劉嘯宇 范輝

摘 要：論文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Android智能操作系統(tǒng)的選課系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用方便靈活，實(shí)現(xiàn)了高校選課流程中的所有功能，為學(xué)生提供了利用手機(jī)、平板等移動(dòng)終端進(jìn)行選課的環(huán)境，有著良好的用戶體驗(yàn)。本系統(tǒng)服務(wù)器采用開(kāi)源的tomcat服務(wù)器，以MySQL作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互遵照HTTP協(xié)議。最后，文章對(duì)系統(tǒng)的擴(kuò)展及優(yōu)化提出了一種解決方案。

關(guān)鍵詞：Android；移動(dòng)終端；選課系統(tǒng)

隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，智能移動(dòng)終端的迅速普及，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了深刻的影響和重大的變革。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)不僅僅改變?nèi)藗兊纳罘绞?，它也?duì)人們的工作方式產(chǎn)生了巨大影響。因此，本文提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于Android手機(jī)操作系統(tǒng)的選課系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，學(xué)生選課可以脫離傳統(tǒng)PC機(jī)和基于B/S技術(shù)的選課系統(tǒng)，充分使用已經(jīng)飛速普及的移動(dòng)終端設(shè)備（如智能手機(jī)和平板電腦等）進(jìn)行選課。這為高校學(xué)生提供了一種寬松的選課環(huán)境，同時(shí)也減輕了傳統(tǒng)校園網(wǎng)絡(luò)的壓力。

目前在很多高校之中，都擁有自己的選課系統(tǒng)，但是當(dāng)今使用的選課系統(tǒng)大多是基于ASP或者JSP等技術(shù)，采用B/S架構(gòu)利用計(jì)算機(jī)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行選課和選課信息處理。傳統(tǒng)的選課系統(tǒng)模式，即學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)，在計(jì)算機(jī)上提交自己的選課信息，由于受設(shè)備的固定性和可移動(dòng)性差等原因，常常導(dǎo)致學(xué)生錯(cuò)過(guò)選課時(shí)間或者不能選修到自己理想的課程。本文實(shí)現(xiàn)的選課系統(tǒng)利用當(dāng)今高速發(fā)展的4G移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和智能移動(dòng)終端設(shè)備，針對(duì)傳統(tǒng)選課業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)了全部的選課流程，優(yōu)化了頁(yè)面布局，擁有良好的用戶體驗(yàn)。

1 Android系統(tǒng)介紹

Android系統(tǒng)是由Google發(fā)布的一種基于Linux的自由及開(kāi)源的智能移動(dòng)終端操作系統(tǒng)，其對(duì)智能移動(dòng)終端的迅速普及起著至關(guān)重要的作用。本論文實(shí)現(xiàn)的選課系統(tǒng)使用的硬件是運(yùn)行Android操作系統(tǒng)的智能移動(dòng)終端。

Android系統(tǒng)架構(gòu)共包括四層如圖1所示：

1.1 應(yīng)用程序?qū)?/p>

Android會(huì)同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包括客戶端，SMS短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用JAVA語(yǔ)言編寫(xiě)的。

1.2 應(yīng)用程序框架層

開(kāi)發(fā)人員也可以完全訪問(wèn)核心應(yīng)用程序所使用的API框架。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化了組件的重用；任何一個(gè)應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊（不過(guò)得遵循框架的安全性）。同樣，該應(yīng)用程序重用機(jī)制也使用戶可以方便的替換程序組件。

隱藏在每個(gè)應(yīng)用后面的是一系列的服務(wù)和系統(tǒng)， 其中包括：豐富而又可擴(kuò)展的視圖（Views），可以用來(lái)構(gòu)建應(yīng)用程序，甚至可嵌入的web瀏覽器。內(nèi)容提供器使得應(yīng)用程序可以訪問(wèn)另一個(gè)應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，或者共享它們自己的數(shù)據(jù)。資源管理器提供非代碼資源的訪問(wèn)。通知管理器使得應(yīng)用程序可以在狀態(tài)欄中顯示自定義的提示信息?；顒?dòng)管理器用來(lái)管理應(yīng)用程序生命周期并提供常用的導(dǎo)航回退功能。

1.3 系統(tǒng)運(yùn)行庫(kù)層

Android包含一些C/C++庫(kù)，這些庫(kù)能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過(guò)Android應(yīng)用程序框架為開(kāi)發(fā)者提供服務(wù)。同時(shí)，該層還包含了一個(gè)Java核心庫(kù)，該核心庫(kù)提供了Java編程語(yǔ)言核心庫(kù)的大部分功能。

在這一層還包含了一個(gè)Dalvik虛擬機(jī)，每一個(gè)Android應(yīng)用程序都在它自己的進(jìn)程中進(jìn)行，都擁有一個(gè)獨(dú)立的Dalvik虛擬機(jī)實(shí)例。Dalvik虛擬機(jī)執(zhí)行.dex的Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對(duì)小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。同時(shí)虛擬機(jī)是基于寄存器的，所有的類(lèi)都由Java編譯器編譯，然后統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成.dex格式由虛擬機(jī)執(zhí)行。Dalvik虛擬機(jī)依賴(lài)于Linux內(nèi)核的一些功能，比如線程機(jī)制和底層內(nèi)存管理機(jī)制。

1.4 Linux內(nèi)核層

Android核心系統(tǒng)服務(wù)依賴(lài)于Linux2.6內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動(dòng)模型。Linux內(nèi)核也是作為硬件與軟件棧的抽象層。驅(qū)動(dòng)：顯示驅(qū)動(dòng)、攝像頭驅(qū)動(dòng)、鍵盤(pán)驅(qū)動(dòng)、WiFi驅(qū)動(dòng)、Audio驅(qū)動(dòng)、flash內(nèi)存驅(qū)動(dòng)、Binder（IPC）驅(qū)動(dòng)、電源管理等。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的整體框架如圖2所示，系統(tǒng)的客戶端采用C/S模式（客戶端/服務(wù)器模式），系統(tǒng)的服務(wù)器端采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）和C/S兩種模式實(shí)現(xiàn)。其中，用戶與客戶端交互，系統(tǒng)為其提供良好的用戶界面；管理員與服務(wù)器交互有兩種方式，一種是通過(guò)傳統(tǒng)PC機(jī)的瀏覽器登錄系統(tǒng)進(jìn)行交互，另一種是使用智能終端設(shè)備登錄系統(tǒng)交互，管理員對(duì)服務(wù)器端進(jìn)行維護(hù)管理，服務(wù)器端想客戶端提供數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)上傳接口用于數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)客戶端和服務(wù)器端通過(guò)HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖3所示。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)邏輯全部在服務(wù)器端進(jìn)行，用戶使用客戶端進(jìn)行的登錄和選課等操作指令均發(fā)送到服務(wù)器端，業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)處理對(duì)用戶是透明的，從而保障數(shù)據(jù)和用戶信息安全，防止數(shù)據(jù)泄露和惡意用戶在客戶端對(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)安全進(jìn)行破壞。

3 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

3.1 服務(wù)器端功能

該系統(tǒng)服務(wù)器端主要實(shí)現(xiàn)三個(gè)功能：存儲(chǔ)數(shù)據(jù)功能、處理數(shù)據(jù)功能和管理員管理系統(tǒng)功能，各模塊的實(shí)現(xiàn)如下：

⑴數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。服務(wù)器端提供數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能，保障數(shù)據(jù)的一致性，服務(wù)器上存儲(chǔ)每一個(gè)開(kāi)課科目的詳細(xì)信息、選課記錄、精品課程等數(shù)據(jù)。在校的注冊(cè)學(xué)生可以登錄系統(tǒng)對(duì)自己的培養(yǎng)計(jì)劃進(jìn)行編制，以方便學(xué)生選課。

系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用回滾和備份數(shù)據(jù)多重策略保證數(shù)據(jù)的一致性、正確性和可恢復(fù)性。

⑵數(shù)據(jù)處理功能。服務(wù)器端要求能夠?qū)蛻舳税l(fā)來(lái)的請(qǐng)求信息進(jìn)行解析，然后將處理后的數(shù)據(jù)返回給客戶端。本系統(tǒng)在客戶端進(jìn)行的所有操作都被提交到服務(wù)器端，并由服務(wù)器進(jìn)行處理以保證數(shù)據(jù)的安全性。處理完成后，服務(wù)器端把結(jié)果返回給客戶端，客戶端呈現(xiàn)結(jié)果給選課學(xué)生，客戶端專(zhuān)注于界面的顯示效果以提高學(xué)生選課的便捷性。

⑶管理員管理功能。管理員負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)后臺(tái)信息，包括新生注冊(cè)、畢業(yè)生離校注銷(xiāo)、開(kāi)設(shè)課程信息的添加修改等等。同時(shí)管理員負(fù)責(zé)審核學(xué)生的選課信息，并更新學(xué)生的選課狀態(tài)。

3.2 客戶端功能

本系統(tǒng)中客戶端的框架圖如圖4所示。

系統(tǒng)開(kāi)放之前，管理人員根據(jù)在校學(xué)生學(xué)籍信息添加學(xué)生用戶，用戶與在校生學(xué)號(hào)一一對(duì)應(yīng)，此后新用戶只在每學(xué)年開(kāi)始前根據(jù)畢業(yè)生離校信息、新生入學(xué)信息和學(xué)生降級(jí)信息進(jìn)行一次維護(hù)，學(xué)生無(wú)注冊(cè)系統(tǒng)賬號(hào)權(quán)限。管理員根據(jù)各個(gè)學(xué)院教學(xué)主任提交的排課信息表錄入待選課程的基本信息，包括課程名、課程號(hào)、授課教師、考核方式、課程等級(jí)、授課時(shí)間和班容量等。課程信息的設(shè)置工作智能由管理員設(shè)置，該信息維護(hù)在后臺(tái)通過(guò)shared preferences方式進(jìn)行存儲(chǔ)，此后客戶端每次選修課程的請(qǐng)求僅僅讀取該設(shè)置的課程ID信息，然后把該ID作為參數(shù)傳送給服務(wù)器端，有服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和選課信息存儲(chǔ)。

為保障數(shù)據(jù)一致性，數(shù)據(jù)的更新處理全部由后臺(tái)處理，前臺(tái)學(xué)生看到的永遠(yuǎn)都是最新的數(shù)據(jù)。該過(guò)程的詳細(xì)流程如圖5所示。

系統(tǒng)運(yùn)行后首先判斷是否聯(lián)網(wǎng)，如沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，提示用戶設(shè)置網(wǎng)絡(luò)；聯(lián)網(wǎng)成功后從服務(wù)器上下載默認(rèn)的XML文件，解析后判斷是否有數(shù)據(jù)更新，若有則下載數(shù)據(jù)并更新前臺(tái)頁(yè)面數(shù)據(jù)，若無(wú)則讀取本地文件顯示在前臺(tái)。由于移動(dòng)終端的應(yīng)用龐雜，內(nèi)存使用十分受限制，對(duì)XML的解析采用SAX方式（SAX方式順序讀取XML文件內(nèi)容，不會(huì)將XML文件完全加載，可以高效的使用內(nèi)存）。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Android的選課系統(tǒng)，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高校學(xué)生選課流程的所有功能，包括預(yù)選課、選課、編制培養(yǎng)計(jì)劃和退補(bǔ)選課程等，系統(tǒng)有著良好的可擴(kuò)展性。根據(jù)學(xué)校的需求，可以陸續(xù)將學(xué)校其他系統(tǒng)并入實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的移動(dòng)智能化，比如現(xiàn)在大部分高校的MIS系統(tǒng)、圖書(shū)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)的功能并入選課系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有高校全部系統(tǒng)接口的移動(dòng)端高校信息系統(tǒng)。

由于系統(tǒng)中一門(mén)課程可能存在開(kāi)設(shè)多個(gè)教學(xué)班的現(xiàn)象，當(dāng)一個(gè)教學(xué)班未達(dá)到選課人數(shù)時(shí)，需要由管理員把這部分選課學(xué)生并入同一時(shí)間相同課程的其他教學(xué)班。針對(duì)這個(gè)情況系統(tǒng)可以進(jìn)行優(yōu)化，后續(xù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)并班，減輕管理員工作負(fù)擔(dān)。

總之，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，人們的生活方式、工作方式都在發(fā)生變化，高校作為一個(gè)掌握和研究前沿技術(shù)的領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)高校選課系統(tǒng)研究有著廣闊的實(shí)用前景。

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