能

在用戶操作系統(tǒng)使用機(jī)房后，可以調(diào)用程序函數(shù)，獲取計(jì)算機(jī)機(jī)房的具體應(yīng)用詳情，最終在頁(yè)面顯示。以計(jì)算機(jī)機(jī)房的電腦使用情況為例，可以展示的相關(guān)頁(yè)面是全部機(jī)房具體應(yīng)用詳情，部分機(jī)房的電腦應(yīng)用詳情。在用戶點(diǎn)擊機(jī)房應(yīng)用情況后，可以調(diào)用功能函數(shù)獲得機(jī)房的使用情況，在頁(yè)面顯示查詢sql語(yǔ)句，可以獲得機(jī)房、電腦的使用情況。在頁(yè)面中顯示機(jī)房信息列表，用戶可以點(diǎn)擊此列表成功“進(jìn)入”鏈接，之后接口調(diào)用getIn函數(shù)并返回success。

3.2.4 課程管理功能

師生可以查看院系課表，管理員具備操作系統(tǒng)的超級(jí)用戶權(quán)限，可以隨時(shí)訪問(wèn)全部課表。師生在應(yīng)用此系統(tǒng)時(shí)，可以查看院系課程，相應(yīng)的管理員具備查看全部課程的權(quán)限，由admin_courselook.jsp為管理員展示課程列表，由stu_courselook.jap為學(xué)生展示課程列表，由tea_courselook.jap為教師展示課程列表。管理員具備對(duì)課程的刪除、新增、編輯等功能，完成課程編輯，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表內(nèi)的相關(guān)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，并對(duì)之前所得課程記錄也實(shí)時(shí)更新。對(duì)于學(xué)校排課，此系統(tǒng)還專門(mén)設(shè)計(jì)了教師安排院系課程的功能，在顯示課表list界面，教師可以點(diǎn)擊“排課”這一鏈接，即可跳轉(zhuǎn)至tea_arrangeCourese.jsp頁(yè)面，此處下拉列表內(nèi)填寫(xiě)相應(yīng)時(shí)間后，可以在此時(shí)間段的空閑機(jī)房列表內(nèi)出現(xiàn)。如果填寫(xiě)機(jī)房會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的排課情況。用戶選擇一個(gè)機(jī)房輸入課程編號(hào)后，確定可以將教師的編號(hào)、課程編號(hào)、實(shí)驗(yàn)室編號(hào)，開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間，均寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，即可完成排課操作。

3.2.5 系統(tǒng)設(shè)置

設(shè)置部分定義基本選項(xiàng)包括兩功能：修改密碼用戶可以對(duì)自己的密碼自行修改，經(jīng)后臺(tái)用戶可以腳本自動(dòng)錄入，通知用戶對(duì)自己的密碼盡快修改。用戶經(jīng)此按鈕正確回到主界面之后，可以重新鍵入登錄信息切換用戶。在其他方面設(shè)計(jì)，需要保證系統(tǒng)界面友好，用戶界面應(yīng)當(dāng)擁有良好交互設(shè)計(jì)，方便用戶的系統(tǒng)操作。還要確?？焖傧鄳?yīng)，對(duì)用戶輸入及請(qǐng)求可以迅速處理，由于所需較長(zhǎng)處理時(shí)間，這就要求在處理過(guò)程中及時(shí)告知用戶正在處理，而非界面無(wú)響應(yīng)。數(shù)據(jù)庫(kù)作為儲(chǔ)存用戶信息的地方，本數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中抽象數(shù)據(jù)，例如用戶列表、機(jī)房列表。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)

本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)使用Hibernate保存相關(guān)數(shù)據(jù)，DAO操作數(shù)據(jù)庫(kù)并根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)表一一創(chuàng)建相應(yīng)文件。在com.stuman.doman包內(nèi)存儲(chǔ)映射文件，以此為例映射文件有相應(yīng)的類名與數(shù)據(jù)庫(kù)表，在學(xué)生表id列內(nèi)映射類id屬性。所涉及數(shù)據(jù)庫(kù)表應(yīng)當(dāng)具備對(duì)應(yīng)持久化類，確保數(shù)據(jù)庫(kù)表的各字段持久化。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用MySQL設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)多張數(shù)據(jù)庫(kù)表，以數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)范式為依據(jù)分別設(shè)計(jì)管理員列表、教師列表、實(shí)驗(yàn)室列表、上機(jī)列表、電腦列表、課程表、課表等[5]。以管理員列表為例，此表主要負(fù)責(zé)對(duì)管理員系統(tǒng)操作用戶的具體信息加以記錄，包含管理員的id、密碼、姓名、注冊(cè)時(shí)間等屬性（見(jiàn)表1）。

表1 管理員表

4 系統(tǒng)測(cè)試

4.1 測(cè)試設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)用JSF+Hibernate框架的機(jī)房管理系統(tǒng)工程，src目錄用于存放源文件，全部java類均在此目錄中定義，WebRoot目錄作為發(fā)布時(shí)此網(wǎng)站的根目錄，用于放置JSP頁(yè)面，WEB-INF目錄用于存放系統(tǒng)配置文件。本次系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境為Windows10，Eclipse運(yùn)行環(huán)境，Tomcat為輔助軟件，硬件CPU2.4GHz，4G運(yùn)行內(nèi)存。在開(kāi)發(fā)機(jī)房管理系統(tǒng)后，需要對(duì)系統(tǒng)測(cè)試詳細(xì)設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)各功能符合預(yù)期。

4.2 測(cè)試結(jié)果

以系統(tǒng)用戶界面測(cè)試為例，主要測(cè)試內(nèi)容為檢查每個(gè)鏈接是否可以正常跳轉(zhuǎn)，完成對(duì)系統(tǒng)60個(gè)界面的跳轉(zhuǎn)測(cè)試，確保全部界面均可正常訪問(wèn)，表2為本次系統(tǒng)的頁(yè)面鏈接檢查情況。

表2 系統(tǒng)用戶界面檢查樣例

表2系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，用戶在登錄此系統(tǒng)時(shí)，必填項(xiàng)均有相應(yīng)的提示信息，在信息不完整情況下給出無(wú)法登陸的提示信息。對(duì)于用戶功能正常測(cè)試，經(jīng)檢查“提交”按鈕，“添加”按鈕等功能是否正確。在重復(fù)添加主鍵時(shí)，查看系統(tǒng)是否會(huì)提示錯(cuò)誤，對(duì)添加記錄包含外鍵字段，還應(yīng)當(dāng)檢查外鍵是否存在錯(cuò)誤情況。

根據(jù)本次系統(tǒng)測(cè)試實(shí)際情況，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，能夠極大程度方便師生更高效的利用教學(xué)資源，也進(jìn)一步方便管理員對(duì)教學(xué)資源的管理，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室管理相較，設(shè)計(jì)此系統(tǒng)很大程度簡(jiǎn)化了繁瑣的設(shè)計(jì)過(guò)程，更在一定程度上方便了師生之間的教與學(xué)，提高了教學(xué)資源應(yīng)用率，這樣學(xué)生的日常學(xué)習(xí)也就更加容易。再加上此系統(tǒng)所耗費(fèi)資金成本不高，有實(shí)際利用價(jià)值在校園學(xué)習(xí)教育中可以應(yīng)用。通過(guò)設(shè)計(jì)中應(yīng)用JSP技術(shù)，在Hibernate框架下建立MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)該數(shù)據(jù)庫(kù)可以方便支持Web數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品，且作為免費(fèi)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)也就更方便本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。最后本系統(tǒng)采用JSP設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，不同的系統(tǒng)用戶僅需經(jīng)Web瀏覽器，便可以在不同登錄界面輸入正確賬號(hào)密碼，即可成功進(jìn)入相應(yīng)應(yīng)用界面。系統(tǒng)界面友好簡(jiǎn)潔易操作，此系統(tǒng)能夠滿足絕大多數(shù)操作要求，所以此系統(tǒng)在實(shí)際技巧計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用可行。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本次針對(duì)中專技校開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了用戶信息查詢、機(jī)房管理、實(shí)驗(yàn)課程排課、信息統(tǒng)計(jì)等功能。對(duì)各功能界面進(jìn)行一系列測(cè)試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)存部分問(wèn)題不斷完善系統(tǒng)。通過(guò)基于B/S架構(gòu)應(yīng)用J2EE，JSP與MySQL技術(shù)，成功整合教學(xué)資源，便捷化系統(tǒng)操作極大的節(jié)約了人工成本與時(shí)間成本。