徐建國 萬千山

摘要：為節(jié)約管理系統(tǒng)開發(fā)成本、縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，基于J2EE進行企業(yè)管理模板開發(fā)。模板前后端分離開發(fā)，后端以Spring Boot為核心架構(gòu)，開啟二級緩存;前端采用Vue.js、Element-UI模板引擎框架，使用橢圓曲線加密（ECC）保證數(shù)據(jù)傳輸安全，并采用Rcdis為二級緩存，MySQL為持久化數(shù)據(jù)庫，使系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的訪問變得高效且靈活，通過Git和Jenkins實現(xiàn)項目的持續(xù)集成與部署。實際開發(fā)測試結(jié)果表明，該模板可直接使用，普遍縮短了開發(fā)時間（20-30天），并有效節(jié)約了開發(fā)成本。模板具備可維護性與可擴展性，使用敏捷開發(fā)方式讓開發(fā)者與甲方能夠及時溝通，從而對開發(fā)作出及時調(diào)整，因此可廣泛應用于實際系統(tǒng)開發(fā)中。

關(guān)鍵詞：敏捷開發(fā);J2EE;信息管理系統(tǒng);SpringBoot;Jenkins

DOI：10.11907/rjdk.201130 開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

中圖分類號：TP319文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2020）006-0171-05

0 引言

隨著5C時代的到來，信息交互越來越方便，各類管理軟件在中小型企業(yè)中的應用也越來越普遍。由于中小型企業(yè)提供的開發(fā)資金有限，為使系統(tǒng)快速投入使用，節(jié)約開發(fā)時間與成本，一般采用敏捷開發(fā)（ASD）形式進行項目開發(fā)。但一方面ASD中的質(zhì)量需求（QRs）通常容易定義不清，并且由于人們大多關(guān)注于快速交付功能，導致該問題難以得到有效解決;另一方面很多中小型企業(yè)管理不規(guī)范，在需求描述上本身就不甚明確，反復更改需求的情況時有發(fā)生，因此有時不得不被迫忽略QRs。有研究表明，忽略QRs會極大地增加軟件開發(fā)與維護成本。如文獻報告稱，若在開發(fā)早期階段忽略了與質(zhì)量相關(guān)問題，導致系統(tǒng)質(zhì)量下降，則需要重新開發(fā)整個系統(tǒng)。雖然研究者們已提出一些解決方案，但對于小型開發(fā)團隊而言，這些解決方案花費的成本都是巨大的。

當前中小型企業(yè)管理系統(tǒng)通用性較強，通過工具搭建一個穩(wěn)定的敏捷開發(fā)環(huán)境，以及擁有一個適用于中小型企業(yè)軟件開發(fā)的模板，可極大地節(jié)省開發(fā)時間，對開發(fā)者（小型開發(fā)團隊）及使用者（中小型企業(yè)）都有很高的價值。模板使用Spring Boot作為開發(fā)框架，相比當前主流的SSME框架，無需繁瑣的xml配置。目前通常使用SpringBoot+thymeleaf進行開發(fā)，但thymeleaf不利于前后端分離。本文模板前端使用Vue框架與Element-UI桌面端組件庫，使用Axios以RESTful（Representational StateTransfer，將請求參數(shù)變成請求路徑）風格發(fā)起異步請求完成數(shù)據(jù)交互，并返還json數(shù)據(jù);通過Git、Jenkins以及遠程tomcat服務器實現(xiàn)持續(xù)集成、持續(xù)部署與持續(xù)交互;設(shè)置Redis為MySQL的二級緩存，以提高查詢效率。

1 需求分析

基于敏捷開發(fā)的信息管理系統(tǒng)有以下共同點：

（1）持續(xù)集成與持續(xù)部署。實現(xiàn)持續(xù)集成與持續(xù)部署是敏捷開發(fā)的基本要求，可讓項目快速進入測試階段，完成測試后可快速交付給客戶投入使用。

（2）數(shù)據(jù)安全與權(quán)限管理。數(shù)據(jù)安全可在公共方法類中實現(xiàn)，而權(quán)限管理則可通過設(shè)計角色與權(quán)限為多對多關(guān)系的管理模塊完成。

（3）基礎(chǔ)編碼模塊。不同企業(yè)具有不同業(yè)務流程，但大多數(shù)企業(yè)都會涉及各類編碼和BOM，因此設(shè)計一個完整的方案將基礎(chǔ)編碼模塊化，有利于減少開發(fā)時間。

（4）消息推送與實時通信。大多數(shù)信息管理系統(tǒng)都需實現(xiàn)消息推送或?qū)崟r通信功能，Ajax輪詢雖然能解決該問題，但代碼量龐大且不便于復用，因此WebSocket已逐漸成為實現(xiàn)消息推送或?qū)崟r通信的主流方法。

2 環(huán)境搭建與架構(gòu)設(shè)計

2.1 持續(xù)集成、持續(xù)部署及持續(xù)交付

搭建的模板實現(xiàn)了項目的持續(xù)集成、持續(xù)交付及持續(xù)部署。

持續(xù)集成通過Git實現(xiàn)，開發(fā)者根據(jù)功能模塊創(chuàng)建不同分支，并在分支上展開工作，每次更新都提交到相應分支，并將開發(fā)的內(nèi)容合并到master分支（主分支）上。若提交上線的分支中出現(xiàn)bug，需要緊急修復，為了不影響正在進行的后續(xù)開發(fā)工作，可找到已上線的版本分支，在該分支上再新建一個分支B，在B上修復bug后，將其分別合并到線上分支與正在進行后續(xù)開發(fā)的分支上，從而實現(xiàn)對尚在持續(xù)開發(fā)過程中線上版本bug的修復。

利用服務器中的ienkins實現(xiàn)持續(xù)部署，當每次代碼倉庫中的master分支發(fā)生變化時，都會由webhook通知jenkins將更新的代碼下載到服務器上。對于服務器端而言，webhook相當于一個觸發(fā)器。

部署設(shè)計上不整合前后端，將前端部署到Nginx代理服務器上，用戶訪問代理服務器，前端向后端發(fā)送的請求通過Nginx的反向代理傳輸?shù)胶蠖?。采用Nginx反向代理設(shè)計方式，為后續(xù)可能存在的分布式部署提供了便利。

2.2 分層設(shè)計

后端分層設(shè)計參照阿里巴巴Java開發(fā)分層思想，根據(jù)系統(tǒng)自身情況進行一定調(diào)整，如圖1所示。

具體分層如下：

（1）開放接口層：即Controller層，負責響應Post/Get/Put/Delete等請求，并返還數(shù)據(jù)。系統(tǒng)模板采用前后端分離開發(fā)方式，在Controller層，除進行網(wǎng)關(guān)安全控制與流量控制外，對外只暴露接口，具體的業(yè)務邏輯轉(zhuǎn)發(fā)至Service層進行處理。

（2）業(yè)務邏輯層：即Service層，接收Controller層轉(zhuǎn)發(fā)的具體業(yè)務邏輯并進行處理。

（3）通用處理層：即Manager層，將Service層中可復用的部分下放到該層，如緩存與加密方案、中間件通用處理，以及多個DAO層的組合復用等。

（4）數(shù)據(jù)持久層：即DAO（Data Access Objects）層，對底層的MySQL、Oracle等進行數(shù)據(jù)交互。在本系統(tǒng)模板中，主要是對Redis與MySQL進行交互。

2.3 Redis二級緩存

配置文件中開啟二級緩存，自定義類實現(xiàn)Mybatis的Cache接口。將所有實體類進行序列化，然后在Mapper中添加自定義cache功能。此后，Redis將SQL+條件+Hash等作為key值，并將查詢結(jié)果作為value。當請求中的所有參數(shù)都與key值中對應項符合時，便會使用Redis中的二級緩存。

3 通用方法與系統(tǒng)安全

3.1 統(tǒng)一返還類與公共方法類

統(tǒng)一返還類與公共方法類（通用處理）放置在通用業(yè)務處理層中。在進行前后端分離開發(fā)時，統(tǒng)一返還類必不可少。在統(tǒng)一返還類ResultBean中，data、code和msg分別返還數(shù)據(jù)、狀態(tài)碼和消息，并根據(jù)開發(fā)過程中的常見問題定義如無權(quán)限、登錄錯誤、操作成功、數(shù)據(jù)庫異常和一些已知錯誤等的狀態(tài)碼等。

在公共方法類中封裝的方法通常有時間戳獲取、算法加密、字符串生成、文件上傳下載方法等。此外，mybatis在執(zhí)行插入、刪除與修改功能時，默認返還操作記錄的條數(shù)。因此，本文在公共方法類中添加如下代碼，以減少大量重復代碼。

3.2 權(quán)限管理與數(shù)據(jù)安全

權(quán)限管理與數(shù)據(jù)安全調(diào)用Apache Shiro中的方法完成。大多數(shù)管理系統(tǒng)的權(quán)限模塊相似，以實現(xiàn)用戶與角色多對多、角色與權(quán)限多對多為設(shè)計準則。表結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖2所示。

設(shè)計中User僅有id和password兩個非空字段，后期可根據(jù)需求，利用外鍵關(guān)聯(lián)Staff/Customer等表靈活地對不同用戶實施權(quán)限管理。

在數(shù)據(jù)安全設(shè)計方面，對普通登錄進行驗證，以保證信息安全，并采用橢圓曲線加密算法對數(shù)據(jù)進行加密處理。當前端向后端提交數(shù)據(jù)時，前端發(fā)送的數(shù)據(jù)通過公鑰進行加密，以json字符串形式發(fā)送到后端接口，并在后端用私鑰進行解密。

對于一些涉密數(shù)據(jù)，由于Web端代碼可視，本文設(shè)計如圖3所示方案，以保證數(shù)據(jù)的安全性。

首先，前后端約定好一組密鑰對，其中前端保存該密鑰對的公鑰部分（pb₀），后端保存該密鑰對的私鑰部分（pv₀）。它們是由橢圓曲線加密算法生成的一組密鑰對，用于加密傳輸密鑰和請求等信息。同時在后端設(shè)置一個極短的有效時間t₀，用來保證由前端生成的用于加密后端發(fā)送的數(shù)據(jù)隨機密鑰對有有效期約束。

Stepl：在前端生成隨機的密鑰對（密鑰對包含一個公鑰（pb_t）和一個私鑰（pv_t）），同時截取時間戳t，將時間戳一密鑰對成對地存人到前端緩存中（考慮到密鑰長度，存人localStorage，而非Cookie）。

Step2：對身份信息、時間戳t及前端生成的公鑰（pb_t），用約定的公鑰（pb₀）進行加密。

Step3：發(fā)送請求，請求中包含已加密的上述信息。

Step4：后端通過約定的私鑰（pv₀）進行解密，驗證身份信息，校驗時間是否超過有效期。若未過有效期且身份信息合法，則響應前端請求，并使用由前端傳來的公鑰（pb_t）對將要發(fā)送到前端的數(shù)據(jù)進行加密，同時將z隨數(shù)據(jù)一起發(fā)送到前端。

Step5：前端獲取數(shù)據(jù)后，利用時間戳，在localStorage中查詢與該時間戳對應的私鑰（pv_t），對數(shù)據(jù)進行解密，同時刪除localStorage中與之對應的時間戳一密鑰對。

3.3 WebSocket實現(xiàn)推送或?qū)崟r通信

通過瀏覽器發(fā)出WebSocket連線請求，服務器回應，完成握手。只需一次握手，瀏覽器即與服務器形成快速通道，兩者便可進行數(shù)據(jù)傳送，該通訊為“雙全工”模式。打開連接后端代碼如下：

3.4 基礎(chǔ)編碼模塊

將常見的如崗位、學歷、性別、專業(yè)、院校、員3-3-號格式、物料編碼格式等編碼統(tǒng)一錄入到一個表（basic_coding）中，在表中添加type字段以區(qū)分是哪種編碼。

4 項目應用

青島某保潔公司需要快速開發(fā)一個管理系統(tǒng)，用于企業(yè)管理以及為員工派發(fā)工作任務。根據(jù)需求，將系統(tǒng)劃分為如下幾個模塊：

（1）用戶（員工）管理模塊。除管理員工基本信息外，還包括崗位變動、職務變動、部門變動、請銷假記錄、工作記錄以及員工位置定位幾個子模塊。

（2）任務模塊。主要實現(xiàn)任務信息發(fā)布、任務分解、任務分配、任務進展查詢4大功能。

（3）車輛管理模塊。車輛登記與車輛使用狀態(tài)記錄。

（4）物料管理模塊。對于保潔工具和物料統(tǒng)一進行管理，實現(xiàn)物料/工具出入庫記錄、物料消耗記錄、物料/工具供應管理、物料/工具庫存管理以及物料/工具損壞/維修記錄幾大功能。

（5）權(quán)限管理模塊。要求能自由地為所有用戶角色分配權(quán)限。

按照以上要求，使用模板在user表中添加外鍵staff_id與員工信息相關(guān)聯(lián)后，按需進行相關(guān)開發(fā)工作，開發(fā)過程比預計的3個月縮短了近1個月時間。

員工管理模塊如圖4所示（注：圖中數(shù)據(jù)為測試數(shù)據(jù)，不涉及真實信息）。

5 結(jié)語

本文結(jié)合常用的信息管理系統(tǒng)，設(shè)計并搭建了一個適用于敏捷開發(fā)的管理系統(tǒng)開發(fā)模板，采用Redis作為MySQL的二級緩存，極大地提高了系統(tǒng)查詢效率。模板中的權(quán)限管理模塊獨立、功能完善，而且即插即用，能在系統(tǒng)中設(shè)定不同權(quán)限、角色，從而使不同人員方便、安全地共享信息，達到既能分散操作，又能集中管理的目的。同時，該模板可擴展性強，配合Flutter可完成移動端開發(fā)。經(jīng)過實際系統(tǒng)開發(fā)測試，結(jié)果表明，該模板能極大地節(jié)省開發(fā)時間，但仍存在許多不足。如持續(xù)集成完成后缺乏對測試人員的通知，需要測試人員隨時跟進版本進行測試;采用前后端分離和Nginx導致前端代碼需要先上傳后編譯（前端源碼上傳到服務器后，再于服務器上進行編譯生成相應的html、JaVaScript和各種靜態(tài)文件）等，期望在后續(xù)開發(fā)中有更好的方案解決以上問題。