基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)姓名孟禹申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士專業(yè)軟件工程指導(dǎo)教師李明楚20081109大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文摘要隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教育領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的考試方式正面臨著重大的變革，而利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行考試則是一種先進(jìn)的考試方式，它有很多傳統(tǒng)考試所不具有的優(yōu)越性。它不但可以節(jié)省大量的人力、物力，還可以提高考試的效率和質(zhì)量。本文構(gòu)建了一個(gè)基于BS多層結(jié)構(gòu)的、以JSP技術(shù)和SQL后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)的在線考試系統(tǒng)。同時(shí)，論文立足于面向?qū)ο蟮目梢暬?，?yīng)用UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言對(duì)網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能等要素進(jìn)行了可視化描述，并為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段建立了可視化模型。本文還對(duì)考試系統(tǒng)中的自動(dòng)組卷算法進(jìn)行了詳細(xì)的描述。網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)主要具備以下功能考生信息管理、試題庫(kù)管理、在線考試、計(jì)算機(jī)自動(dòng)閱卷等功能。具有六個(gè)特點(diǎn)一是實(shí)現(xiàn)題庫(kù)數(shù)字化。將試題輸入計(jì)算機(jī)，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)對(duì)試題庫(kù)進(jìn)行管理，便于實(shí)現(xiàn)試題的保存、分類、檢索和制作試卷。二是隨機(jī)自動(dòng)生成試卷。按照教師制定的組卷策略隨機(jī)生成試卷，提高了出卷效率和質(zhì)量。同時(shí)避免考前的試題泄密，確?？荚嚬侠?。三是題庫(kù)適時(shí)更新。教師可以根據(jù)對(duì)考試結(jié)果的評(píng)估和分析，或者根據(jù)考試對(duì)象，對(duì)試題庫(kù)進(jìn)行增加、刪除、修改、更新，增強(qiáng)了題庫(kù)的生命力。四是有效保存考試數(shù)據(jù)?？忌脑嚲怼⒖荚嚦煽?jī)都存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便評(píng)閱試卷，提高判卷的準(zhǔn)確度，使考試過(guò)程規(guī)范化。五是加強(qiáng)安全性控制。題庫(kù)的編輯、修改，試卷的查詢、考試成績(jī)的查詢，都需要進(jìn)行身份驗(yàn)證。六是使用方便快捷。計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)提供了方便的考試環(huán)境，既節(jié)省了印刷試卷的成本，又減輕了教師批卷的負(fù)擔(dān)。關(guān)鍵詞考試系統(tǒng)；組卷；自動(dòng)閱卷基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)THEDESIGNANDIMPLEMENTATIONOFEXAMINATIONSYSTEMBASEDONWEBABSTRACTWITHTHEWIDERAPPLICATIONSOFTHENETWORKTECHNOLOGYINTHE6ELDOFEDUCATION,THETRADITIONALWAYOFEXAMINATIONSISFACINGMAJORCHANGES，ANDTHEUSEOFTHEINTERACTTOCONDUCTEXAMINATIONISALLADVANCEDWAYOFEXAMINATION,ITHASALOTOFADVANTAGESOVERTHETRADITIONALEXAMINATIONITCANNOTONLYSAVEALOTOFMANPOWER,MATERIAL，BUTALSOTOIMPROVETHEEFFICIENCYANDQUALITYOFTHEEXAMINATIONINTHISPAPEL“，THEARTICLEDISCUSSEDTHEMETHODOFTHEREALIZINGOFTHEONLINEEXAMINATIONSYSTEMWHIELLISABSMULTI1AYERSTRUCTUREDANDBASEDONTHEJSPANDSQLDATABASETECHNOLOGYTHEPAPERAPPLIESUMLTOCONSTRUCTMODELFROMTHESYSTEMSTRUCTUREPROCESSANDFUNCTION,DESCRIBINGTHEPROCESSFROMMODELING,DESIGNMODELINGTOIMPLEMENTMODELINGANDTHEPAPERDESCRIBESTHEALGORITHMOFAUTOGENERATINGTESTPAPERINDETAILNETWORKTESTSYSTEMSHAVETHEFOLLOWINGFUNCTIONSINFORMATIONMANAGEMENTCANDIDATES，THETESTLIBRARYMANAGEMENT,OILLINEEXAMINATIONS，THECOMPUTERAUTOMATICALLYSCORINGFUNCTIONSHAVESIXCHARACTERISTICSFIRST,THEREALIZATIONOFTHENUMBEROFQUESTIONSQUESTIONSWILLBEENTEREDINTOTHECOMPUTER,USINGDATABASETECHNOLOGYTOTHETESTLIBRARYMANAGEMENT，TOFACILITATETHEREALIZATIONOFTHEQUESTIONSPRESERVATION,CLASSIFICATION,RETRIEVALANDPRODUCTIONOFPAPERSNLESECONDISAUTOMATICALLYGENERATEDRANDOMPAPERSTEACHERSINACCORDANCEWITHTHEDEVELOPMENTOFTHETESTPAPERRANDOMLYGENERATEDSTRATEGYPAPERS，THEVOLUMEINCREASEDE銜CIENCYANDQUALITYATTHESAMETIMETOAVOIDATESTOFTHELEAKTESTTOENSRREAFAIRANDRATIONALEXAMINATION11柵THEBANKUPDATEDINATIMELYMANNERTEACHERSCANBEBASEDONTHERESULTSOFTHEEXAMINATIONANDASSESSMENTOFTHEANALYSISOREXAMINATIONINACCORDANTEWITHTHETARGET,THETESTFORTHETREASURYTOADD，DELETE，MODIFY，UPDATEANDENHANCETHEVITALITYOFTHEBANKTHEFOURTHISTOPRESERVEANEFFECFIVETESTDATACANDIDATESOFTHEPAPERS，EXAMINATIONRESULTSARESTOREDINTHEDATABASETOFACILITATETHEMARKINGEXAMINATIONPAPERS，MARKINGTOIMPROVETHEACCURACY，SOTHATTHEPROCESSOFSTANDARDIZEDTESTS111EFIFULISTOSTRENGTHENTHESECURITYCONTR01NEBANKEDITING,REVISION,THEPAPERSINQUIRY,THEEXAMINATIONRESULTSOFTHEINQUIRYWILLREQUIREALLTHENTICATIONSIXISCONVENIENTEXAMINATIONOFTHECOMPUTERSYSTEMTOFACILITATETHEEXAMINATIONOFTHEENVIRONMENT，NOTONLYSAVESTHECOSTOFPRINTINGPAPERS，BUTALSOTOREDUCET11EBURDENONTEACHERKEYWORDSEXAMINATIONSYSTEM；GENERATINGTESTPAPER；AUTOMARKINGTESTPAPERII大連理工大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明作者鄭重聲明所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行研究工作所取得的成果。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用內(nèi)容和致謝的地方外，本論文不包含其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表的研究成果，也不包含其他已申請(qǐng)學(xué)位或其他用途使用過(guò)的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。若有不實(shí)之處，本人愿意承擔(dān)相關(guān)法律責(zé)任。學(xué)位論文題目基王遺籩簋洼鮑耋達(dá)丕統(tǒng)鮑遮讓皇塞麴作者簽名K丕顯日期竺圣年二二月蘭日大連理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文大連理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于大連理工大學(xué)，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有權(quán)保留論文并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。學(xué)位論文題目基王羹籩篡洼鮑耋達(dá)丕統(tǒng)鮑遮I土生塞趣作者簽名魚(yú)。日期蘭年L月二二日導(dǎo)師簽名益睦蕉一；日期至三竺年蘭月旦日大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文1緒論1。1論文的選題背景和研究意義考試一直是學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中最重要的環(huán)節(jié)之一，其主要的宗旨在于檢測(cè)知識(shí)水平。傳統(tǒng)的考試都是采用紙、筆為介質(zhì)的手工考試方式1】，即使在目前，這種傳統(tǒng)的考試方式仍然廣泛使用。但是，隨著教學(xué)手段的不斷發(fā)展，考試的類型和要求也隨之不斷提高，每逢考試，學(xué)?；ㄙM(fèi)大量的人力和物力去組織考試。而在考試結(jié)束后，對(duì)大量考生的考試成績(jī)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，也是一件十分煩瑣并且容易出錯(cuò)的事情。還有，采用傳統(tǒng)的考試方式，試卷的反饋能力弱，試題的選擇也具有較大的隨意性，試卷的難度、區(qū)分度等指標(biāo)也難以估算。成績(jī)分析也僅僅停留在平均分、及格率等表面層次上，更難以統(tǒng)計(jì)出學(xué)生對(duì)各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度并以此發(fā)現(xiàn)教師在教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)。而且，即便統(tǒng)計(jì)出成績(jī)之后，學(xué)生為查看成績(jī)給教師和教務(wù)部門(mén)找的麻煩也不少，因此傳統(tǒng)的考試方式己經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代考試的需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和普及，特別是INTERNET的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，將分布在世界各地的各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)用戶連接在一起，使人們可以方便地通過(guò)共同的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，在不同的網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)間交換數(shù)據(jù)。近年來(lái)，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育作為現(xiàn)代教育技術(shù)的形式，給傳統(tǒng)的教育思想和技術(shù)帶來(lái)了革命性的變革，己成為建設(shè)學(xué)習(xí)型社會(huì)，推動(dòng)教育信息化進(jìn)程的必然要求【21。它可以最大限度地利用各種資源，將各個(gè)學(xué)校的優(yōu)勢(shì)教育資源、優(yōu)秀的教師、最好的教學(xué)成果通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳播到四面八方，使任何人、在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、從任何章節(jié)開(kāi)始、學(xué)習(xí)任何課程，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)提供了必要條件，同時(shí)也需要提供相應(yīng)的測(cè)試或考試系統(tǒng)以檢測(cè)學(xué)習(xí)的成效。這些都使得考試的手段和媒介發(fā)生著革命性的變化，傳統(tǒng)的考試方式和手段正面臨著強(qiáng)烈的沖擊。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)逐漸滲入社會(huì)生活各個(gè)層面的今天，傳統(tǒng)的考試方式也面臨著變革，而網(wǎng)絡(luò)考試則是一個(gè)很重要的方向?；赪EB技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)是一種先進(jìn)的考試方式，它比傳統(tǒng)的考試方式更具優(yōu)越性1考試形式靈活多樣。借助因特網(wǎng)進(jìn)行考試，既可以在本地進(jìn)行，也可以在異地進(jìn)行，大大拓展了考試的靈活性。同時(shí)考試不受時(shí)間和空間的限制。2節(jié)約考試成本。基于WEB技術(shù)的在線式考試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化，不需要印刷試卷，可以節(jié)省大量的人力、物力和財(cái)力。3數(shù)字化的試題庫(kù)。在建立試題庫(kù)時(shí)，將課程考試的題目按要求錄入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，既利于長(zhǎng)期保存，減少老師重復(fù)翻查資料進(jìn)行出題的工作；又能夠試題庫(kù)進(jìn)行科學(xué)的管基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)理，便于對(duì)考試內(nèi)容進(jìn)行分類、檢索，為編制試卷提供了高效率和低成本的手段；教師還可以依據(jù)考試的分析結(jié)果，及時(shí)對(duì)試題庫(kù)進(jìn)行增加、刪除、修改、更新，增強(qiáng)了題庫(kù)的生命力。4考試系統(tǒng)安全高效。試題內(nèi)容、考試答案存放在服務(wù)器中，考生需通過(guò)身份驗(yàn)證才能夠使用考試系統(tǒng)，這樣考試的公平性、答案的安全性可以得到有效的保證。同時(shí)題庫(kù)的編輯、修改，試卷的查詢、考試成績(jī)的查詢，都需要進(jìn)行身份驗(yàn)證。5自動(dòng)判卷快捷準(zhǔn)確?？荚囅到y(tǒng)采用大量標(biāo)準(zhǔn)化試題，便于計(jì)算機(jī)根據(jù)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)評(píng)分，無(wú)需人工閱卷，減輕了教師改卷的負(fù)擔(dān)，提高了閱卷的效率和準(zhǔn)確度【31，避免了人工判卷時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)判、漏判和分?jǐn)?shù)計(jì)算錯(cuò)誤等情況，使考試過(guò)程更加規(guī)范化。還可以直接把成績(jī)送到數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、排序等操作。與此同時(shí)，由于辦學(xué)規(guī)模的擴(kuò)大，目前普通高校普遍存在師資力量不足的現(xiàn)象教師工作量大，將大部分精力放在上課、作業(yè)、考試上，難以抽出更多的時(shí)間提高自身素質(zhì)或進(jìn)行教改和科研工作。同時(shí)，作為新形勢(shì)下教學(xué)方法和考試方法的數(shù)字化改革，改變傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程的考試手段具有重要意義141I1，2論文的主要內(nèi)容本論文的主要內(nèi)容是遠(yuǎn)程考試系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)。采用了面向?qū)ο蠓治雠c設(shè)計(jì)的思想，使用UML統(tǒng)一建模語(yǔ)言對(duì)遠(yuǎn)程考試系統(tǒng)建模，研究和開(kāi)發(fā)了適宜于本項(xiàng)目特點(diǎn)的基于BS模式的網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)。論文共分六章，闡述了該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)方案。并對(duì)該系統(tǒng)所采用的相關(guān)技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。第一章論述了考試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)背景及現(xiàn)實(shí)意義。第二章簡(jiǎn)要介紹了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中所用到的各項(xiàng)技術(shù)，如JSP、UML方面的相關(guān)知識(shí)。第三章為考試系統(tǒng)的需求分析，分析了考試系統(tǒng)的功能需求，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了用例建模。第四章對(duì)考試系統(tǒng)中的各主要功能及數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。第五章詳細(xì)介紹了系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，即基于遺傳算法的自動(dòng)組卷算法。第六章是在線考試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，并以系統(tǒng)中的幾項(xiàng)主要功能為例，詳細(xì)介紹了其工作原理及工作流程。一2一大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中的相關(guān)技術(shù)介紹21統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)過(guò)程，為了更好的理解整個(gè)軟件系統(tǒng)，需要建立系統(tǒng)模型。統(tǒng)一建模語(yǔ)言UNIFIEDMODELINGLANGUAGE，UML56是一種用來(lái)繪制軟件藍(lán)圖的標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言。通過(guò)UML可以對(duì)軟件制品進(jìn)行可視化、詳述、構(gòu)造和文檔化。從企業(yè)信息系統(tǒng)到基于WEB的分布式應(yīng)用，甚至對(duì)于嚴(yán)格的實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)，都可以通過(guò)UML進(jìn)行建模。這種建模語(yǔ)言得到了“UML伙伴聯(lián)盟“的應(yīng)用與反饋，并得到工業(yè)界的廣泛支持，由OMG組織OBJEZTMANAGEMENTGROUP采納作為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)【7】O目前，OMG組織己經(jīng)將UML作為公共可得到的規(guī)格說(shuō)明提交給國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織INTERNATIONALORGANIZATIONFORSTANDARDIZATION，ISO進(jìn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化，UML即將成為信息技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)引。211UML的概念模型為了理解UML，需要形成一個(gè)語(yǔ)言的概念模型。切L包括三個(gè)主要要素UML的基本構(gòu)建塊、支配這些構(gòu)建塊放在一起的規(guī)則和一些運(yùn)用于整個(gè)UML的公共機(jī)制。這三部分構(gòu)成了UML的概念模型【9】。1UML的基本構(gòu)建塊UML的詞匯表中包括三種構(gòu)建塊事物、關(guān)系和圖。事物是模型中最有代表性成分的抽象，關(guān)系把事物結(jié)合在一起，圖聚集相關(guān)的事物。UML中事物可分為四種結(jié)構(gòu)事物、行為事物、分組事物、注釋事物。結(jié)構(gòu)事物結(jié)構(gòu)事物通常是UML模型中的靜態(tài)部分，描述概念或物理元素。主要包括以下七種類、接口、協(xié)作、用例、主動(dòng)類、構(gòu)件和節(jié)點(diǎn)。類是對(duì)一組具有相同屬性、相同操作、相同關(guān)系和相同語(yǔ)義的對(duì)象的描述。一個(gè)類實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)接口。接口描述一個(gè)類或構(gòu)件的一個(gè)服務(wù)的操作集。協(xié)作定義一個(gè)交互，它是由一組共同工作以提供某協(xié)作行為的角色和其他元素構(gòu)成的一個(gè)群體，這些協(xié)作行為大于所有元素的各自行為的總和。用例是對(duì)一組動(dòng)作序列的描述。主動(dòng)類是一個(gè)類，它的對(duì)象至少擁有一個(gè)線程或進(jìn)程。構(gòu)件是系統(tǒng)中物理的、可替代的部件，它遵循且提供一組接口的實(shí)現(xiàn)。節(jié)點(diǎn)是在運(yùn)行時(shí)存在的物理元素，它表示一種可計(jì)算的資源，至少有一些記憶能力和處理能力?；谶z傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)行為事物行為事物是UML模型的動(dòng)態(tài)部分，描述跨時(shí)間和空間的行為，主要包括交互和狀態(tài)機(jī)。交互描述的是在特定語(yǔ)境中共同完成1定任務(wù)的一組對(duì)象之間消息的交換。狀態(tài)機(jī)描述一個(gè)對(duì)象或一個(gè)交互在生命期內(nèi)響應(yīng)事件所經(jīng)歷的狀態(tài)序列。分組事物分組事物是UML模型的組織部分。在所有的分組事物中，最主要的分組事物是包。包是把元素組織成組的一種機(jī)制。結(jié)構(gòu)事物、行為事物甚至其他的分組事物都可以組合成包。注釋事物注釋事物是UML模型的解釋部分。這些注釋事物用來(lái)描述、說(shuō)明和標(biāo)注模型的任何元素。在UML中主要有四種關(guān)系依賴、關(guān)聯(lián)、泛化和實(shí)現(xiàn)。依賴是兩個(gè)事物間的語(yǔ)義關(guān)系，表示其中一個(gè)事物獨(dú)立事物發(fā)生變化會(huì)影響另一個(gè)事物依賴事物。關(guān)聯(lián)是一種結(jié)構(gòu)關(guān)系，它描述一組鏈，即對(duì)象之間的連接。聚合描述了整體和部分之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。泛化是一種特殊一般關(guān)系，特殊子元素的對(duì)象可替代一般元素父元素的對(duì)象。實(shí)現(xiàn)是指一個(gè)類定義一個(gè)操作接口，而另一個(gè)類實(shí)現(xiàn)這個(gè)操作接口的這樣一種關(guān)系。在UML中包括九種圖類圖、對(duì)象圖、用例圖、順序圖、協(xié)作圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、構(gòu)件圖和實(shí)施副10。111。類圖CLASSDIAGRAM展現(xiàn)一組對(duì)象、接口、協(xié)作和它們之間的關(guān)系，是UML建模中最常見(jiàn)的圖。對(duì)象圖OBJECTDIAGRAM展現(xiàn)一組對(duì)象以及它們之間的關(guān)系，用以說(shuō)明類圖中所反應(yīng)的事物實(shí)例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和靜態(tài)快照。對(duì)象圖表達(dá)系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)視圖或靜態(tài)過(guò)程視圖，除了現(xiàn)實(shí)和原型方面的因素外，它與類圖作用是相同的。用例圖USECASEDIAGRAM展現(xiàn)一組用例、參與者一種特殊的類及其之間的關(guān)系?？梢杂糜美龍D描述系統(tǒng)的靜態(tài)使用情況。在對(duì)系統(tǒng)行為組織和建模方面，用例圖是相當(dāng)重要的。順序圖SEQUEILCEDIAGRAM和協(xié)作圖COLLABORATIONDIAGRAM統(tǒng)稱為交互圖INTERACTIONDIAGRAM，交互圖展現(xiàn)了一種交互，它由一組對(duì)象及其之間的關(guān)系組成，包括在它們之間可能發(fā)送的信息。其中，順序圖SEQUEILCEDIAGRAM是一種強(qiáng)調(diào)消息的時(shí)間順序的交互圖，而協(xié)作圖COLLABORATIONDIAGRAM強(qiáng)調(diào)收發(fā)信息的對(duì)象的結(jié)構(gòu)組織。順序圖和防作圖是同構(gòu)的，這意味著它們是可以相互轉(zhuǎn)換的。狀態(tài)圖STATEDIAGRAM展現(xiàn)一個(gè)狀態(tài)機(jī)，它由狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、事件和活動(dòng)組成。一4一大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文活動(dòng)圖ACTIVITYDIAGRAM顯示了系統(tǒng)中從活動(dòng)到活動(dòng)的流，它對(duì)于系統(tǒng)的功能建模特別重要，強(qiáng)調(diào)對(duì)象間的控制流程。組件圖COMPONENTDIAGRAM展現(xiàn)了一組構(gòu)件之間的組織和依賴關(guān)系。配置圖DEPLOYMENTDIAGRAM展現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)處理節(jié)點(diǎn)以及其中的構(gòu)件的配置。需要說(shuō)明的是UML并不限定僅使用以上9種圖，開(kāi)發(fā)工具可以提供符合UML語(yǔ)義的其他種類的圖，但到目前為止，這9種圖在實(shí)際應(yīng)用中是最常用的。使用這9種圖能基本實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的建模問(wèn)題。F2UML規(guī)則UML用于描述事物的語(yǔ)義規(guī)則分別是為事物、關(guān)系和圖命名給一個(gè)名字以特定含義的語(yǔ)境，即范圍；怎樣使用或看見(jiàn)名字，即可見(jiàn)性；事物如何正確、一致地相互聯(lián)系，既完整性；運(yùn)行或模擬動(dòng)態(tài)模型的含義是什么，即執(zhí)行。另外，UML還允許在一定的階段隱藏模型的某些元素、遺漏某些元素以及保證模型的完整性，但模型逐步地要達(dá)到完整和一致。在軟件開(kāi)發(fā)的生命周期內(nèi)，隨著系統(tǒng)細(xì)節(jié)的展開(kāi)和變動(dòng)，不可避免地要出現(xiàn)一些不太規(guī)范的模型。UML的規(guī)則鼓勵(lì)你專注于最重要的分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)問(wèn)題。這些問(wèn)題將促使模型隨時(shí)間的推移而具有良好的結(jié)構(gòu)。3UML的公共機(jī)制有四種在整個(gè)UML語(yǔ)言中一致應(yīng)用的機(jī)制，使該語(yǔ)言變得較為簡(jiǎn)單。這四種機(jī)制是規(guī)格說(shuō)明、修飾、通用劃分和擴(kuò)展機(jī)制。212IIML的建模機(jī)制從應(yīng)用的角度看，當(dāng)采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，首先是描述；其次根據(jù)需求建立系統(tǒng)的靜態(tài)模型，以構(gòu)造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；第三步是描述系統(tǒng)的行為，其中在第一步與第二步中所建立的模型都是靜態(tài)的，包括用例圖、類圖、對(duì)象圖、構(gòu)件圖和實(shí)施圖等5個(gè)圖形，是標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的靜態(tài)建模機(jī)制。其中第三步中所建立的模型或者可以執(zhí)行，或者表示執(zhí)行時(shí)的時(shí)序狀態(tài)或交互關(guān)系。它包括狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、順序圖和合作圖等四個(gè)圖形，是標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的動(dòng)態(tài)建模機(jī)制。因此，標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML的主要內(nèi)容也可以歸納為靜態(tài)建模機(jī)制和動(dòng)態(tài)建模機(jī)制兩大類121。1靜態(tài)建模機(jī)制任何建模語(yǔ)言都以靜態(tài)建模機(jī)制為基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言UML也不例外UML的靜態(tài)建模機(jī)制包括用例圖USECASEDIAGRAM、類圖CLASSDIAGRAM、對(duì)象圖OBJECTDIAGRAM、包PACKAGE、構(gòu)件圖COMPONENTDIAGRAM和實(shí)施圖DEPLOYMENTDIAGRAM。基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)用例圖用例圖展現(xiàn)了一組用例、參與者以及它們之間的關(guān)系。可以用用例圖描述系統(tǒng)的靜態(tài)使用情況。在對(duì)系統(tǒng)行為組織和建模方面，用例圖是相當(dāng)重要的。類圖類圖展現(xiàn)了一組類、接口和協(xié)作及它們間的關(guān)系，在建模中所建立的最常見(jiàn)的圖就是類圖。用類圖說(shuō)明系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)視圖，包含主動(dòng)類的類圖一專注于系統(tǒng)的靜態(tài)進(jìn)程視圖。系統(tǒng)可有多個(gè)類圖，單個(gè)類圖僅表達(dá)了系統(tǒng)的一個(gè)方面。要在高層給出類的主要職責(zé)，在低層給出類的屬性和操作。對(duì)象圖對(duì)象圖展示了一組對(duì)象及它們間的關(guān)系，用對(duì)象圖說(shuō)明類圖中所反映的事物實(shí)例的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和靜態(tài)快照。對(duì)象圖表達(dá)了系統(tǒng)的靜態(tài)設(shè)計(jì)視圖或靜態(tài)過(guò)程視圖，除了現(xiàn)實(shí)和原型方面的因素外，它與類圖的作用是相同的。構(gòu)件圖構(gòu)件圖展現(xiàn)了一組構(gòu)件之間的組織和依賴，用于對(duì)原代碼、可執(zhí)行的發(fā)布、物理數(shù)據(jù)庫(kù)的系統(tǒng)建模。實(shí)施圖實(shí)施圖展現(xiàn)了對(duì)運(yùn)行時(shí)處理節(jié)點(diǎn)以及其中構(gòu)件的配置。它描述系統(tǒng)硬件的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括網(wǎng)絡(luò)布局和構(gòu)件在網(wǎng)絡(luò)上的位置，以及在此結(jié)構(gòu)上執(zhí)行的軟件即運(yùn)行時(shí)軟件在節(jié)點(diǎn)中的分布情況。用實(shí)施圖說(shuō)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)部署圖，即說(shuō)明分布、交付和安裝的物理系統(tǒng)。2動(dòng)態(tài)建模機(jī)制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為主要是由交互圖順序圖和協(xié)作圖、狀態(tài)圖和活動(dòng)圖來(lái)表達(dá)。順序圖順序圖展現(xiàn)了一組對(duì)象和由這組對(duì)象收發(fā)的消息，用于按時(shí)間順序?qū)刂屏鹘！Ｓ庙樞驁D說(shuō)明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)視圖。協(xié)作圖協(xié)作圖展現(xiàn)了一組對(duì)象，這組對(duì)象間的連接以及這組對(duì)象收發(fā)的消息。它強(qiáng)調(diào)收發(fā)消息的對(duì)象的結(jié)構(gòu)組織，按組織結(jié)構(gòu)對(duì)控制流建模。狀態(tài)圖狀態(tài)圖展現(xiàn)了一個(gè)特定對(duì)象的所有可能狀態(tài)以及由于各種事件的發(fā)生而引起的狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移。一個(gè)狀態(tài)圖描述了一個(gè)狀態(tài)機(jī)，用狀態(tài)圖說(shuō)明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)視圖。它對(duì)于接口、類或協(xié)作的行為建模尤為重要，可用它描述用例實(shí)例的生命周期。活動(dòng)圖活動(dòng)圖是一種特殊的狀態(tài)圖，描述需要做的活動(dòng)、執(zhí)行這些活動(dòng)的順序多為并行的以及工作流完成工作所需要的步驟。它對(duì)于系統(tǒng)的功能建模特別重要，強(qiáng)調(diào)對(duì)象間的控制流程。高層活動(dòng)圖用于表示需要完成的一些任務(wù)，即用于分析用例，理解涉及多個(gè)用例的工作流、多線程及并行，顯示相互聯(lián)系的行為整體，還可用于對(duì)企業(yè)過(guò)程建模，對(duì)系統(tǒng)的功能建模。低層活動(dòng)圖用于表示類的方法。但活動(dòng)圖不適用于描述動(dòng)作與對(duì)象間的關(guān)系，顯示對(duì)象間的合作以及顯示對(duì)象在生命周期內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。一6一大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文22DSP概述當(dāng)今世界，計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)正深入到人們生活的每一個(gè)部分，人們從網(wǎng)絡(luò)上獲取信息、享受服務(wù)、交流情感，網(wǎng)絡(luò)正在迅速改變著我們的生存方式。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也給了WEB技術(shù)提供了廣闊的應(yīng)用前景，各種基于WEB的技術(shù)正越來(lái)越受到人們的歡迎。JSP是JAVASERVERPAGE的簡(jiǎn)稱，是SUN公司推出的服務(wù)器端嵌入式腳本語(yǔ)言。JSP是J2EE平臺(tái)面向多層體系結(jié)構(gòu)下表示層模式的關(guān)鍵技術(shù)。JSP技術(shù)基于平臺(tái)和服務(wù)器的互相獨(dú)立，輸入支持來(lái)自廣泛的，專門(mén)的，各種工具包，服務(wù)器的組件和數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商所提供。由于JSP頁(yè)面的內(nèi)置腳本語(yǔ)言是基于JAVA程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的，而且所有的JSP頁(yè)面都被編譯成為JAVASERVLET，JSP頁(yè)面就具有JAVA技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，包括健壯的存儲(chǔ)管理和安全性。幾乎所有平臺(tái)都支持JAVA，JSPJAVABEAN可以在所有平臺(tái)下通行無(wú)阻。著名的WEB服務(wù)器APACHE已經(jīng)能夠支持JSP。由于APACHE廣泛應(yīng)用在NT、UNIX和LINUX上，因此JSP有更廣泛的運(yùn)行平臺(tái)。雖然現(xiàn)在NT操作系統(tǒng)占了很大的市場(chǎng)份額，但是在服務(wù)器方面UNIX的優(yōu)勢(shì)仍然很大，而新崛起的LINUX更是來(lái)勢(shì)不小。從一個(gè)平臺(tái)移植到另外一個(gè)平臺(tái)，JSP和JAVABEAN甚至不用重新編譯，因?yàn)镴AVA字節(jié)碼都是標(biāo)準(zhǔn)的與平臺(tái)無(wú)關(guān)的。JAVA中連接數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)是JDBCJAVADATABASECONNECTIVITY。很多數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)帶有JDBC驅(qū)動(dòng)程序，JAVA程序就通過(guò)JDBC驅(qū)動(dòng)程序與數(shù)據(jù)庫(kù)相連，執(zhí)行查詢、提取數(shù)據(jù)等操作。SUN公司還開(kāi)發(fā)了JDBCODBCBRIDGE，用此技術(shù)JAVA程序就可以訪問(wèn)帶有ODBC驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)庫(kù)，目前大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)都帶有ODBC驅(qū)動(dòng)程序，所以JAVA程序能訪問(wèn)諸如ORACLE、SYBASE、SQLSERVER和ACCESS等數(shù)據(jù)庫(kù)【L31。使用JSP技術(shù)，WEB頁(yè)面開(kāi)發(fā)人員可以使用HTML或者XML標(biāo)識(shí)來(lái)設(shè)計(jì)和格式化最終頁(yè)面。使用JSP標(biāo)識(shí)或者小腳本來(lái)生成頁(yè)面上的動(dòng)態(tài)內(nèi)容。生成內(nèi)容的邏輯被封裝在標(biāo)識(shí)JAVABEANS組件中，并且捆綁在小腳本中，所有的腳本在服務(wù)器端運(yùn)行。如果核心邏輯被封裝在標(biāo)識(shí)和BEAN中，那么其他人，如網(wǎng)站管理員和頁(yè)面設(shè)計(jì)者，能夠編輯和使用JSP頁(yè)面，而不影響內(nèi)容生成。在服務(wù)端，JSP引擎解釋JSP標(biāo)識(shí)和小腳本。生成所請(qǐng)求的內(nèi)容例如，通過(guò)訪問(wèn)JAVABEAN組件，使用JDBC技術(shù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)或者包含文件，并且將結(jié)果以HTML或者XML頁(yè)面的形式發(fā)送回瀏覽器。這有助于作者保護(hù)自己的代碼，而又保證任何基于HTML的WED瀏覽器的完全可用性【】51?；谶z傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)目前，JSP與ASP、PHP技術(shù)都是流行的應(yīng)用于服務(wù)器端腳本技術(shù)，其中，JSP能用JAVABEANS技術(shù)封裝，達(dá)到商業(yè)邏輯的目的，ASP與之對(duì)應(yīng)的是采用了COM組件，因此兩者都能用于開(kāi)發(fā)商業(yè)邏輯，PHP則更像于一個(gè)純腳本，僅適合于普通的網(wǎng)站開(kāi)發(fā)，而不能用作商業(yè)邏輯。JSP與ASP相比，JSP具有跨平臺(tái)、安全、強(qiáng)大的可伸縮性的特點(diǎn)，雖然ASP的最新版本ASPNET與原來(lái)的ASP性質(zhì)完全是不同的，它和JSP一樣，都是一種編譯性的腳本，本身完全與NET框架結(jié)合，完美的支持XML的各種應(yīng)用。但是無(wú)論是ASP還是ASPNET，它都擺脫不了WINDOWS平臺(tái)本身，這是ASP一個(gè)致命的缺點(diǎn)【】6】。23ORVIET技術(shù)SERVLET作為JAVA技術(shù)平臺(tái)支持WEB應(yīng)用的突破口，解決了CGI和專用API存在的問(wèn)題，SERVLETAPI很簡(jiǎn)單，幾乎所有的WEB服務(wù)器都支持SERVLET程序。它通過(guò)多線程解決了CGI的性能問(wèn)題。同時(shí)，SERVLET是用JAVA編寫(xiě)的，繼承了JAVA的跨平臺(tái)特性，以及兼容性和安全性，因此SERVLET被認(rèn)為CGI的替代語(yǔ)言。SERVLET是JAVA20中新增的功能，它與APPLET相對(duì)應(yīng)，APPLET運(yùn)行在客戶端的瀏覽器上，而SERVLET運(yùn)行在服務(wù)器端。SERVLET是服務(wù)器小程序，運(yùn)行于服務(wù)器端，與運(yùn)行于客戶端的小程序ADPLET相對(duì)應(yīng)。它們都是由JAVA編寫(xiě)的小程序，都沒(méi)有MAIN方法，只有一些特定的方法用于啟動(dòng)、執(zhí)行和退出，不同的是SERVLET不提供用戶界面。1SERVLET運(yùn)行機(jī)理SERVLET是一個(gè)由SAVLET容器管理的可以產(chǎn)生動(dòng)態(tài)內(nèi)容的WEB構(gòu)件；SERVLET是一個(gè)小的、與平臺(tái)無(wú)關(guān)的JAVA類，它實(shí)現(xiàn)了JAVA的SERVLET接口，被編譯成與平臺(tái)無(wú)關(guān)的字節(jié)碼，然后加載到SERVLET容器中運(yùn)行，而且整個(gè)生命周期都由SERVLET容器管理。SERVLET同客戶端的交互遵循“請(qǐng)求響應(yīng)“模型，這個(gè)模型基于超文本傳輸協(xié)議HRRP的基本機(jī)理，所以SERVLET很適合開(kāi)發(fā)WEB應(yīng)用。這些請(qǐng)求響應(yīng)過(guò)程也由SERVLET容器管理，SERVLET容器是運(yùn)行在JAVA虛擬機(jī)上的管理器，它同WEB服務(wù)器或應(yīng)用服務(wù)器相結(jié)合提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在WEB應(yīng)用中，SERVLET可用于接收來(lái)自WEB瀏覽器的HTRP請(qǐng)求，動(dòng)態(tài)的生成響應(yīng)，然后發(fā)送包含處理結(jié)果的HRFP響應(yīng)到瀏覽器【17】。2SERVLET的工作流程為客戶端WEB瀏覽器通過(guò)H了RP協(xié)議提出請(qǐng)求；一8一大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文WEB服務(wù)器接受該客戶端請(qǐng)求并將其發(fā)送給SERVLET，如果需要處理的SERVLET尚未被加載，WEB服務(wù)器加載這個(gè)SERVLCT給JAVA虛擬機(jī)并執(zhí)行它；SERVLET接收該HTRP請(qǐng)求并進(jìn)行相應(yīng)處理；SERVLET向WEB服務(wù)器返回應(yīng)答；WEB服務(wù)器把從SERVLET收到的應(yīng)答發(fā)送給客戶端瀏覽器。SERVLET程序是在SERVLET容器管理下運(yùn)行，SERVLET容器按照一個(gè)嚴(yán)格的生命周期管理SERVLET，這個(gè)生命周期定義了SERVLET如何被加載，實(shí)例化，初始化，處理客戶端請(qǐng)求，最后結(jié)束服務(wù)，這個(gè)周期稱為SERVLET生命周期。生命周期的每一步對(duì)應(yīng)了SERVLET接口的不同方法，SERVLET程序?qū)崿F(xiàn)這些方法，SERVLET容器則按照生命周期調(diào)用這些方法，管理和運(yùn)行SERVLET程序的運(yùn)行的實(shí)例。3SERVLET的優(yōu)勢(shì)SERVLET是持久的，SERVLET只需WEB服務(wù)器加載一次，而且可以在不同的請(qǐng)求之間保持服務(wù)。SERVLET是快速的。SERVLET在響應(yīng)請(qǐng)求后，能夠在后臺(tái)持續(xù)運(yùn)行，在多線程中處理多個(gè)請(qǐng)求。SERVLET是平臺(tái)無(wú)關(guān)的。SERVLET是使用JAVA編寫(xiě)的，所以是與平臺(tái)無(wú)關(guān)的。SERVLET能夠保持狀態(tài)。SERVLET一旦被服務(wù)器加載，就能夠保持其狀態(tài)信息，只要SERVLET就沒(méi)有被改變，它就不需要被重新加載。4JSP與SERVLET的比較1819】JSP與SCRVLET是類似的。JSP的運(yùn)作方式取決與JSP引擎的運(yùn)作方式，它是編譯式運(yùn)作方式。JSP引擎的任務(wù)主要是把工作移交給SERVLET引擎。除去編譯的部分，JSP和SERVLET的差異不大，JSP引擎是架構(gòu)在SERVLET引擎之上的，以SERVLET的形式存在，利用SERVLET引擎將JSP文檔轉(zhuǎn)譯成SERVLET原始碼，再調(diào)用JAVA編譯器編譯成SERVLET，所以第一次執(zhí)行JSP需要較多的時(shí)間，以后執(zhí)行JSP與SERVLET所需的時(shí)間相同。SUN公司先推出SERVLET，其功能較強(qiáng)大，體系設(shè)計(jì)也先進(jìn)，但在輸出HTM語(yǔ)句時(shí)還是采用了CGI方式，是一句一句的輸出，所以編寫(xiě)和修改HTML非常不方便。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目一般分成表示層，業(yè)務(wù)層和數(shù)據(jù)層。SERVLET用來(lái)寫(xiě)業(yè)務(wù)層很強(qiáng)大，但對(duì)于寫(xiě)表示層就很不方便。JSP主要是為了方便寫(xiě)表示層而設(shè)計(jì)的。它既可以書(shū)寫(xiě)表示層，也可以寫(xiě)事務(wù)層。一般JSP書(shū)寫(xiě)表示層的內(nèi)容，而把數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)兩層的結(jié)合。SERVLET執(zhí)行效率比JSP高，但JSP編寫(xiě)方便，因此，在需要執(zhí)行效率高的地方，SERVLET仍然有它的優(yōu)勢(shì)。一9一基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)24JAVABEAN241JAVABEAN概述JAVA的軟件稱為JAVABCAN，或簡(jiǎn)稱BEAN。按照J(rèn)AVASOIT給出的定義，BEAN是能夠在構(gòu)造工具中進(jìn)行可視化操作的可重用軟件。由于BEAN是用JAVA寫(xiě)的，所以JAVA環(huán)境語(yǔ)言所固有的特性將會(huì)在BEAN中得到很好的體現(xiàn)，從而可使BEAN極少擁有其他語(yǔ)言經(jīng)常出現(xiàn)的內(nèi)存泄露問(wèn)題及指針錯(cuò)用問(wèn)題，并能夠?qū)崿F(xiàn)不同硬件平臺(tái)之間的互操作特性JAV如EAN通過(guò)其內(nèi)部的JAVA虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)多平臺(tái)的支持。BEAN是一個(gè)可以在JAVA編程環(huán)境中可視化處理的可重用軟件組件。一個(gè)BEAN和一個(gè)JAVAAPPLET相似，是一個(gè)非常簡(jiǎn)單的遵守某些協(xié)議的JAVA類。BEAN通常含有源文件，可以包裝成一個(gè)JAR格式的文件。開(kāi)發(fā)者可以通過(guò)支持BEAN的開(kāi)發(fā)工具，直接使用現(xiàn)在的BEAN，也可以在開(kāi)發(fā)工具容器中，對(duì)組件進(jìn)行必要的修改和測(cè)試，而不用編寫(xiě)和編譯程序。在JAVA模型中，組件可以修改或與其他組件組合生成新組件或完整的應(yīng)用程序【201。大多數(shù)BEAN通常是中小型控制程序，但也可以是生成包裝整個(gè)應(yīng)用程序的BEAN。BEAN可以表示為簡(jiǎn)單的GUI，如按鈕，列表等。但也可以生成不可見(jiàn)BEAN，用于接收事件和在幕后工作。所以，可把BEAN看成是用于接收事件和處理事件以便進(jìn)行某個(gè)操作的組件。一個(gè)BEAN由3部分組成21】1屬性PROPERTYBEAN屬性就是對(duì)象的屬性，提供了屬性讀取和設(shè)置的接口支持。2方法METHODBEAN本身就是JAVA對(duì)象，它嚴(yán)格遵守面向?qū)ο蟮念愒O(shè)計(jì)邏輯，不讓外界訪問(wèn)其任何字段，方法調(diào)用是調(diào)用BEAN的唯一途徑。3事件EVENTBEAN與其他組件交流信息的主要方式是發(fā)送和接收事件。這與對(duì)象之間信息通信類似。242JAVABEAN的用途JAVABEAN在WEB應(yīng)用程序中的用途主要有以下方面1用來(lái)封裝公共的功能。2當(dāng)某些功能在程序中被多次使用，就可以JAVABEAN將它們封裝成一個(gè)可重用的構(gòu)件，這既方便了程序設(shè)計(jì)，也使程序結(jié)構(gòu)更加合理。3用來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)體。大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文4一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)通常分成表示邏輯和業(yè)務(wù)邏輯等部分。表示邏輯負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的頁(yè)面顯示部分，這部分用HTML，XML，JSP，SERVLET等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。業(yè)務(wù)邏輯負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)功能的部分，如取送數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)等，這部分可用成熟的面向?qū)ο蟮募夹g(shù)和語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，更好的方法是使用JAVABEAN來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，因?yàn)镴AVABEAN可封裝業(yè)務(wù)實(shí)體的功能，達(dá)到軟件重用的思想，簡(jiǎn)化了程序設(shè)計(jì)。5作為在程序各個(gè)部分之間傳遞數(shù)據(jù)的實(shí)體?？梢栽诔绦虻臉I(yè)務(wù)邏輯中設(shè)置JAVABEAN的屬性，在其他程序中讀取BEAN的屬性而獲得數(shù)據(jù)。這樣，JAVABEAN作為程序各個(gè)部分之間傳遞數(shù)據(jù)的實(shí)體，達(dá)到了程序中傳遞數(shù)據(jù)的目的。25JDBC數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)采用三層結(jié)構(gòu)?？蛻舳藶g覽器不直接訪問(wèn)位于服務(wù)器上的后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，而是通過(guò)位于中間層的WEB服務(wù)器和支持WEB的應(yīng)用服務(wù)器訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)。中間層程序可以使用SERVLET，JSP，JAVABEAN來(lái)實(shí)現(xiàn)，中間層通過(guò)JDBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)岸22】。有了JDBC就可以讓程序員用JAVA語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)完整的數(shù)據(jù)庫(kù)方面的應(yīng)用程序。另外也可以對(duì)保存在多種不同的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，而與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式無(wú)關(guān)。同時(shí)由于JAVA語(yǔ)言與平臺(tái)的無(wú)關(guān)性，所以不必在不同的系統(tǒng)平臺(tái)下編寫(xiě)不同的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序【231。251JDBC的使用方法數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在現(xiàn)代信息系統(tǒng)中已經(jīng)成為一個(gè)不可或缺的組成部分，現(xiàn)在很難想象一個(gè)信息系統(tǒng)不建立在數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)之上。在使用JAVA技術(shù)開(kāi)發(fā)WEB應(yīng)用程序時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)技術(shù)是最重要的組成技術(shù)之一。JDBC是一種用于執(zhí)行SQL語(yǔ)句的JAVAAPI，它由一組用JAVA編程語(yǔ)言編寫(xiě)的類和接口組成，它為數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)人員提供了一組標(biāo)準(zhǔn)的API。它同JAVA中的其他API一樣，可以用于JSP程序中構(gòu)造各種數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)象，編寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接，發(fā)送SOL語(yǔ)句和處理結(jié)果。ODBC是一個(gè)WINDOWS平臺(tái)上的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)API，使用ODBC使得應(yīng)用程序同具體的數(shù)據(jù)庫(kù)接口分離開(kāi)來(lái)，應(yīng)用程序?qū)Σ煌瑪?shù)據(jù)庫(kù)具有兼容性和可移植性，無(wú)論任何一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用ODBC接口都可以按同樣的方式進(jìn)行訪問(wèn)。巾BC提供給JAVA程序使用的，它將各種數(shù)據(jù)庫(kù)的差異對(duì)JAVA程序屏蔽了起來(lái)，JAVA程序可以使用同樣的可移植的接口訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，是JAVA的應(yīng)用程序屏蔽了數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域，同時(shí)保持了JAVA語(yǔ)言的“一次編寫(xiě)，各處運(yùn)行“的優(yōu)點(diǎn)。JDBC的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面充分利用已有的數(shù)據(jù)資源，使用JDBC，JAVA程序可以很方便的訪問(wèn)已有的數(shù)據(jù)庫(kù)資源，這使得我們可以引入JAVA技術(shù)，而不必丟棄基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以前的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)，這對(duì)JAVA技術(shù)的推廣十分重要。其飲，開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)便，JDBCAPI比較簡(jiǎn)單，這使得使用JAVA開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用系統(tǒng)十分方便。其三，零配置，JDBC的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是JDBC本身無(wú)需任何配置，JDBCAPI已經(jīng)是JAVASDK的標(biāo)準(zhǔn)組成部分，因此安裝了JAVASDK，就安裝了JDBC。在JDBC中，所有建立數(shù)據(jù)庫(kù)連接所需的信息都通過(guò)JDBCURL定義，也不需要任何配置。25。2JDBC的體系結(jié)構(gòu)1JDBC的組成與工作機(jī)制3DBC是實(shí)現(xiàn)JAVA應(yīng)用程序與各種不同數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)話的一種機(jī)制。JDBC由兩部分與數(shù)據(jù)庫(kù)獨(dú)立的API組成，一部分是面向程序開(kāi)發(fā)人員的JDBCAPI，另一部分是面向底層的JDBCDRIVERAPI。JDBC提供了一個(gè)通用的JDBCDRIVERMANAGER，用來(lái)管理各種數(shù)據(jù)庫(kù)軟件商提供的JDBC驅(qū)動(dòng)程序，從而訪問(wèn)其數(shù)據(jù)庫(kù)。此外，對(duì)沒(méi)有提供相應(yīng)JDBC驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了特殊的驅(qū)動(dòng)程序JDBCODBC橋，該驅(qū)動(dòng)程序支持JDBC通過(guò)現(xiàn)有的ODBC驅(qū)動(dòng)程序訪問(wèn)其數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。JDBC的基本層次結(jié)構(gòu)由JAVA程序、JDBC驅(qū)動(dòng)程序管理器、驅(qū)動(dòng)程序和數(shù)據(jù)庫(kù)四部分組成。JAVA程序JAVA程序包括JAVA應(yīng)用程序和JAVA小應(yīng)用程序，主要是根據(jù)JDBC方法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)和操作。其主要任務(wù)有請(qǐng)求與數(shù)據(jù)庫(kù)建立連接；向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送SQL請(qǐng)求；為結(jié)果集定義存儲(chǔ)應(yīng)用和數(shù)據(jù)類型查詢結(jié)果；處理錯(cuò)誤；控制傳輸、提交及關(guān)閉連接等操作。JDBC驅(qū)動(dòng)程序管理器它能夠動(dòng)態(tài)地管理和維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)查詢所需要的所有驅(qū)動(dòng)程序?qū)ο?，?shí)現(xiàn)JAVA程序與特定驅(qū)動(dòng)程序的連接，從而體現(xiàn)JDBC的“與平臺(tái)無(wú)關(guān)一這一特點(diǎn)。其主要任務(wù)有為特定數(shù)據(jù)庫(kù)選擇驅(qū)動(dòng)程序處理JDBC初始化調(diào)用；為每個(gè)驅(qū)動(dòng)程序提供JDBC功能的入口；為JDBC調(diào)用執(zhí)行參數(shù)等。驅(qū)動(dòng)程序驅(qū)動(dòng)程序處理JDBC方法，向特定數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送SQL請(qǐng)求，并為JAVA程序獲取結(jié)果。在必要的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)程序可以翻譯或優(yōu)化請(qǐng)求。使SQL請(qǐng)求符合DBMS支持的語(yǔ)言。其主要任務(wù)有建立與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接；向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)送請(qǐng)求；用戶程序請(qǐng)求時(shí)，執(zhí)行翻譯將錯(cuò)誤代碼格式化成標(biāo)準(zhǔn)的JDBC錯(cuò)誤代碼等。JDBC是獨(dú)立于數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的，而每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)均有自己的協(xié)議與客戶機(jī)通信，因此，JDBC利用數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)使用這些數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。JDBC驅(qū)動(dòng)程序由數(shù)據(jù)庫(kù)軟件商和第三方軟件商提供，因此，根據(jù)編程所使用的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不同，所需要的驅(qū)動(dòng)程序也有所不同。數(shù)據(jù)庫(kù)指JAVA程序需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)及其數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。2JDBC驅(qū)動(dòng)程序的分類大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文JDBC驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)在JDBCAPI中定義的所有抽象類和接口，為通用的DRIVERMANAGER提供JDBCAPI。JDBC驅(qū)動(dòng)程序通常由數(shù)據(jù)庫(kù)廠商提供，目前主流數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)品都提供相關(guān)的JDBC驅(qū)動(dòng)程序。根據(jù)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的技術(shù)不同，JDBC驅(qū)動(dòng)程序相應(yīng)地分為四種類型。不同類型的JDBC驅(qū)動(dòng)程序有著不一樣的特性和使用方法。JDBCODBC橋驅(qū)動(dòng)程序JDBCODBCBRIDGE。此類驅(qū)動(dòng)程序提供了通過(guò)ODBC驅(qū)動(dòng)程序的JDBC訪問(wèn)。其特點(diǎn)是必須在本地計(jì)算機(jī)上先安裝好ODBC驅(qū)動(dòng)程序，然后通過(guò)JDBCODBCBRIDGE的轉(zhuǎn)換，將JAVA程序中使用的JDBCAPI訪問(wèn)指令轉(zhuǎn)換成ODBCAPI指令，進(jìn)而通過(guò)ODBC驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)代碼完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。這種方法的不足是執(zhí)行效率比較低，不適合對(duì)大數(shù)據(jù)量存取的應(yīng)用；要求客戶端必須安裝ODBC驅(qū)動(dòng)。部分JAVA的本地JDBCAPI橋驅(qū)動(dòng)程序JDBCNATIVEAPIBRIDGE。同第一類一樣，此類驅(qū)動(dòng)程序也必須在本地計(jì)算機(jī)上先安裝好特定的驅(qū)動(dòng)程序類似ODBC，然后通過(guò)JDBCNATIVEAPIBRIDGE的轉(zhuǎn)換，把JAVA程序中使用的JDBCAPI轉(zhuǎn)換成NATIVEAPI，進(jìn)而存取數(shù)據(jù)庫(kù)。這種方法效率比第一類驅(qū)動(dòng)程序效率雖然高一些，但仍然需要在每臺(tái)客戶機(jī)上預(yù)先安裝本地API庫(kù)，因此不利于維護(hù)和使用。純JAVA的JDBC中間件驅(qū)動(dòng)程序JDBCMIDDLEWARE。使用這類驅(qū)動(dòng)程序時(shí)不需要在本地計(jì)算機(jī)上安裝任何附加軟件，但是必須在安裝數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的服務(wù)器端加裝中間件，這個(gè)中間件負(fù)責(zé)所有存取數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)必要的轉(zhuǎn)換。此類驅(qū)動(dòng)程序能將JDBC訪問(wèn)轉(zhuǎn)換成與數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通常是HTLP或HFITS送出，然后由一個(gè)中間件服務(wù)器再將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)專用的訪問(wèn)指令，完成對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。中間件服務(wù)器能支持對(duì)多種數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。由于是基于中間件服務(wù)器的，這類驅(qū)動(dòng)程序的體積最小，效率較高，具有最大的靈活性，缺點(diǎn)是需要一個(gè)中間服務(wù)器的支持。此類驅(qū)動(dòng)采用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可以被防火墻支持，是HATEMET應(yīng)用理想的解決方案。純JAVA的JDBC驅(qū)動(dòng)程序PUREJDBCDRIVER。使用這類驅(qū)動(dòng)程序時(shí)無(wú)需安裝任何附加的軟件無(wú)論是本地計(jì)算機(jī)或是數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器端，所有存取數(shù)據(jù)庫(kù)的操作都直接由JDBC驅(qū)動(dòng)程序來(lái)完成。此類驅(qū)動(dòng)程序能將JDBC調(diào)用轉(zhuǎn)換成DBMS專用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。數(shù)據(jù)庫(kù)廠商是這一類驅(qū)動(dòng)程序的主要提供者。它允許從客戶機(jī)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的直接調(diào)用。這種驅(qū)動(dòng)程序的效率最高，但由于采用DBMS專用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，可能不被防火墻支持。在INTEMET應(yīng)用中會(huì)存在潛在安全隱患。綜上所述，最佳的JDBC驅(qū)動(dòng)程序類型是第四類，它不會(huì)增加任何額外的開(kāi)銷，并且由純JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)而成，擁有最佳的兼容性。由于第一類和第二類的JDBC驅(qū)動(dòng)程序都必須事先安裝其他附加的軟件，有損JAVA數(shù)據(jù)庫(kù)程序的兼容性。第三類JDBC驅(qū)動(dòng)程基于遺傳算法的考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)序也是不錯(cuò)的選擇，它也是由純JAVA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)而成的，并且中間件也僅需要在服務(wù)器上安裝。因此，建議最好以第三類和第四類JDBC驅(qū)動(dòng)程序?yàn)橹饕x擇，第一類和第二類的JDBC驅(qū)動(dòng)程序?yàn)榇我x擇。25。3JDBC的關(guān)鍵接口和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)1JDBCAPI的關(guān)鍵接口JDBC主要有兩種接口，分別是面向程序開(kāi)發(fā)人員的DBCAPI和面向底層的JDBCDRIVEAPI。在JDBCAPI定義了一些數(shù)據(jù)庫(kù)操作的類和接口，通過(guò)這些接口實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)連接，執(zhí)行SQL語(yǔ)句并得到返回結(jié)果等功能。下面是其中關(guān)鍵的類和接口JAVASQLDRIVER和JAVASQLDRIVERMANAGER管理驅(qū)動(dòng)程序，為驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)入和創(chuàng)建新的數(shù)據(jù)庫(kù)連接提供支持。JAVASQLCONNECTION完成對(duì)某一指定數(shù)據(jù)庫(kù)的連接功能。JAVASQLSTATEMENT代表一個(gè)特定的容器，用來(lái)構(gòu)造并執(zhí)行SQL語(yǔ)句，實(shí)現(xiàn)對(duì)指定數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)操作。它又分為兩個(gè)子類JAVASQLPREPAREDSTATEMENT和JAVASQLCALLABLESTATEMENT，前者用于執(zhí)行預(yù)編譯的SQL語(yǔ)句的聲明，后者用于執(zhí)行對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程的調(diào)用。JAVASQLRESULTSET處理結(jié)果集，用來(lái)控制對(duì)一個(gè)特定SQL語(yǔ)句的行數(shù)據(jù)的存取。然而，JDBCDRIVEAPI則必須提供對(duì)上述接口的支持，它是面向驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)商的編程接口，對(duì)于大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序來(lái)說(shuō)，只要實(shí)現(xiàn)JDBCAPI提供的抽象的類就可以了。JDBC數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的一般算法先安裝好待訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)的JDBC驅(qū)動(dòng)程序，并在CLASSPATH環(huán)境變量中設(shè)置對(duì)它的檢索路徑。在數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)程序中引入標(biāo)準(zhǔn)的JAVASQL包IMPORTJAVASQL。幸；調(diào)用CLASSFORNAME方法加載相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的JDBC驅(qū)動(dòng)程序；調(diào)用DRIVERMANAGER類的GETCONNECTIONO方法創(chuàng)建JDBCCONNECTION對(duì)象，以連接數(shù)據(jù)庫(kù)；調(diào)用JDBC的STATEMENT類的CREATESTATEMENT0方法，創(chuàng)建一個(gè)STATEMENT類的對(duì)象SQL語(yǔ)句對(duì)象；調(diào)用SQL語(yǔ)句對(duì)象的EXCEUTEQUERY0方法，執(zhí)行相應(yīng)SQL語(yǔ)句，并獲得返回的RESULTSET對(duì)象；調(diào)用RESULTSET對(duì)象的移動(dòng)記錄針等方法，對(duì)結(jié)果集進(jìn)行相關(guān)操作；訪問(wèn)結(jié)束，則調(diào)用CLOSE方法，釋放JAVA程序與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接并關(guān)閉數(shù)據(jù)庫(kù)。大連理工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文在上述算法中可將SQL語(yǔ)句完整直接的寫(xiě)在JAVA程序中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，這種訪問(wèn)模式屬于靜態(tài)SQL模式，它的靈活性較差，且受到調(diào)用級(jí)的接口的限制而只能執(zhí)行基本的SQL語(yǔ)句。然而，也可以在JAVA程序運(yùn)行時(shí)提交一個(gè)由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器處理的SQL請(qǐng)求，這種機(jī)制也意味著動(dòng)態(tài)編譯、授權(quán)和權(quán)限檢查，從而