李彬峰，陳建國，朱明敏（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州　510642）

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基于REST架構(gòu)的電子村務(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)

李彬峰，陳建國，朱明敏
（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州510642）

摘要：

關(guān)鍵詞：

REST；電子村務(wù)；Web服務(wù)；HATEOAS

0　引言

電子村務(wù)是電子政務(wù)在農(nóng)村的延伸和落地。電子政務(wù)在城市的發(fā)展已經(jīng)基本成熟，但是在廣大的農(nóng)村地區(qū)這仍是一個亟待解決的問題。2016年，中央一號文件提出提高農(nóng)村公共服務(wù)水平，創(chuàng)新和完善鄉(xiāng)村治理機制，這指明了電子村務(wù)或農(nóng)村電子政務(wù)的重要性和發(fā)展方向。而且，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和信息化水平的提高，我省很多農(nóng)村地區(qū)尤其是珠三角的農(nóng)村地區(qū)已經(jīng)具備實現(xiàn)電子村務(wù)的基本條件。

目前，我國學(xué)者在電子村務(wù)的研究方面已經(jīng)有一定積累，這些研究和實踐主要分為兩類：一類是針對電子村務(wù)內(nèi)容或基本需求；一類是聚焦于電子村務(wù)系統(tǒng)和平臺設(shè)計和實現(xiàn)。總的來說，電子村務(wù)的研究和實踐主要存在以下問題：（1）沒有以村民為核心，需求調(diào)研不足，從而造成系統(tǒng)實用性差、使用率低。（2）不適合目前移動互聯(lián)網(wǎng)時代的要求；（3）系統(tǒng)難以擴展，一旦業(yè)務(wù)變更系統(tǒng)需要進行繁雜的重構(gòu)，更沒有考慮未來與其他系統(tǒng)的交互。

針對以上問題，本文提出基于REST架構(gòu)的電子村務(wù)平臺，該平臺具備以下特點：（1）以廣州市南沙區(qū)民興村為研究對象，對村民和村委會的核心需求進行建模。（2）同時開發(fā)Web網(wǎng)頁端和Android客戶端，雙端共享同一后臺；（3）基于REST架構(gòu)設(shè)計平臺，服務(wù)端滿足HATEOAS約束，使系統(tǒng)具備良好的擴展性、可維護性。這尤其適合于目前農(nóng)村未成熟穩(wěn)定的應(yīng)用環(huán)境。

1　相關(guān)理論和技術(shù)概述

1.1REST架構(gòu)簡述

REST是在已有各種Web架構(gòu)規(guī)范的基礎(chǔ)上新增一部分新規(guī)范，從而形成的一種新的Web架構(gòu)風(fēng)格，通常也用REST架構(gòu)指代REST架構(gòu)風(fēng)格。REST架構(gòu)由HTTP設(shè)計者之一Roy Thomas Fielding博士提出，它包含了客戶端-服務(wù)器、無狀態(tài)、緩存、統(tǒng)一接口、分層系統(tǒng)五個必要架構(gòu)約束和按需代碼一個可選架構(gòu)約束。REST的出現(xiàn)是為了降低Web應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可伸縮性和可維護性。

1.2Web服務(wù)成熟度模型

2008年，Leonard Richardson提出一個Web服務(wù)成熟度模型，該模型對于Web服務(wù)成熟度層級的劃分是基于Web服務(wù)對于Web技術(shù)的支持程度，它描述了四個層級的Web服務(wù)，分別從第0層到第3層。第0層服務(wù)的特點是HTTP只是作為傳輸協(xié)議，基于SOAP 的Web服務(wù)就屬于第0層類型的服務(wù)。第1層服務(wù)引入資源的概念，使用符合REST風(fēng)格的URI來標(biāo)識系統(tǒng)中的資源。第2層服務(wù)在第1層的基礎(chǔ)上，使用HTTP方法來作為操作資源的統(tǒng)一接口，通常是HTTP get、post、put、delete四個方法。同時，屬于該層的服務(wù)還使用不同的狀態(tài)碼（Status Code）來區(qū)別服務(wù)器響應(yīng)的結(jié)果。第3層是目前Web服務(wù)設(shè)計的最理想狀態(tài)。這一層級的服務(wù)應(yīng)用HATEOAS（Hypermedia as the Engine of Application State）設(shè)計模式，即超媒體作為應(yīng)用狀態(tài)引擎。HATEOAS的運用使得客戶端和服務(wù)器完全解耦，打破了客戶端和服務(wù)器之間嚴(yán)格的契約，使得客戶端更加智能和自適應(yīng)，也讓服務(wù)的演化和更新更加簡單方便。

1.3REST開發(fā)框架

在眾多REST開發(fā)框架中，主要分為兩類：一類是按照JAX-RS（Java API for RESTful Web Services）規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)的，例如Jersey、Apache CXF和Apache Wink；另一類是按照自定義方式實現(xiàn)的。例如Spring HATEOAS、Restlet和Django等。

Spring HATEOAS是Spring按照HATEOAS原則設(shè)計的，它提供了與Spring MVC共同開發(fā)時方便創(chuàng)建REST表述的API，它能幫助開發(fā)者更快地開發(fā)最高成熟度的REST服務(wù)。由于Spring為各種業(yè)務(wù)領(lǐng)域和技術(shù)場景提供了一站式的解決方案，并與眾多開源框架能夠方便整合。因此，鑒于開發(fā)的一致性、簡單性和服務(wù)的兼容性、可維護性，本平臺采用Spring進行服務(wù)端的開發(fā)。

2　電子村務(wù)平臺的需求建模

經(jīng)過對民興村村民和村委會的需求調(diào)研，確定平臺的目標(biāo)是提高村委會村務(wù)管理效率，為村民提供一站式的公共服務(wù)，村民可以通過PC或手機就可以足不出戶地辦理業(yè)務(wù)和獲取資訊。具體地說，平臺需求主要包括以下：

（1）對于村民而言，他們可以通過網(wǎng)頁或手機在線辦理戶籍證明、申請報建、醫(yī)保社保等業(yè)務(wù)，還可以瀏覽村委會公開的各類信息和新聞，此外，還可以向村委會進行意見反饋。

（2）對于村委會而言，他們可以通過平臺為村民提供戶籍證明、報建申請、醫(yī)保社保等各類業(yè)務(wù)的在線辦理。此外，村委會可以通過平臺發(fā)布財務(wù)，計生、宣傳、農(nóng)業(yè)等各類信息和熱點新聞，以及推送重要的信息到村民手機。

（3）村委會可以發(fā)布公眾投票，從而村民通過PC和手機可以進行無記名投票。

平臺的用例模型如圖1所示。

圖1　用例模型

3　電子村務(wù)平臺的設(shè)計

3.1總體架構(gòu)設(shè)計

平臺的客戶端包括PC（瀏覽器）和Android手機端，兩類客戶端共享同一個服務(wù)端，使用HTTP的方法進行資源操作的請求。由于REST的應(yīng)用，請求將方法信息和作用域信息封裝在URI里。服務(wù)端的構(gòu)建采用分層體系。平臺的總體架構(gòu)如圖2所示。

圖2　總體架構(gòu)

3.2基于REST的服務(wù)端設(shè)計

（1）數(shù)據(jù)集規(guī)劃。平臺主要有以下數(shù)據(jù)：用戶賬戶、醫(yī)保賬戶、社保賬戶、戶籍證明、報建申請、村民反饋、村委信息、熱點新聞、商業(yè)合同、投票等。

（2）資源規(guī)劃。根據(jù)需求信息和數(shù)據(jù)集，設(shè)計平臺的資源，并考慮客戶端在交互過程中可能的資源轉(zhuǎn)移過程，從而設(shè)計狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。表1列出電子村務(wù)平臺的資源。圖3展示了辦理戶籍證明的資源狀態(tài)轉(zhuǎn)移的過程。

（3）接口的設(shè)計。基于REST架構(gòu)的Web服務(wù)采用HTTP的統(tǒng)一接口進行資源操作。然而，對于每一個資源并不一定需要實現(xiàn)所有的HTTP方法。一般根據(jù)資源狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，將每一次引起資源狀態(tài)轉(zhuǎn)移的事件抽象為一次資源操作。

（4）資源的表述。資源的狀態(tài)在客戶端和服務(wù)端之間交互時可以采用多種格式進行表述。在本平臺中，由于網(wǎng)頁前端采用了AJAX技術(shù)以及Android客戶端的使用，因此統(tǒng)一采用JSON作為資源表述格式。

（5）服務(wù)端返回狀態(tài)碼設(shè)計。REST風(fēng)格的Web服務(wù)需要使用不同狀態(tài)碼來區(qū)分響應(yīng)結(jié)果，從而客戶端可以通過狀態(tài)碼清晰地了解響應(yīng)的含義。例如，客戶端可能會創(chuàng)建一個已經(jīng)存在的村民賬戶，從服務(wù)角度來說，這是修改已有賬戶卻未提供任何授權(quán)信息的請求，這時服務(wù)端應(yīng)該返回狀態(tài)碼409（沖突），而不是表示未授權(quán)的狀態(tài)碼401。這樣客戶端才能不被響應(yīng)代碼困惑。

表1　電子村務(wù)平臺資源

圖3　辦理戶籍證明資源狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程

4　電子村務(wù)平臺的實現(xiàn)

4.1電子村務(wù)平臺服務(wù)端的實現(xiàn)

構(gòu)建HATEOAS約束的REST服務(wù)，需要在服務(wù)端的響應(yīng)表述中添加動態(tài)鏈接信息，從而客戶端可以通過鏈接來發(fā)現(xiàn)可以觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的動作。而Spring HATEOAS則提供了簡便的機制來實現(xiàn)。將資源表述類繼承ResourceSupport類，可以方便地添加資源鏈接以及關(guān)系，這是通過Link對象實現(xiàn)的，它由rel（關(guān)系）屬性和href（超鏈接）屬性構(gòu)成。

Spring MVC中的控制器在創(chuàng)建單個資源的鏈接時都是通過硬編碼的方式實現(xiàn)的，這是不符合HATEOAS約束的。Spring HATEOAS通過ControllerLinkBuilder類的linkTo方法，先指定Spring MVC控制器的Java類，再通過slash方法來找到下一級的路徑，最后生成具有rel屬性值（如self）的鏈接。在使用Controller-LinkBuilder生成鏈接時，除了可以使用控制器類之外，還可以通過methodOn方法來使用控制器類中包含的方法。以村民資源表述類VillagerResource為例，表2給出了該類的代碼。

除了通過Spring MVC的控制器來創(chuàng)建資源鏈接，Spring HATEOAS還提供了從模型類中創(chuàng)建鏈接的機制。通過在控制器類中添加@ExposesResourceFor注解聲明需要暴露的模型類，如使用@ExposesResourceFor （Villager.class）即可暴露村民類。之后需要在Spring MVC的配置類中添加@EnableEntityLinks注解來啟用實體鏈接（EntityLinks）功能。在需要創(chuàng)建鏈接的控制器中，通過依賴注入的方式添加對EntityLinks的引用，就可以使用EntityLinks的linkToSingleResource方法創(chuàng)建指向單個資源的鏈接。

表2　VillagerResource類

Rel（"villager"）；this.add（linkTo（methodOn（VillagerRestController.class，userId）.readVillager（userId）.withSelfRel（）；｝

4.2電子村務(wù)平臺客戶端的實現(xiàn)

電子村務(wù)平臺的客戶端有網(wǎng)頁端和Android終端。其中，網(wǎng)頁端采用Bootstrap和jQuery框架進行開發(fā)。Bootstrap的使用可以讓網(wǎng)頁適配不同屏幕大小的終端設(shè)備?？蛻舳说囊恍┻\行界面如圖4和圖5所示。

5　結(jié)語

電子村務(wù)平臺以村民為核心進行需求建模，保證平臺的實用性。平臺采用REST式的Web服務(wù)架構(gòu)，使不同客戶端可以共享同一后臺。平臺服務(wù)的設(shè)計滿足HATEOAS約束，使得客戶端和服務(wù)端之間變成松耦合，業(yè)務(wù)和邏輯相關(guān)的變化將被限制在服務(wù)端內(nèi)，從而簡化客戶端開發(fā)和演化，提高平臺的擴展性、可維護性。這為目前農(nóng)村不成熟的應(yīng)用場景提供了良好的解決方案。

圖4　戶籍證明辦理網(wǎng)頁端界面

圖5　戶籍證明辦理Android手機端界面

參考文獻：

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Electronic village not only helps narrow digital gap between urban and rural area，but also benefits the problem-solving of agriculture，countryside and peasants.The proposed E-village platform based on REST models requirements of villagers live in Minxing Village，Guangzhou City.Web service satisfying HATEOAS constraint is adopted to design the server side of platform.In this way，backend can be shared by web page and android，and it breaks the strict contract between client and server，which makes platform more extensible and maintainable.

Keywords：

REST；Electronic Village；Web Service；HATEOAS

Design and Implementation of E-village Platform Based on REST

LI Bin-feng，CHEN Jian-guo，ZHU Ming-min
（College of Mathematics and Informatics，South China Agricultural University，Guangzhou 510642）

Abstract：

電子村務(wù)有利于縮小城鄉(xiāng)數(shù)字鴻溝，幫助解決三農(nóng)問題?；赗EST架構(gòu)的電子村務(wù)平臺對廣州市民興村的需求進行建模。電子村務(wù)平臺基于REST架構(gòu)，服務(wù)端的設(shè)計滿足HATEOAS約束，不僅使網(wǎng)頁端和Android端可以共享同一后臺，還打破客戶端和服務(wù)端之間嚴(yán)格的契約，從而使平臺具備良好的擴展性、可維護性。

文章編號：1007-1423（2016）15-0061-05

DOI：10.3969/j.issn.1007-1423.2016.15.015

作者簡介：

李彬峰（1991-），男，廣東梅州人，碩士研究生，中級工程師，研究方向為管理信息系統(tǒng)

陳建國（1963-），男（漢族），湖南岳陽人，教授，研究方向為工業(yè)工程

朱明敏（1992-）年11月，男，安徽安慶人，碩士研究生，研究方向為工業(yè)工程

收稿日期：2016-03-27修稿日期：2016-05-10