□沈彥君

1 引 言

開放閱覽室管理系統(tǒng)旨在綜合運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)以及校園網(wǎng)絡(luò)資源，建立一個開放式閱覽室數(shù)字化管理平臺；在實(shí)現(xiàn)對閱覽室的狀態(tài)、閱覽室使用情況等實(shí)時信息統(tǒng)計管理的基礎(chǔ)上，通過校園網(wǎng)絡(luò)及時、準(zhǔn)確、有效、透明地在教學(xué)樓和宿舍樓的電子顯示屏上發(fā)布各個閱覽室的使用情況；為學(xué)生提供一個更加高效利用圖書館學(xué)習(xí)資源的平臺。為此，我們采用基于指紋的身份識別技術(shù)開發(fā)了閱覽室管理系統(tǒng)，并部署和應(yīng)用了此系統(tǒng)，取得了較好的效果，得到師生們的一致認(rèn)可。

我們基于面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（Service－Oriented Architecture，SOA）組件模型，結(jié)合指紋識別技術(shù)，開發(fā)了開放閱覽室管理系統(tǒng)，主要完成的功能有信息實(shí)時發(fā)布、基于指紋的身份認(rèn)證和自動化排座。信息實(shí)時發(fā)布是通過校園網(wǎng)、系統(tǒng)網(wǎng)站和遍布校園各教學(xué)樓、宿舍樓的大屏幕，實(shí)時地將各個閱覽室使用情況顯示出來，方便學(xué)生自主選擇閱覽時間?；谥讣y的身份認(rèn)證是采用先進(jìn)的指紋識別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于指紋的身份認(rèn)證，避免傳統(tǒng)身份認(rèn)證系統(tǒng)中他人代替打卡的現(xiàn)象發(fā)生。自動化排座是根據(jù)各個閱覽室的使用情況，對新到的學(xué)生自動進(jìn)行排座操作，同時對學(xué)生中途離開和總閱覽時間實(shí)現(xiàn)精細(xì)控制。

2 基于SOA的系統(tǒng)架構(gòu)

2．1 系統(tǒng)架構(gòu)簡介

應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)，經(jīng)歷了兩層架構(gòu)和三層架構(gòu)的發(fā)展階段。目前主流的是三層架構(gòu)，該架構(gòu)由三個各不相同的邏輯層次組成，分別是：表示層、業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)庫層［1］。該架構(gòu)的優(yōu)勢主要有：一、系統(tǒng)設(shè)計、擴(kuò)展、變更甚至重用都更加易于實(shí)現(xiàn)；二、層次劃分清晰，便于項(xiàng)目實(shí)施管理過程中人員有效分工、職責(zé)明確；三、模塊化使測試有效快捷。但是，在項(xiàng)目實(shí)施運(yùn)行過程中，也發(fā)現(xiàn)了諸多不足。比如：邏輯層需求分析復(fù)雜，信息交互量大，而劃分不夠明細(xì)，勢必造成開發(fā)階段代碼邏輯復(fù)雜、紊亂、冗余高，同時產(chǎn)生的不良編碼模式也不利于后期軟件的測試、擴(kuò)展以及重構(gòu)等，這些都違背了三層架構(gòu)初始設(shè)計的目的。

為了解決傳統(tǒng)應(yīng)用程序三層架構(gòu)不夠合理、組件不利于重用的不足，本系統(tǒng)結(jié)合SOA的原則和規(guī)范［2］［3］，采用SOA 架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分之間的松散耦合性，基于Web Services技術(shù)①Web Services是通過一系列標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議來保證程序之間的動態(tài)連接。將業(yè)務(wù)功能封裝起來實(shí)現(xiàn)服務(wù)［4］，通過Web Services間的交互，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程，構(gòu)造出一個新的、層次結(jié)構(gòu)清晰、邏輯合理的、低耦合、高內(nèi)聚的基于SOA的應(yīng)用程序架構(gòu)。

圖1 基于SOA的軟件架構(gòu)

在表示層與業(yè)務(wù)邏輯層之間增加服務(wù)層，提供標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)接口及系統(tǒng)的業(yè)務(wù)邏輯和控制。為了進(jìn)一步地將表示層與業(yè)務(wù)邏輯解耦合，服務(wù)層除了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全部服務(wù)外，還有一個工作流引擎，由工作流引擎來接受數(shù)據(jù)、處理服務(wù)的調(diào)用并將服務(wù)處理后的數(shù)據(jù)返回給表示層；表示層僅需關(guān)注與用戶的交互，獲取數(shù)據(jù)以及如何更好地向用戶顯示結(jié)果。服務(wù)的實(shí)現(xiàn)采用“契約優(yōu)先”的原則，屏蔽具體業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)。在業(yè)務(wù)邏輯層將業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)訪問進(jìn)行剝離，細(xì)分為業(yè)務(wù)邏輯、實(shí)體、實(shí)體操作、數(shù)據(jù)訪問接口和數(shù)據(jù)訪問。

服務(wù)層負(fù)責(zé)將業(yè)務(wù)邏輯與顯示相隔離；具體的業(yè)務(wù)邏輯主要依靠實(shí)體以及實(shí)體操作，實(shí)際上實(shí)體操作是指：使用各種實(shí)體操作方法并組合來實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)，同時處理訪問接口層數(shù)據(jù)返回的實(shí)體；而所有底層方法通過數(shù)據(jù)訪問接口進(jìn)行定義，給數(shù)據(jù)訪問留下接口。對象實(shí)體則在實(shí)體層進(jìn)行定義，對于只有屬性沒有方法的實(shí)體，基本上按抽象類進(jìn)行定義。如圖1所示。

2．2 基于SOA系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

基于SOA的軟件系統(tǒng)架構(gòu)主要的優(yōu)點(diǎn)有：具備SOA架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，層次清晰，結(jié)構(gòu)邏輯性強(qiáng)，功能完備；模塊化使得系統(tǒng)開發(fā)條理明晰，更加快速高效。使用Web服務(wù)包裝業(yè)務(wù)邏輯，有利于分布式應(yīng)用程序的開發(fā)，客戶端的開發(fā)可以使用多種平臺、多種技術(shù)。在服務(wù)層添加工作流引擎，將表示層與具體的業(yè)務(wù)邏輯相隔離，表示層只需要獲取用戶的需求，將具體的服務(wù)調(diào)用及管理交由工作流引擎處理。服務(wù)層的設(shè)計采用“契約優(yōu)先”的原則，盡可能地使工作流引擎只關(guān)注業(yè)務(wù)流程，降低工作流引擎與業(yè)務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)的耦合度。一旦具體的業(yè)務(wù)邏輯發(fā)生變化，只要其服務(wù)接口不變，上層結(jié)構(gòu)就無需發(fā)生變化?；诿嫦?qū)ο蟮乃枷?，定義了數(shù)據(jù)實(shí)體類以及實(shí)體操作類，區(qū)別于數(shù)據(jù)實(shí)體以及數(shù)據(jù)操作，便于對兩者進(jìn)行修改，從而提高系統(tǒng)整體的靈活性。由于從業(yè)務(wù)邏輯中把數(shù)據(jù)訪問分離出來，并采用了O／R Mapping實(shí)現(xiàn)持久化對象，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可移植性。使用工廠模式，進(jìn)一步增添數(shù)據(jù)訪問接口層，體現(xiàn)了面向?qū)ο笠蕾嚨怪迷瓌t，降低了數(shù)據(jù)訪問層變化對整個系統(tǒng)的影響性。

3 基于指紋的身份認(rèn)證服務(wù)構(gòu)件在包裝平臺的實(shí)現(xiàn)

基于SOA的系統(tǒng)架構(gòu)其關(guān)鍵問題為服務(wù)的實(shí)現(xiàn)、工作流引擎的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)以及系統(tǒng)的安全性。我們在．NET平臺下實(shí)現(xiàn)了一個基于SOA的服務(wù)構(gòu)件包裝平臺。該平臺采用C／S結(jié)構(gòu)，使用C＃語言編寫。

下面以基于指紋的身份認(rèn)證［5］服務(wù)構(gòu)件為例，介紹一下服務(wù)構(gòu)件在包裝平臺的實(shí)現(xiàn)過程：

第一步 添加服務(wù)構(gòu)件接口描述文件的元素。

進(jìn)入服務(wù)構(gòu)件包裝平臺或新建服務(wù)構(gòu)件項(xiàng)目后進(jìn)入包裝平臺的主界面，在界面中填寫服務(wù)構(gòu)件接口描述文件的元素。填寫完成的元素經(jīng)過添加后以列表的形式展示在包裝平臺的下面，如圖2所示。

圖2 服務(wù)構(gòu)建包裝平臺

第二步 創(chuàng)建服務(wù)構(gòu)件接口描述文件。

服務(wù)構(gòu)件接口描述文件的元素確認(rèn)無誤后，平臺自動生成服務(wù)構(gòu)件的接口描述文件。接口描述文件如圖3所示。服務(wù)構(gòu)件接口描述文件是服務(wù)構(gòu)件創(chuàng)建的核心，該文件可以用XML格式或文本文件的形式保存。如果認(rèn)為接口描述文件存在問題，可以進(jìn)行修改或返回上一步重新生成。

圖3 生成的接口描述文件

第三步 創(chuàng)建服務(wù)構(gòu)件接口文件。

服務(wù)構(gòu)件的接口描述文件確定以后，服務(wù)構(gòu)件的接口文件也隨之確定。這樣只要接口文件保持不變，服務(wù)構(gòu)件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)可以根據(jù)實(shí)際情況創(chuàng)建和改變。這樣服務(wù)構(gòu)件內(nèi)部的變化對服務(wù)使用者是透明的。從而既實(shí)現(xiàn)了服務(wù)構(gòu)件與服務(wù)構(gòu)件使用者之間的松耦合，又實(shí)現(xiàn)了服務(wù)構(gòu)件接口與服務(wù)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)之間的松耦合。服務(wù)構(gòu)件的接口文件如圖4所示。

圖4 生成的接口文件

第四步 創(chuàng)建服務(wù)構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)。

服務(wù)構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)是在已生成的標(biāo)準(zhǔn)接口下以繼承類的形式創(chuàng)建。創(chuàng)建的方法主要有兩種：一是直接在現(xiàn)有的繼承類中編寫代碼，完成服務(wù)構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)工作；二是通過調(diào)用現(xiàn)有系統(tǒng)的DLL（動態(tài)鏈接庫）文件，從而調(diào)用現(xiàn)有系統(tǒng)中的函數(shù)實(shí)現(xiàn)。身份認(rèn)證服務(wù)構(gòu)件具體實(shí)現(xiàn)如圖5所示。最后，生成身份認(rèn)證服務(wù)構(gòu)件和對應(yīng)的客戶端可執(zhí)行代理文件。

圖5 創(chuàng)建服務(wù)實(shí)現(xiàn)

4 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

學(xué)生進(jìn)入閱覽室分配閱覽臺，具體操作流程如下：

學(xué)生進(jìn)入入口處，按屏幕提示，使用指紋驗(yàn)證，驗(yàn)證身份無誤，由系統(tǒng)返回學(xué)生的個人信息。

學(xué)生通過按號器選擇閱覽室，選擇完畢后系統(tǒng)自動給出該學(xué)生的閱覽臺號。

在這個環(huán)節(jié)，系統(tǒng)采用桌面程序作為客戶端，在閱覽室的門口擺有提示的屏幕、指紋識別儀和按號器，學(xué)生通過指紋識別模塊進(jìn)行身份識別，再由閱覽室管理子系統(tǒng)提供學(xué)生可訪問的閱覽室資源。

學(xué)生離開閱覽室分為單個學(xué)生離開和批量離開兩種情況，單個學(xué)生離開分為暫時離開、暫時離開未按時歸來（非正常離開）和正常離開三種情況。學(xué)生在閱覽過程中需要在較短時間內(nèi)處理個人事務(wù)時，允許其暫時離開閱覽室，并且要求在規(guī)定的時間內(nèi)回到閱覽室，其閱覽臺為其保留。學(xué)生暫時離開后，在規(guī)定的時間內(nèi)沒有按時回到閱覽室，閱覽臺發(fā)出警告，由管理員收拾閱覽臺，由系統(tǒng)收回閱覽臺，這種狀態(tài)稱為非正常離開。學(xué)生閱覽完后，離開閱覽室，由系統(tǒng)收回閱覽臺，這種狀態(tài)稱為正常離開。在閱覽室關(guān)閉的時候，由管理員對閱覽室進(jìn)行批量離開處理，將所有閱覽臺設(shè)置為正常離開狀態(tài)，并對各個閱覽室的所有閱覽臺作斷電處理。

5 結(jié)束語

分布式理論將網(wǎng)絡(luò)上分布的各種軟件資源看作是服務(wù)，隨著分布式計算在技術(shù)上（如 XML，Web Services等）的成熟，面向服務(wù)的架構(gòu)是以“服務(wù)”為基本元素，技術(shù)層面上，它是一種能夠適應(yīng)業(yè)務(wù)變化、抽象、松散耦合的粗粒度軟件架構(gòu)；體現(xiàn)出面向服務(wù)的架構(gòu)在業(yè)務(wù)層面上“重用”和“互操作”的核心理念，必然成為解決應(yīng)用集成、基于標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)的資源整合、代碼可重用以及加快應(yīng)用實(shí)施的首選方案。通過對業(yè)務(wù)服務(wù)精心分析并設(shè)計，便可快捷地構(gòu)建出靈活而功能強(qiáng)大的基于SOA的應(yīng)用系統(tǒng)。同時，SOA可以對Web應(yīng)用中的分散功能進(jìn)行整合，抽取出可共用的標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)，通過組合或重用服務(wù)的方式來進(jìn)一步滿足業(yè)務(wù)需求變化。SOA的目的是以服務(wù)定義和重用為中心將流程創(chuàng)新、有效管理和技術(shù)策略結(jié)合起來幫助Web應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)和技術(shù)優(yōu)勢［6］。

基于對SOA的這種較面向?qū)ο蠛兔嫦驑?gòu)件更具優(yōu)勢的軟件開發(fā)方法的研究，我們構(gòu)建了一個松散耦合的，易于擴(kuò)展及重用，實(shí)用性強(qiáng)、使用簡單、管理維護(hù)方便的基于SOA的軟件架構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一個對開放閱覽室全程進(jìn)行監(jiān)督和控制的智能管理系統(tǒng)。

本系統(tǒng)經(jīng)過將近兩個學(xué)年的使用，目前運(yùn)行良好，為閱覽室管理提供了方便，最大程度地提高了閱覽室資源的利用率，為學(xué)生自習(xí)、閱覽提供了便利。同時，本系統(tǒng)的投入使用也為開展高校數(shù)字化校園以及整合數(shù)字化高校各業(yè)務(wù)部門工作提供了理論研究和探索性實(shí)踐研究的基礎(chǔ)。

目前，高校各業(yè)務(wù)部門都有自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，考慮到經(jīng)濟(jì)成本等因素必須將現(xiàn)有業(yè)務(wù)進(jìn)行整合，這就需要各業(yè)務(wù)系統(tǒng)按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行接口服務(wù)的開放，因此，擬定各種服務(wù)的編排標(biāo)準(zhǔn)，將是我們下一步的主要工作之一。

1 陳琦程．面向服務(wù)的行業(yè)解決方案：原理、方法與實(shí)踐．北京：電子工業(yè)出版社，2011：112－186

2 Dirk Krafzig，Karl Banke，Dirk Slama．Enterprise SOA：Service－Oriented Architecture Best Practices．New York：Prentice Hall，2006：41－48

3 歐石燕．基于SOA架構(gòu)的術(shù)語注冊和服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用．中國圖書館學(xué)報，2011（5）：13－25

4 古超．基于Web Services的高校圖書館業(yè)務(wù)系統(tǒng)接口擴(kuò)展及應(yīng)用．情報探索，2011，162（4）：95－97

5 陳源．指紋識別應(yīng)用于高校圖書館的實(shí)現(xiàn)途徑及前景．圖書館論壇，2009（3）：57－61

6 李曉婷．基于SOA架構(gòu)的Web圖表生成與打印系統(tǒng)［碩士學(xué)位論文］．鄭州：中國人民解放軍信息工程大學(xué)，2007