張園田

(重慶電力高等專科學校，重慶400053)

近年來，隨著計算機技術的大力發(fā)展和網(wǎng)絡的普及，個人電腦(PC)已經(jīng)走進了千家萬戶，這為多媒體教學軟件的使用和發(fā)展提供了前提條件。而多媒體教學軟件所具備的生動活潑、寓教于樂、趣味性強等特點，也決定了它深受學生的喜愛。另外，多媒體教學軟件具有強大的的數(shù)據(jù)庫能力和跟蹤能力，能方便老師和家長對孩子的學習情況進行跟蹤觀察，以便于及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。如今，多媒體教學軟件已經(jīng)越來越受到學生、家長和老師的歡迎。其中，作為一個開放的多用戶教學平臺，學生成績管理系統(tǒng)也逐漸成為課堂教學的重要輔助和補充。

1 三層架構概述

在1980年代末，人們就提出了客戶/服務器(C/S)模式。它的關鍵在于功能的分布:一部分功能被放在客戶機上執(zhí)行，另一部分功能則在服務器上執(zhí)行。而隨著應用系統(tǒng)的大型化及基于Internet的應用發(fā)展要求的不斷提高，這種模型逐漸得到了廣泛的應用。

傳統(tǒng)的兩層客戶機/服務器模式比較適合于小規(guī)模、用戶較少、單一數(shù)據(jù)庫且在安全、快速的網(wǎng)絡環(huán)境下(例如局域網(wǎng))運行。但是，隨著應用系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴大，復雜性越來越高，尤其在多用戶、多數(shù)據(jù)庫且不穩(wěn)定的網(wǎng)絡環(huán)境下，兩層結構的應用模型將無法適應。［1］

三層客戶/服務器模式(以下簡稱三層模式)在兩層模式的基礎上，增加了新的一級。它將應用功能分成表示層(UI)、功能層(BT)和數(shù)據(jù)層(DA)三部分。其目的是:對這三層進行明確分割，并在邏輯上使其獨立。原來的數(shù)據(jù)層作為DBMS已經(jīng)獨立出來，所以，關鍵是要將表示層和功能層分離成各自獨立的程序，并且還要使這兩層間的接口簡潔明了。［2］一般情況是只將表示層配置在客戶機中，也可以把邏輯層也放在客戶機中，這樣的話，與二層C/S結構相比，其程序的可維護性要好得多。其體系結構關系如圖1所示。

圖1 三層架構體系示意圖

如果將邏輯層和數(shù)據(jù)層分別放在不同的服務器中，則服務器和服務器之間也要進行數(shù)據(jù)傳送。但是，由于在這種形態(tài)中三層是分別放在各自不同的硬件系統(tǒng)上的，所以靈活性很高，能夠適應客戶機數(shù)目的增加和處理負荷的變動。［3］而系統(tǒng)規(guī)模越大這種形態(tài)的優(yōu)點就越顯著。

值得注意的是:三層C/S結構各層間的通信效率若不高，即使分配給各層的硬件能力很強，其作為整體來說也達不到所要求的性能。此外，設計時必須慎重考慮三層間的通信方法、通信頻度及數(shù)據(jù)量。這和提高各層的獨立性一樣是三層C/S結構的關鍵問題。

三層模式的主要優(yōu)點表現(xiàn)在以下幾個方面［4］。(1)具有靈活的硬件系統(tǒng)構成。對于各個層可以選擇與其處理負荷和處理特性相適應的硬件。這是一個與系統(tǒng)可縮放性直接相關的問題。(2)提高程序的可維護性。三層C/S結構中，應用的各層可以并行開發(fā)，各層也可以選擇各自最適合的開發(fā)語言。(3)利于變更和維護應用技術規(guī)范。因為是按層分割功能，所以各個程序的處理邏輯變得十分簡單。(4)進行嚴密的安全管理。越關鍵的應用，用戶的識別和存取權限設定越重要。在三層C/S結構中，識別用戶的機構是按層來構筑的，對應用和數(shù)據(jù)的存取權限也可以按層進行設定。

2 系統(tǒng)需求分析

成績管理業(yè)務系統(tǒng)需要滿足五種不同角色的操作需求，分別表現(xiàn)在以下幾個方面。(1)教學主管負責管理班級、學生的學習和訓練成績，生成報表，根據(jù)學生的成績進行評價并指導教師工作。(2)教師可以查看、管理所負責課程、班級、小組、學生的學習和訓練成績，根據(jù)成績指導學生學習和訓練;學習和訓練成績有數(shù)值表格、進度條、發(fā)展曲線等顯示形式;成績包括每個單獨訓練成績和若干單獨訓練成績組成的單元成績2種形式。(3)組長可以查看小組和組員成績。(4)學生在參加課程學習和訓練時會產(chǎn)生評價成績，學生可以看到以分值、獎品、進度條等形式顯示的成績;學生可以在學習和訓練過程中看到即時成績、單元訓練成績。(5)家長根據(jù)權限可以按時查看學生的成績統(tǒng)計表格和獎品。

將五種用戶的需求匯總，可以看出，總計有兩種數(shù)據(jù)輸入模塊，負責將學生訓練時產(chǎn)生的單項成績和單元成績輸入數(shù)據(jù)庫。四種數(shù)據(jù)輸出界面，分別負責從數(shù)據(jù)庫中讀出課程內(nèi)容、單項成績、單元成績和成績排名予以顯示。

3 成績管理業(yè)務系統(tǒng)架構

本系統(tǒng)總體硬件架構由學生機、邏輯服務器以及數(shù)據(jù)庫服務器三部分組成。其網(wǎng)絡架構如圖2所示。

3.1 學生機

這是本系統(tǒng)中所擁有最多的計算機，從理論上來說，這類機器的最大數(shù)量并無限制;從實際上來講，學生機同時登陸的數(shù)量只要不超過系統(tǒng)最大負載能力就可以同時運行。學生機上主要運行三層架構的UI層。該層包括了客戶端，但不包括業(yè)務邏輯處理部分和數(shù)據(jù)庫部分。當需要調用下層功能時，學生機的客戶端通過UI接口向下層業(yè)務發(fā)出請求，并在收到響應后在UI上顯示出來。從功能上來說，學生機及其上所運行的UI層需實現(xiàn)以下功能:(1)運行客戶端程序;(2)提供優(yōu)秀的圖形UI界面以吸引用戶;(3)允許用戶進行登陸、注冊、查看和訓練等業(yè)務;(4)對用戶提交的請求做出響應，并把業(yè)務邏輯和數(shù)據(jù)庫訪問請求向下層提交;(5)接收來自業(yè)務邏輯層返回的指令或數(shù)據(jù);(6)將下層內(nèi)容重組，顯示在UI界面上。

圖2 機房管理系統(tǒng)網(wǎng)絡構架圖

總的來說，學生機充當網(wǎng)絡架構中的終端角色。

3.2 邏輯服務器

這種計算機充當服務器的角色，為多臺學生機提供服務，在其之上，運行的是業(yè)務邏輯層(BL)，該層主要負責本系統(tǒng)所涉及業(yè)務的邏輯實現(xiàn)。從結構上來說，邏輯服務器對學生機提交的所有請求進行響應，作出判斷或計算，將結果返回學生機，若所提交的請求需訪問數(shù)據(jù)庫(例如查詢成績、提取題庫等)，向下層(DA)發(fā)出請求。

從功能上來講，邏輯服務器需提供以下功能:(1)擁有控制權限，對學生機上的用戶界面(UI)進行控制;(2)對學生機提交的業(yè)務邏輯請求進行響應;(3)可向數(shù)據(jù)庫服務器(DA)提出數(shù)據(jù)庫訪問請求;(4)將計算結果或數(shù)據(jù)返回學生機相應UI界面。

總的來說，邏輯服務器充當了C/S結構中服務器的角色，但是與傳統(tǒng)意義的服務器有所不同的是，它并不具備數(shù)據(jù)庫，也不提供數(shù)據(jù)庫處理功能。取而代之的是，將數(shù)據(jù)庫請求繼續(xù)向下層提交，并響應下層返回的結果。

3.3 數(shù)據(jù)庫服務器

數(shù)據(jù)庫服務器作為三層架構的最下一層(DA)，其功能是將業(yè)務邏輯服務器從繁瑣的數(shù)據(jù)庫處理中解放出來，并且由于單獨設置了數(shù)據(jù)庫服務器，可以很方便地設置并管理權限，也便于進行安全設置，防止數(shù)據(jù)庫被破壞。從邏輯上來講，數(shù)據(jù)庫服務器(DA)對上層(BL)提交的數(shù)據(jù)庫處理請求(包括查詢，添加，刪除和更新等)進行響應并做出處理。之后，向上層返回所請求的數(shù)據(jù)。

從功能上來講，數(shù)據(jù)庫服務器主要需要實現(xiàn)以下四個方面的功能:(1)構建并維護數(shù)據(jù)庫文件;(2)在數(shù)據(jù)庫內(nèi)建立所需的所有表，并標好字段;(3)提供數(shù)據(jù)庫訪問接口，包括添加、刪除、查詢和更新等;(4)對上層(BL)提交的數(shù)據(jù)訪問請求做出響應，并用接口返回所需數(shù)據(jù)。

因此，三層架構中的業(yè)務邏輯服務器則可以從繁重的數(shù)據(jù)庫處理任務中解放出來，有利于平衡整個系統(tǒng)的負載，不至于出現(xiàn)性能瓶頸;另一方面，由于數(shù)據(jù)庫服務器的出現(xiàn)，使得數(shù)據(jù)庫的一致性問題得到了很好的解決，開發(fā)時不需過多關注數(shù)據(jù)一致性問題。同時，使用軟件的三層架構，讓每一層的功能十分清晰，不至于出現(xiàn)混亂，有利于軟件開發(fā)。

4 成績管理業(yè)務詳細設計與實現(xiàn)

根據(jù)前面的分析，成績管理業(yè)務中查詢模塊主要在UI層，而插入模塊主要在BL層，功能是記錄用戶的練習成績，并允許用戶通過查詢窗體進行查看。實現(xiàn)方法是通過提供窗體與相應的接口，與用戶展開互動，當需要訪問數(shù)據(jù)庫時，使用數(shù)據(jù)庫提供的接口完成用戶成績的錄入、刪除、更新和查詢。

成績管理業(yè)務的總體邏輯圖，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)總體邏輯圖

5 數(shù)據(jù)庫訪問接口組件

作為一個團隊合作的項目，每個人的業(yè)務流程都或多或少地會涉及數(shù)據(jù)庫訪問，因此，開發(fā)一套通用的數(shù)據(jù)庫訪問接口組件就變得十分有必要了，它可以讓所有人使用相同的接口訪問數(shù)據(jù)庫，不但避免了兼容性問題，同時也減少了重復勞動，提高了開發(fā)效率。［5］

數(shù)據(jù)庫內(nèi)各表關系圖如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)庫內(nèi)各表關系圖

數(shù)據(jù)庫訪問組件包括提供字段集模板md_score和md_score2，提供BL層接口bl_score和DA層接口da_score與dalSHFDB，同時，提供數(shù)據(jù)庫連接接口da_conn供da_score調用。其關系如圖5所示。

圖5 系統(tǒng)各層關系圖

由圖5可看出，bl_score工作在BL層，為UI層提供數(shù)據(jù)庫訪問接口，而它自己又調用da_score的函數(shù)實現(xiàn)功能，起到了承上啟下的作用。

6 結束語

運用計算機進行多媒體電子教學，是當今教育領域的一個重要的研究課題，是計算機成為當今社會輔助教學手段發(fā)展的必然趨勢。本文通過對實際業(yè)務的分析，確定了成績管理業(yè)務系統(tǒng)的設計思想和運行流程，闡述了網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的C/S結構實現(xiàn)思想，并給出了系統(tǒng)的C/S模型。同時，在基于三層架構的軟件框架理論之上，設計了網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的標準組件和業(yè)務邏輯模塊劃分，以及完成了對數(shù)據(jù)庫訪問接口組件的整體規(guī)劃。但是，在具體如何界定各層的范圍以及確定隔層調用的接口上，還需要在實際應用中對實際需求進行選擇和分析。

［1］ Len Bass，Paul Clements，Rick Kazman.軟件構架實踐［M］.北京:清華大學出版社，2004.

［2］ 童吉輝.面向對象技術與軟件開發(fā)［J］.技術研發(fā)，2010，(5):40-44.

［3］ 付樹才.基于C/S模式的機房管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［D］.北京:北京科技大學，2008.

［4］ 易金聰，張秀萍，寧正元.基于C/S與B/S模式的管理信息系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)［J］.微型電腦應用，2003，(4):113-116.

［5］ 魏祖寬，江利娟，金在弘.數(shù)據(jù)庫訪問技術比較研究［J］.計算機與現(xiàn)代化，2009，(12):87-92.