高等教育領(lǐng)域MIS系統(tǒng)構(gòu)件化開發(fā)方法研究

1、高等教育領(lǐng)域 MIS 系統(tǒng)構(gòu)件化開發(fā)方法研究摘要:快速高效地建設(shè)業(yè)務(wù)復(fù)雜、需求多變的管理信息系統(tǒng)一直是困擾高校的一大難題。通過高校領(lǐng)域分析,結(jié)合五層軟件體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)件技術(shù),自建構(gòu)件庫,采用構(gòu)件化開發(fā)方法組裝學(xué)校所需的各類管理信息系統(tǒng),并通過一個(gè)構(gòu)件組裝開發(fā)的實(shí)例表明該方法使得系統(tǒng)開發(fā)周期縮短、測試錯(cuò)誤減少,系統(tǒng)易于適應(yīng)環(huán)境和需求的改變。關(guān)鍵詞:MIS;軟件構(gòu)件;五層軟件體系結(jié)構(gòu);J2EE 平臺(tái)中圖法分類號(hào):TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AResearch on MIS System Component Development Method in the Filed ofHigher Educat

2、ionYANG Ying(Computer and Information Science Department, Fuyang Normal College,Fuyang 236041,China)Abstract: How to rapidly and efficiently build up a MIS that can workwith complicated business and meet frequently changing needs has beena sustained problem for colleges and universities.According to

3、 theanalysis through the colleges and universities and also through areal development example of a component assembly, using thecomponent-based development method to build up the various MIS,combined with five-tier software architecture and componenttechnology, self-built component libraries makes t

4、he systemdevelopment cycle time lessened, test error reduced and the system iseasier to adapt to the changing environment and needs.Key words:MIS;component;five-tier software architecture;J2EE platform1 引言在我國高等教育大眾化的背景下,高校的規(guī)模越來越大、業(yè)務(wù)相應(yīng)復(fù)雜化、需求變化也越來越頻繁,使得高等教育領(lǐng)域的信息化建設(shè)面臨更艱巨的挑戰(zhàn)。雖然我國高校的信息化建設(shè)經(jīng)歷了應(yīng)用建設(shè)-平臺(tái)建設(shè)-整體建

5、設(shè)等階段的發(fā)展1,但是目前仍然很少有很成功的模式可以快速高效地完成適合不同高校的信息化建設(shè)。就高校的不同業(yè)務(wù)部門 MIS 應(yīng)用軟件的開發(fā)和使用而言,依然困難重重。因此,如何快速高效生成適應(yīng)多變性的高等教育領(lǐng)域的 MIS 軟件系統(tǒng)依然意義重大。目前,針對(duì)特定領(lǐng)域、基于軟件體系結(jié)構(gòu)、通過軟件構(gòu)件復(fù)用技術(shù)組裝生成新的軟件系統(tǒng)得到了進(jìn)一步的實(shí)踐和發(fā)展,在文獻(xiàn)2中提出了 MIS 系統(tǒng)的生產(chǎn)可以是“以復(fù)用領(lǐng)域 MIS 可重用資產(chǎn)為基礎(chǔ)、以建造應(yīng)用 MIS 的軟件體系結(jié)構(gòu)為中心、以選擇適合的軟件構(gòu)件組裝系統(tǒng)為目標(biāo)”的構(gòu)件化軟件開發(fā)過程。在這一思想指導(dǎo)下,論文針對(duì)高等教育領(lǐng)域的 MIS 應(yīng)用軟件建設(shè),通過實(shí)踐

6、研究了該領(lǐng)域的軟件體系結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)件提取和構(gòu)件庫建立以及構(gòu)件組裝生成系統(tǒng)。2 以五層體系結(jié)構(gòu)為中心的高等教育領(lǐng)域 MIS 構(gòu)件化開發(fā)本著以建造 MIS 系統(tǒng)的軟件體系結(jié)構(gòu)為中心的原則,通過對(duì)對(duì)軟件體系結(jié)構(gòu)的深入研究和高等教育領(lǐng)域的領(lǐng)域需求分析,論文提供了五層軟件體系結(jié)構(gòu)模型(如圖 1)作為高等教育領(lǐng)域的領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)。該模型的每層為上一層提供服務(wù),并作為下一層的服務(wù)對(duì)象。層與層之間界限分明,責(zé)任明確。圖 1 面向構(gòu)件的高校領(lǐng)域 MIS 系統(tǒng)五層體系結(jié)構(gòu)模型在圖 1 中,應(yīng)用界面層由用戶界面構(gòu)件(User Interaction Component, 簡稱UIC)組成,是人機(jī)交互的接口,對(duì)應(yīng)于

7、用戶請求,并負(fù)責(zé)觸發(fā)業(yè)務(wù)事件以啟動(dòng)業(yè)務(wù)過程。業(yè)務(wù)過程層由業(yè)務(wù)過程構(gòu)件(Business Process Component,簡稱 BPC)和通用構(gòu)件(Common Component,簡稱 CC)組成,對(duì)應(yīng)于業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)重要的業(yè)務(wù)過程及相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)則;業(yè)務(wù)實(shí)體層由業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件(Business Entity Component,簡稱 BEC)和數(shù)據(jù)訪問構(gòu)件(Data Access Component,簡稱 DAC)組成,對(duì)應(yīng)于業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)重要的業(yè)務(wù)實(shí)體以及與數(shù)據(jù)庫的交互。這種設(shè)計(jì)將對(duì)數(shù)據(jù)庫的訪問從業(yè)務(wù)邏輯中獨(dú)立出來,降低了各層之間的耦合,有利于日后系統(tǒng)的變更擴(kuò)展。以上三層選用成熟的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn) EJB

8、構(gòu)件容器作為實(shí)現(xiàn)環(huán)境。中間件平臺(tái)層和 J2EE 軟件平臺(tái)層為以上三層提供構(gòu)件運(yùn)行環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施。2.1 應(yīng)用界面層應(yīng)用界面層的界面構(gòu)件服務(wù)能夠提供一個(gè)可視化接口,用來接收用戶請求和提供用戶所需的信息,本身不進(jìn)行任何業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理。當(dāng)用戶界面層需要修改時(shí),只須升級(jí)或改寫相應(yīng)的界面構(gòu)件,不影響其他層。對(duì)于大多數(shù)類似的用戶界面應(yīng)設(shè)計(jì)成可參數(shù)化或可配置的形式,以利于復(fù)用和擴(kuò)展。通用的用戶界面形式有可視化圖形顯示、菜單、報(bào)表等。在 JAVA 平臺(tái)下應(yīng)用界面層為流行的 B/S 風(fēng)格。用戶請求經(jīng)過諸如 HTTP 等協(xié)議與 Web 服務(wù)器進(jìn)行通訊。設(shè)計(jì)界面構(gòu)件通過 Web 腳本語言 JSP 頁面實(shí)現(xiàn)。2.2 業(yè)

9、務(wù)過程層業(yè)務(wù)過程層是模型的核心層,對(duì)應(yīng)于業(yè)務(wù)領(lǐng)域內(nèi)重要的業(yè)務(wù)過程及相關(guān)業(yè)務(wù)規(guī)則,封裝了系統(tǒng)中所有重要的業(yè)務(wù)邏輯和業(yè)務(wù)功能。從領(lǐng)域業(yè)務(wù)共性和提高復(fù)用性的角度出發(fā),在業(yè)務(wù)過程處理層上盡可能產(chǎn)生一些通用構(gòu)件,因此我們又將該層構(gòu)件分為兩類:業(yè)務(wù)過程構(gòu)件和通用構(gòu)件。以“高校進(jìn)修人員管理系統(tǒng)”為例,一般的業(yè)務(wù)過程構(gòu)件如:教工基本信息管理構(gòu)件、教工進(jìn)修申請管理構(gòu)件、教工進(jìn)修歷史信息管理構(gòu)件等;通用構(gòu)件如:通用查詢構(gòu)件、通用報(bào)表構(gòu)件、數(shù)據(jù)可視化構(gòu)件、用戶管理構(gòu)件、系統(tǒng)維護(hù)構(gòu)件等。其中,業(yè)務(wù)過程構(gòu)件會(huì)調(diào)用相關(guān)通用構(gòu)件,比如教工進(jìn)修歷史信息管理構(gòu)件需要調(diào)用查詢構(gòu)件進(jìn)行個(gè)人進(jìn)修信息的查詢。2.3 業(yè)務(wù)實(shí)體層業(yè)務(wù)實(shí)體

10、信息是領(lǐng)域?qū)＜以趩栴}空間及解決方案中關(guān)心和理解的實(shí)體數(shù)據(jù),是整個(gè) MIS 系統(tǒng)最重要的組成部分。業(yè)務(wù)實(shí)體層負(fù)責(zé)進(jìn)行實(shí)體數(shù)據(jù)的定義、訪問、更新和管理。業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫中的相應(yīng)數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)訪問構(gòu)件訪問業(yè)務(wù)實(shí)體方法使系統(tǒng)的業(yè)務(wù)實(shí)體能與底層的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。圖 2 為業(yè)務(wù)實(shí)體層各邏輯構(gòu)件交互操作的實(shí)現(xiàn)示意圖。圖 2 數(shù)據(jù)訪問構(gòu)件件交互操作的實(shí)現(xiàn)3 可復(fù)用構(gòu)件提取與自建構(gòu)件庫的管理五層軟件體系結(jié)構(gòu)作為體系結(jié)構(gòu)級(jí)的大粒度可復(fù)用構(gòu)件為軟件構(gòu)件開發(fā)提供了基本框架?；诒究蚣苓M(jìn)一步提取該領(lǐng)域的不同粒度、不同功能的可復(fù)用構(gòu)件,形成構(gòu)件庫進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范管理。業(yè)務(wù)處理過程和處理對(duì)象是整個(gè)系統(tǒng)的核心,因此重點(diǎn)討論

11、業(yè)務(wù)過程構(gòu)件和業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件的提取及接口設(shè)計(jì)。3.1 可復(fù)用構(gòu)件的提取可復(fù)用構(gòu)件的提取原則:(1) 以同類或相似領(lǐng)域應(yīng)用項(xiàng)目的共同需求為出發(fā)點(diǎn)。(2) 構(gòu)件的功能獨(dú)立性和可分解性。構(gòu)件的獨(dú)立性是指能滿足系統(tǒng)相應(yīng)粒度的功能和性能的需求,以系統(tǒng)的功能模塊為依據(jù);構(gòu)件的可分解性則指一個(gè)構(gòu)件可通過分解產(chǎn)生一組粒度較小的可復(fù)用構(gòu)件。(3) 構(gòu)件接口的可參數(shù)化。參數(shù)化的接口易于適應(yīng)系統(tǒng)的需求的改變和擴(kuò)展。3.1.1 業(yè)務(wù)過程構(gòu)件的提取與接口設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)過程構(gòu)件是對(duì)業(yè)務(wù)過程和業(yè)務(wù)規(guī)則的封裝,封裝起來的過程構(gòu)件要求既要滿足客觀系統(tǒng)業(yè)務(wù)需求,又要具備高內(nèi)聚、低耦合、易復(fù)用的特點(diǎn)。使用 UML 建模工具進(jìn)行設(shè)計(jì),業(yè)務(wù)過

12、程構(gòu)件的識(shí)別一般是從業(yè)務(wù)用例模型開始。業(yè)務(wù)用例之間主要有三種關(guān)系:包含關(guān)系(include)、擴(kuò)展關(guān)系(extend)和泛化關(guān)系(generalization)。根據(jù)用例模型中用例間的關(guān)系,采用聚類分析方法,按照設(shè)定的用例關(guān)系的關(guān)聯(lián)值,計(jì)算業(yè)務(wù)用例模型中用例之間的聯(lián)系緊密程度,關(guān)聯(lián)值越大,表明兩個(gè)業(yè)務(wù)用例的聯(lián)系越緊密,將聯(lián)系緊密的業(yè)務(wù)用例放于一個(gè)業(yè)務(wù)過程構(gòu)件內(nèi)3。按此方法可獲取 MIS 系統(tǒng)的業(yè)務(wù)過程構(gòu)件。設(shè)計(jì)過程構(gòu)件接口就是設(shè)計(jì)出一組可準(zhǔn)確表達(dá)構(gòu)件功能的相關(guān)操作。 過程構(gòu)件對(duì)應(yīng)著業(yè)務(wù)用例,業(yè)務(wù)用例內(nèi)部實(shí)現(xiàn)通常采用活動(dòng)圖來描述,過程構(gòu)件的接口定義應(yīng)該能夠表達(dá)出整個(gè)活動(dòng)圖描述的業(yè)務(wù)流程。對(duì)活動(dòng)圖

13、中包含的各種圖元進(jìn)行分析,將每個(gè)“活動(dòng)”圖元映射為一個(gè)操作,最后將識(shí)別出的所有操作合并為過程構(gòu)件的一個(gè)接口。如果存在若干個(gè)活動(dòng)必須滿足一個(gè)事務(wù)完整性要求,可將它們合并為一個(gè)操作3。這種設(shè)計(jì)方法使構(gòu)件接口上的操作與業(yè)務(wù)模型中的業(yè)務(wù)活動(dòng)得以直接對(duì)應(yīng),提供了客觀世界與軟件系統(tǒng)之間的可追溯性。3.1.2 業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件的提取與接口設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件的識(shí)別是從系統(tǒng)的業(yè)務(wù)實(shí)體模型開始的,由業(yè)務(wù)實(shí)體模設(shè)計(jì)概念數(shù)據(jù)模型,進(jìn)一步進(jìn)行類圖的設(shè)計(jì),類圖建立了系統(tǒng)中的主要實(shí)體和實(shí)體之間的相互關(guān)系。根據(jù)類圖中描述的實(shí)體及相互之間的關(guān)系,確定主要實(shí)體類,計(jì)算實(shí)體間的關(guān)聯(lián)值,根據(jù)關(guān)聯(lián)值的大小確定將聯(lián)系緊密的實(shí)體類組合在一起,識(shí)

14、別為一個(gè)實(shí)體構(gòu)件。業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件的主要功能是為上一層的業(yè)務(wù)過程構(gòu)件提供數(shù)據(jù)信息。因此,實(shí)體構(gòu)件的接口設(shè)計(jì)依賴于業(yè)務(wù)過程構(gòu)件對(duì)業(yè)務(wù)信息的需求。設(shè)計(jì)實(shí)體構(gòu)件接口可按如下方法進(jìn)行:(1) 針對(duì)過程構(gòu)件接口的每個(gè)操作的功能,設(shè)計(jì)過程構(gòu)件與實(shí)體構(gòu)件之間的交互圖,采用“消息”方式來表達(dá)構(gòu)件交互。(2) 將構(gòu)件之間的每個(gè)消息調(diào)用轉(zhuǎn)換成接收該消息的實(shí)體構(gòu)件的一個(gè)操作。(3) 將多個(gè)構(gòu)件交互圖中獲得的所有操作匯總起來,消除沖突,獲得最終的實(shí)體構(gòu)件的操作集。(4) 為每個(gè)實(shí)體構(gòu)件定義一個(gè)接口,將該實(shí)體構(gòu)件的所有操作放入該接口中3。3.2 自建構(gòu)件庫的管理基于領(lǐng)域分析和再工程、利用 UML 技術(shù)和 JAVA 開發(fā)工具

15、提取并開發(fā)了可復(fù)用構(gòu)件,形成構(gòu)件庫進(jìn)行統(tǒng)一管理。構(gòu)件庫管理主要表現(xiàn)為構(gòu)件入庫與管理。在自建構(gòu)件庫中主要存儲(chǔ)構(gòu)件實(shí)體和相應(yīng)的構(gòu)件描述信息。構(gòu)件實(shí)體庫提供構(gòu)件下載,構(gòu)件描述信息庫提供構(gòu)件實(shí)體的描述信息,方便構(gòu)件查找。目前,構(gòu)件庫組織管理的策略很多,較成熟和實(shí)用的方法是刻面分類法,比如,青鳥構(gòu)件庫管理中采用的 5 元組刻面(使用環(huán)境、應(yīng)用領(lǐng)域、功能、抽象層次和表示方法)分類描述方法。參照青鳥構(gòu)件庫登記表和文獻(xiàn)4中的軟構(gòu)件描述模型,針對(duì)高校領(lǐng)域和五層軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件化開發(fā),對(duì)自建構(gòu)件庫的分類描述通過兩個(gè)數(shù)據(jù)表來組織:一是構(gòu)件復(fù)用分類信息表,為查找構(gòu)件提供主要信息;一是構(gòu)件基本信息表,提供了有關(guān)構(gòu)件描

16、述的輔助信息。構(gòu)件復(fù)用分類信息表中屬性有:構(gòu)件唯一標(biāo)識(shí)符、功能、接口、內(nèi)部構(gòu)件組成、外部關(guān)聯(lián)構(gòu)件、構(gòu)件類型(分別為實(shí)體層構(gòu)件、業(yè)務(wù)過程層構(gòu)件、用戶界面層構(gòu)件)、構(gòu)件實(shí)體存放路徑等。構(gòu)件基本信息表中屬性有:構(gòu)件唯一標(biāo)識(shí)符、構(gòu)件名稱、制作者、制作日期、入庫日期、 版本號(hào)、使用文檔、創(chuàng)作工具等。兩表通過構(gòu)件唯一標(biāo)識(shí)符連接。4 一個(gè)構(gòu)件組裝生成系統(tǒng)的實(shí)例基于軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)件化組裝開發(fā)的重點(diǎn)是獲取系統(tǒng)基于構(gòu)件描述的軟件體系結(jié)構(gòu),這個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)每一部分所支持的主要角色提供系統(tǒng)行為的邏輯視圖5。按照上述五層軟件體系結(jié)構(gòu)模型和構(gòu)件的提取方法,以“高校進(jìn)修人員管理系統(tǒng)” 的構(gòu)件化開發(fā)進(jìn)修實(shí)例說明。通

17、過分析,將系統(tǒng)角色定義為普通用戶(教工)和進(jìn)修管理員(高校進(jìn)修工作的管理者)兩類,確定系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)過程構(gòu)件為:教工基本信息管理、進(jìn)修信息公告管理、教工進(jìn)修申請管理、進(jìn)修中教工管理、教工進(jìn)修歷史信息管理等。系統(tǒng)的業(yè)務(wù)實(shí)體構(gòu)件主要有:教師基本信息、進(jìn)修單位信息、進(jìn)修申請信息、進(jìn)修中信息反饋、進(jìn)修信息公告和教工進(jìn)修歷史信息等。粒度較小的通用構(gòu)件和數(shù)據(jù)訪問構(gòu)件以及系統(tǒng)構(gòu)件就不一一列出。“高校進(jìn)修人員管理系統(tǒng)” 的邏輯軟件體系結(jié)構(gòu)視圖如圖 3。圖 3 “高校進(jìn)修人員管理系統(tǒng)”的構(gòu)件描述的軟件體系結(jié)構(gòu)依照上述提供的構(gòu)件軟件體系結(jié)構(gòu),進(jìn)一步細(xì)化構(gòu)件間的接口定義,在自建構(gòu)件庫中檢索匹配的構(gòu)件實(shí)現(xiàn)。構(gòu)件實(shí)現(xiàn)是

18、使用 Java 語言,把構(gòu)件包裝成 EJB。使用 Java 開發(fā)工具實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程邏輯。數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)由使用 JDBC 接口的 SQLServer 2005 支持。構(gòu)件組裝是在 J2EE 框架下按照構(gòu)件軟件體系結(jié)構(gòu)分別將JSP 頁面和 EJB 構(gòu)件部署于 Web 容器和 EJB 容器中。EJB 構(gòu)件的部署是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,要注意各構(gòu)件之間的關(guān)聯(lián)以及配置文件和資源文件的安排,并通過編寫測試用例進(jìn)行全面測試以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行6。5 結(jié)束語盡管本文提供的高校領(lǐng)域 MIS 系統(tǒng)的構(gòu)件化開發(fā)具有相對(duì)局限性,比如,局限于高等教育領(lǐng)域、基于 JAVA 的環(huán)境、構(gòu)件庫的創(chuàng)建和管理相對(duì)簡單等,但是對(duì)該領(lǐng)域 MIS 系統(tǒng)的快速建構(gòu)有著一定的價(jià)值和推廣作用。參考文獻(xiàn):1 許鑫,蘇新宇.新一代高校數(shù)字化校園建設(shè)J.現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù),2005,1:48-55.2 楊穎,袁兆山.領(lǐng)域 MIS 應(yīng)用軟件“工廠”化開發(fā)過程研究J .阜陽師范學(xué)