淺談基于軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教育信息平臺

1、淺談基于軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教育信息平臺在基礎(chǔ)教育信息平臺的局部采用了多種軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，談?wù)?基于軟件體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教育信息平臺。0引言軟件體系結(jié)構(gòu)(software architecture, sa)作為控制軟件復(fù)雜 性、提高軟件系統(tǒng)質(zhì)量、支持軟件開發(fā)和復(fù)用的重要手段之一，自提 出以來，日益受到軟件研究者和實(shí)踐者的關(guān)注，并發(fā)展成為軟件工程 的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。軟件體系結(jié)構(gòu)描述了某一特定應(yīng)用領(lǐng)域中系統(tǒng)組織方式的慣用 模式，反映了領(lǐng)域中眾多系統(tǒng)所共有的結(jié)構(gòu)和語義特性，并指導(dǎo)如何 將各個(gè)模塊和子系統(tǒng)有效地組織成一個(gè)完整的系統(tǒng)1-7 o體系結(jié)構(gòu) 模式代表了模式系統(tǒng)中最高等級模式，如c/s、b

2、/s、管道/過濾器 (pipe-filter)、層次結(jié)構(gòu)(layers)、黑板系統(tǒng)(blackboard)等8。 目前，軟件體系結(jié)構(gòu)從描述語言(adl).軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格、基于體 系結(jié)構(gòu)的軟件開發(fā)方法、軟件體系結(jié)構(gòu)評估、特定領(lǐng)域的體系結(jié)構(gòu)框 架2, 5等方面展開了研究9；此外，許多研究機(jī)構(gòu)與軟件企業(yè)在軟 件體系結(jié)構(gòu)的應(yīng)用上，積累了可供重用的資產(chǎn)與經(jīng)驗(yàn)，并在某些行業(yè) 領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)踐，取得了豐碩的成果。如今，軟件體系結(jié)構(gòu)擴(kuò)展到了軟件生命周期中的各個(gè)階段，將軟 件體系結(jié)構(gòu)貫穿到軟件設(shè)計(jì)的整個(gè)過程已經(jīng)成了軟件開發(fā)的必然選 擇。本文從系統(tǒng)的整體和局部兩個(gè)角度探討了軟件體系結(jié)構(gòu)在基礎(chǔ)教 育信息平臺中的應(yīng)用

3、。1基礎(chǔ)教育信息平臺的需求建模1.1基礎(chǔ)教育信息平臺概述基礎(chǔ)教育信息平臺（basic education information platform） 是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合信息系統(tǒng)。通過對用戶的需求分析，發(fā)現(xiàn)各中 小學(xué)校及基礎(chǔ)教育行政部門對信息化的需求具有很大的相似性，所需 要的功能一般包括校園網(wǎng)平臺、信息（資源）檢索、遠(yuǎn)程教育（網(wǎng)上課 堂、網(wǎng)上作業(yè)及答疑）、計(jì)算機(jī)輔助教育，以及服務(wù)教學(xué)和管理的教 務(wù)平臺、辦公自動化平臺（0a）等10 o成熟的基礎(chǔ)教育信息平臺除了 需要滿足以上功能外，還要具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性，用戶隨時(shí)可以根據(jù) 需要添加新的功能。在本系統(tǒng)中，筆者設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了信息（資源）檢索、在線答

4、疑、信 息（資源）維護(hù)、網(wǎng)上課堂、在線答疑等功能，系統(tǒng)管理員可以方便地 對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)與管理10。具體而言，主要包括：（1）學(xué)生、家長、 教師可以方便地維護(hù)個(gè)人的信息資料、瀏覽基礎(chǔ)教育平臺上的相關(guān)資 源；（2）學(xué)生可以通過網(wǎng)上課堂進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，并可以提交作業(yè)與問 題；（3）教師可以在線進(jìn)行作業(yè)批閱與答疑；（4）教育行政部門可以獲 得數(shù)據(jù)報(bào)表、發(fā)布資源與新聞；（5）系統(tǒng)管理員可以對系統(tǒng)用戶進(jìn)行管 理、發(fā)布資源與新聞等10。1.2系統(tǒng)用例圖從系統(tǒng)需求分析可以得出，基礎(chǔ)教育信息化平臺主要有學(xué)生、教 師、家長、教育行政部門、游客、系統(tǒng)管理員等六個(gè)參與者，學(xué)生、 教師、家長為系統(tǒng)的注冊用戶。根據(jù)系統(tǒng)的基

5、本特征和功能需求分析, 可以畫出系統(tǒng)用例圖11t4,如圖1所示。2基于軟件體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2. 1 c/s與b/s混合軟件體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)教育信息平臺采用了三層c/s（client/server,客戶機(jī)/服 務(wù)器）與b/s（browser/server,瀏覽器/服務(wù)器）相結(jié)合的異構(gòu)結(jié)構(gòu)。 c/s與b/s體系結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)，在系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，可以混合使用這兩種 體系結(jié)構(gòu)，充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，以期更好地解決實(shí)際問題。在基礎(chǔ)教育信息平臺中，系統(tǒng)管理員、教育行政部門等用戶，需 要進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)表、資源維護(hù)等操作，這些操作數(shù)據(jù)傳送量較大，在設(shè) 計(jì)時(shí)采用了三層c/s模式：表示層由客戶端實(shí)現(xiàn)，采用圖形用戶界面 開發(fā)，實(shí)現(xiàn)數(shù)

6、據(jù)的輸入與顯示，并可以進(jìn)行簡單的數(shù)據(jù)處理；功能層 主要由應(yīng)用服務(wù)器來提供，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主要功能并訪問數(shù)據(jù)層;數(shù)據(jù)層 采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫來管理并維護(hù)數(shù)據(jù)。將表示層、功能層與數(shù)據(jù)層分別 布署到企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)不同的硬件系統(tǒng)中，從而提高了系統(tǒng)的性能、可維 護(hù)性和安全性。對于一般用戶，學(xué)生需要通過系統(tǒng)平臺進(jìn)行在線學(xué)習(xí)、教師需要 進(jìn)行在線答疑、家長需要進(jìn)行留言及游覽系統(tǒng)平臺提供的通知等資源 信息，這類用戶對系統(tǒng)的要求主要在于功能的滿足與使用的方便，采 用b/s模式進(jìn)行設(shè)計(jì)是比較理想的。采用本系統(tǒng)，用戶只需要一臺聯(lián) 接互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，就可以方便地通過瀏覽器訪問系統(tǒng)中的最新資 源。2.2管道和過濾器模式在信息發(fā)布子系統(tǒng)中

7、的應(yīng)用在基礎(chǔ)教育信息平臺的局部采用了多種軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，例 如，信息發(fā)布子系統(tǒng)就采用了管道和過濾器來進(jìn)行設(shè)計(jì)。管道和過濾 器(pipes and filters)是為處理數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)提供的一種模式，由 過濾器和管道兩種構(gòu)件組成的，每個(gè)處理步驟都被封裝在一個(gè)過濾器 組件中，數(shù)據(jù)通過相鄰過濾器之間的管道進(jìn)行傳輸15-18 o信息發(fā)布子系統(tǒng)的主要功能是將用戶從窗口輸入的信息或來自 于文件的信息進(jìn)行某些格式的轉(zhuǎn)換，變成系統(tǒng)中統(tǒng)一格式進(jìn)行輸出， 如轉(zhuǎn)換成具有特定風(fēng)格的html文件或滿足特定需求的其它格式文 件。為了便于系統(tǒng)集成以及今后向soa升級，系統(tǒng)中信息都以通用的 xml格式進(jìn)行傳遞。在未采用管道

8、和過濾器結(jié)構(gòu)之前，信息發(fā)布子系 統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立的功能模塊，其內(nèi)部操作高度耦合，給程序編寫與維 護(hù)帶來了很大困難。從需求可以看出，信息發(fā)布的過程也就是將信息由輸入并轉(zhuǎn)換成 指定格式存儲、再轉(zhuǎn)換成指定格式輸出這樣一個(gè)順序處理的過程，信 息在各個(gè)操作之間進(jìn)行“流動”，整個(gè)過程可以采用管道和過濾器體 系結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模。將系統(tǒng)分成三個(gè)過濾器：輸入轉(zhuǎn)換、信息存儲和輸 出轉(zhuǎn)換，如圖2所示。其中，輸入轉(zhuǎn)換用于將非xml格式的信息轉(zhuǎn)換 成xml格式；信息存儲用于將信息以xml格式保存到數(shù)據(jù)庫中；輸出轉(zhuǎn) 換用于將xml格式的信息轉(zhuǎn)換成html格式或其它格式進(jìn)行輸出，在 輸出的html格式的文件中還可以加入一些預(yù)設(shè)的特殊信息，如公司 標(biāo)識(logo). css 等。3結(jié)束語項(xiàng)目組在微軟的.net平臺上實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)教育信息平臺系統(tǒng)。系 統(tǒng)的整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，綜合使用了多種軟件體系結(jié)構(gòu)風(fēng)格，如整體上 采用了三層c/s與b/s混合結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)的局部采用了管道和過濾器、 黑板等多種體系結(jié)構(gòu)。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，雖然用戶需求多次變更， 但由于體系結(jié)構(gòu)選擇合理，系統(tǒng)的修改沒有造成全局大范圍的重新設(shè) 計(jì)，從而對開發(fā)進(jìn)度