中文摘要 中文摘要 隨著互聯網時代的到來，互聯網為信息和技術的交流提供了更大、更廣闊的 空間，使信息的地域差別逐漸消失。基于i n t e r n e t 平臺開發的計算機輔助教學 系統，已成為一種新興的教學媒體，克服了學生上機時間少，教師資源缺乏等不 利因素，此外學生可以根據自己的實際情況來安排自己的學習時間、共享優秀的 教育資源和教育方法。 本文主要論述了基于三層客戶服務器結構的分布式應用系統的實現方法和 技術。闡明了利用d e l p h i 的m i d a s 技術開發多層分布式應用系統的方法，最后 介紹了基于c s 模式的輔助教學系統的設計和實現，并對其實現過程中的關鍵技 術進行了詳細的討論。基于c s 模式的輔助教學系統包括網上作業系統、網上答 疑系統和網上考試系統三個子系統。系統實現上采用三層客戶服務器模式，三 層客戶服務器結構將系統的表示邏輯、業務邏輯和數據邏輯分開，從而使系統 具有良好的性能和安全性。系統后臺數據庫采用s q ls e r v e r 2 0 0 0d e l p h i 作為前 臺應用開發工具，中間層與數據庫采用o d b c 連接。系統利用d e l p h i 提供的m i d a s 中的t s i m p l eo b j e c tb r o k e r 組件，提高了系統的容錯性，并使系統具有負載平 衡能力。 關鍵詞：客戶服務器m i d a s網上作業網上答疑網上考試 a b s t r a c t a b s t r a c t a 1 0 n gw i t ht 1 1 e 刪v a lo fi n t e m e tt 曲e s ，t h ei n t e m e tp r o v i d e sab i g g e ra n dm o r e v a s ts p a c ef o rt h ee x c h a n g eo fi n 】日d r m a t i o n 鋤dt e c h n o l o g y a i l dm a k e st 1 1 er e g i o n d i f j e ：e r e n c eo fi n f b n n a t i o nd i s a p p e a rg r a d u a u y b a s i n go nm ec o n 】p u t e ra i d e d i n s 仇l c t i o ns y s t 鋤o fi n t e m e t st e r r a c ed e v e l o p m e n t ，i th a sb e c o m eo n el ( i n do fn e w a i l dd e v e l o p i n gt c a c h i n gm e d i u m i ts ? m o m l t st 1 1 e l l l l f i a v o r a ：b l e f a c t o rt l l a ts t u d 饑t s l a c ko fu s i i l g c o i n p u t e r t st i m e a i l d f a 1 1 i n g s h o r to ft e a c h e rr e s o u r c e se t c 1 1 1 取l d i t i o n ，咖d e n t sc a na r r a i 培ei m i i n a t es t u d yt i m ea c c o r d i n gt ot h er e a lc i r c u l n s t a n c e s o fo n e s e l f 狃ds h a r i n ge x c e l l e n te d u c a t i o nr e s o u r c e s 肌dt h ee d u c 撕o nm e t h o d s 1 1 1 i sp 印e rm a i n l yg i v e sa c c o u to fm e m o d 觚dt e c l l i l o l o g yo fr e a l i z i n g d i s t r i b u t e d 印p u c a t i o ns y s t e mb a s i n go nm 陀e - t i e rc l i 朗t s e r v e r ，t l l e nn a 玎呲e sm e m e t h o do fd e v e l o p i n gm u l t i 一廿e ra p p l i c a 廿o nb yd e l p l l i sm i d a s ；f i n a l l y ，幽d u c e s d e s i 印a t i o na 1 1 dr e a l i z a t i o no f 船s i s 伽l tt e a c h i n gs y s t e mb a s i n g0 nc sp a n e m ，a n d d i s c u s s e si i ld e t a i lk e y t e c l l l l o l o g yo f l i ss y s t 鋤 a s s i s t a l l tt e a c l l i n gs y s t e mb 邪i n go nc sp a n e n li n c l u d e sm r e es i l b s y s t e m s ： 0 1 1 l i n em a n a g e m e mh o m e w o r k ，o n l i r l ea n s w e r i n g ，o n l i l l ee x 觚血a t i o n c l i e n t s e r v e r s y s t e mb a s i n go nt i l r e et i e r sd i v i d e ss y s t e mi l l t ob r o w s e r1 0 9 i c a l ，a p p l i c a t i o n1 0 百c a l a n dd a t al o 舀c a lt om a k em es y s t 鋤h i g l lp e r f o m a n c e 孤l dl l i g l ls a f e 哆s y s t 鋤 b a c k s t a g ed a t a b 雒ea d o p t ss q ls e e r 2 0 0 0d e l p l l it od e v e l o pt l l et o o l 嬲t h e p r o s c e n i u ma p p l i c a t i o n ，a n dt 1 1 ei n t e m l e m a t es 仃a t aa d o p t so d b c t ol i n kw i t t lt l l ed a t a b 弱e t s i m p l eo b j e c tb r o k e ro fm ) a si 1 1d e l p l l ia d o p t st 0i i n p r o v ef a u l t t o l e r a l l c e a l l dl o a db a l 姍c i i l go fm i ss y s t e m 1 ( e y w d r d s ： c 1 i e 州s e n ，e r ，m d a s ，o n l i n em 趾a g c i n e n th o m e w o 咄 o n l i n e a n s w “n g ，o n l i n ee x a m i n a t i o n i i 第一章概述 第一章概述弟一早僦迎 1 1 引言 “什么決定了我們的未來? ”，美國思科集團總裁約翰錢伯斯訪問中國期間 發表演講指出是互聯網和教育。錢伯斯說，作為推進社會經濟發展的兩個核心動 力，互聯網和教育將深刻地改變一個民族的歷史和命運，改變一個國家、企業、 個人在未來時代的競爭力。在方興未艾的大潮中，誰把握了互聯網，誰就把握了 未來，誰開創了面向未來的現代教育體系，誰將具有持續發展的能力! 為了迎接信息化社會對教育提出的種種挑戰，國內外的學者作了許多探索， 從單機c 燦，i c 燦，d n c 燦，d m c 燦、衛星電視、多媒體到教育網絡，努力運用各 種最新的信息技術手段來優化教育與教學過程，并且取得了顯著的成效。例如從 1 9 8 9 年開始，英國在全國范圍內的所有高等學校中實施一項稱之為“計算機用 于教學創新”( c o r n p u t e r s i nt e a c l 血l g1 1 1 i t i a t i v e ) ，簡稱( c t i ) 的龐大項目，其目標 是要通過計算機、多媒體結合，實現對高等院校所有學科教學模式、教學內容到 教學組織形式的變革，當時成為整個歐洲乃至全世界關注的焦點。事例同時也說 明，在先進的教育科學理論指導下采用信息技術手段進行教學模式、教學內容和 教學方法的改革，的確可能在同樣時間內甚至更短時間內取得更大、更好的教學 效果，即實現教學質量與教學效率的大幅度提高。但是，如何在更大的范圍內， 讓更多的人，在更為理想的教學環境下來獲取最佳的教學效果，使人才的培養模 式完全適應2 1 世紀的需求，這就需要再進行更高層次的探索，需要有更強大的 信息技術的支持，從而建構出更為完善的教育體制與教學模式。 從2 0 世紀9 0 年代以來，i n t 鋤e t 逐步走上信息時代的歷史舞臺，而且迅速滲 透到社會的各個領域，引起人類社會生產方式、工作方式、學習方式乃至生活方 式的重大變革。與此同時，以i n t e l e t 為標志的信息技術革命使多媒體技術也得 到了前所未有的發展，這些都為現代遠程教育的發展奠定了堅實的技術支持，給 現代教育提供了一個新的舞臺，成為人類文明史上的又一重要里程碑：而且隨著 社會發展和科技進步的不斷加速，教育在社會生活中扮演著越來越重要的角色， 國家和社會對教育的期望也越來越高：另一方面，為了更好地擇業和參與社會垂 直流動，擁有更大的發展前景，人們對受教育的需求也日益強烈。這些都給以 i n t e m e t 為基礎的網絡教育的發展帶來了契機。在這種背景下，現代遠程教育得 到高速發展，新興的網絡教育成為人們學習的另一絕佳選擇。 以i n t e m e t 和多媒體為標志的遠程教育正以一種全新的教學形式呈現在世人 面前。人們憑借計算機網絡這個載體，通過i n t e m e t 可以從容地走向每一個具有 第一章概述 無限擴展空間的“網絡課堂”，接受正規化的教育，它不僅是學生自主學習的天 地，也是教師嘗試運用現代化教學手法生動講授課程的新途徑。 現代遠程教育打破了時間、空間的限制，在這種教育體制下，工作和學習完 全融為一體，上班工作、下班學習的界線被打破，每個人可以在任意時間、任意 地點通過網絡自由地學習、工作或娛樂，受教育者不僅可以親耳聆聽著名大師的 授課，還可以向世界最權威的專家請教，成為真正意義上的開放大學! 現代遠程教育的基本目標是實現素質教育、終身教育和全民教育。而網絡教 育則是實現這些根本目標的一個新途徑。他更加突出以學生為中心，以學生為主 體的特點，通過靜態圖像、文本、數據、視頻、音頻的有機地結合，充分調動學 生主動學習的積極性，使學生保持長久韻學習興趣，真正達到讓學習者主動建構 知識的意義、實現自己獲取知識、自我更新甚至創造新知識的理想目標。 2 1 世紀的到來，給各國帶來新的挑戰，為迎接信息化社會、知識經濟的挑戰， 各國政府對遠程教育倍加重視，并制定專門計劃加以支持、實施。在我國，教育 部現代遠程教育資源建設委員會于2 0 0 0 年制定了現代遠程教育資源建設技術 規范n 引，許多高校都已開設了自己的遠程教育站點。但是如上所述，由于我國 遠程教育起步較晚，所以在管理上、技術上還有許多需要改進的地方。 1 2 國內外研究現狀及發展趨勢 1 9 9 5 年，美國微軟公司董事長比爾蓋茨在他的著作未來之路里寫道： “信息高速公路最大的益處將來自于它的教育正規教育和非正規教育中的 技術應用。”正如比爾蓋茨所言，隨著網絡信息時代的到來和網絡技術的飛速 發展，一種新興的教育方式現代遠程教育c 甜正悄然興起，所謂現代遠程 教育c 趾，就是通過計算機、多媒體與遠程通訊技術相結合的形式實現的一種跨 地區、跨學校的全新的教育體制與教學模式，他利用技術方式來替代教師和學生 面對面的溝通和交流，通過聲音、視頻、數據流和系統平臺等完成教學活動。技 術手段的大量使用使遠程教育與傳統教育呈現了更多新的特點和發展趨勢。 現代遠程教育作為一種新興的產物，與傳統的教育相比有很大的優越性。他 打破了地域和時間的限制，使學員可以根據個人情況充分利用遠程教學的各種學 習資源，比如各種課件、各種自測考試、網上提交作業以及在線答疑等：同樣， 也使教師完成各種教學任務和教學管理任務時不受嚴格的地域、時間的限制，提 高了效率。現代遠程教育對社會的影響正如著名的新經濟英雄美國人錢伯斯所 說，“網絡教育在未來三年內對社會生活發生的影響，將像電子商務對商業世界 的影響一樣巨大。” 以互聯網為依托的現代遠程教育如今已呈現出不可阻擋的發展趨勢。2 0 0 0 2 第一章概述 年，世界上已有1 0 0 多個國家開展了現代遠程教育，全世界8 5 的大學在網上擁 有自己的網站，其中的1 4 推出了網絡教育課程。由于網絡風暴首先席卷歐美， 他們的網絡教育自然走在了世界前列，已具有不小的規模。美國己有6 0 的高校 開展了以互聯網為主要手段的遠程教育，遠程教育開展的學歷、學位數已達到 4 9 萬個，基本上覆蓋了美國高等學校的所有學科和專業，通過網絡學習的人數 正以每年3 倍的速度增長。德國也有將近1 0 0 0 0 所學校上網，其中的1 4 開設了 網絡教育課程。英國政府甚至把普及網絡化教育作為保證英國人才培養緊跟世界 潮流的戰略性舉措。韓國的教育網站目前已達到2 0 0 多個，而且仍在以每天一至 兩個的速度增加。 遠程教育在我國經歷了函授教育、廣播電視教育及以信息和網絡技術為基 礎的現代遠程教育三個階段。現代遠程教育市場潛力很大，前景廣闊，每年以 1 5 0 9 6 的速度快速增長。我國現代遠程教育開展較早的高等院校有綜合類大學、醫 科大學、函授學院及廣播電視大學。1 9 9 8 年，我國批準了清華大學、湖南大學、 北京郵電大學等4 所高校開展了現代遠程教育試點工作，截至目前已有3 1 所高 校開展了現代遠程教育項目。以北京地區重點高校網上大學招生數為例，8 5 的 網上大學的招生數額超出了實際在校生的數量：人民大學2 0 0 2 年網上招生超過 1 萬人；北京大學2 0 0 2 年參加遠程教育的學生有3 0 0 0 多人，錄取率達到6 0 一7 0 。 據統計，到2 0 0 2 年底全國接受現代遠程教育的學生已達8 萬人左右由于我國的 高校步入現代遠程教育領域的時間較西方發達國家要晚一些，故而在開設的課程 種類、課程內容質量以及實時交互性等方面都還有很大差距。大多數高校的遠程 教育網站服務站點僅僅推出了w w w 方式的課件教學服務。這些課件一部分是 多媒體形式的，剩下一部分甚至只是文本加圖片方式的，僅有個別的教育網站加 入了答疑、管理、考試、作業以及實時文字和語音交流模塊。因此，面對機遇與 挑戰，我們應該堅持學習發達國家開展遠程教育的先進經驗，不斷調整我國遠程 教育的體系，規范遠程教育的運作，加快遠程教育的發展進程。 計算機技術在教學領域中的應用是上世紀后半期教育發展的重大成就之一， 也是當今教育現代化的一個重要標志。它分為兩個方面：一方面是計算機輔助教 學( c o m p u t e ra s s i s t e di n s t 九l c t i o n ，簡稱c 燦) ，是將計算機應用于教育領域的主 要方面，是以計算機幫助或代替教師執行部分教學任務，傳遞教學信息，向學生 傳授知識和訓練技能，提高教學效率和增強教學效果為目的的現代教學技術；另 一方面是計算機管理教學( c o m p u t e rm a n a g e di n s t l l l c t i o n ，簡稱c m i ) ，是指用 計算機管理和指導教學過程，直接為教師服務。計算機輔助教學是一門為教育科 學服務的新型的綜合性的邊緣科學，理論上涉及多個學科，物質技術基礎上則依 賴計算機的發展及其應用。由于c 燦的發展依賴于計算機的發展，它的發展也 第一章概述 隨著計算機的發展而經歷了幾代。隨著以計算機為個體的i n t e m e t 的發展壯大， c a i 與遠程教學逐漸的融為一體。 1 9 5 8 年美國i b m 公司沃斯頓研究設計中心設計了世界上第一個計算機教學 系統，c a i 以此為起點逐漸發展起來，接著1 9 6 0 年美國伊利諾斯大學開始研制 了p l a t 0 ( p r o g 刪m m e dl o 西cf o ra u t o m a t i ct e a c h i n gc i p e r a t i o n ) 教學系統。日本從 1 9 6 3 年前后開始研究c a i 系統，“電研總”開發了日本最初的c a i 系統。加拿大 也于1 9 6 8 年由國家研究院，安大略教育研究所和女王大學等1 1 所大學聯合開發 了用于實現個別教育與測驗的c a l ( c o i n p u t e ra s s i s t e dl e a m i n g ) 工程。2 0 世紀 7 0 年代，由于計算機技術的迅速發展，廉價的微型計算機大量涌進社會和學校， 使c a i 得到迅速發展。美、日及西歐等國家c a i 己從大、中、小學逐漸普及到社 會成人教育。到了2 0 世紀8 0 年代，計算機輔助教學在國外己成為商品并形成了 c a i 產業，有專門生產計算機輔助系統設備和編制課程軟件的公司。目前，隨著 網絡技術、通信技術、多媒體技術的高速發展，c a i 達到了空前的技術水平，在 美國各大學，越來越多的教學人員將教學大綱、教案、試驗和學生報告輸進計算 機網絡中。因此隨著技術的進步和i n t e m e t 的發展，c a i 與遠程教育真正融為一 體，成為現代的遠程教育。 我國開展計算機輔助教學工作起步較晚，但近幾年發展很快，已經取得了一 大批成果。2 0 世紀8 0 年代初，我國只有少數科研、教學人員著手開展這項工作； 到了8 0 年代后期，許多c a i 課題列入國家重點科技攻關項目，許多科研機關、 企業、學校開發了大量的教學軟件；進入9 0 年代，許多基于網絡多媒體環境下 的c a i 系統研制課題在各高校開始進行，c a i 軟件取得了突飛猛進的發展。我們 相信隨著信息高速公路的逐步實施，我們將真正的實現現代遠程教育。 1 3 論文的選題背景 本論文主要是研究針對計算機公共基礎課程的基于c s ( c 1 i e n t s e r v e r ，客戶 機服務器) 模式的輔助教學系統，包括網上考試系統、網上答疑系統、網上作業 系統。計算機知識已經成為普通高等學校理科、工科、文科、醫學等各個專業課 程體系的重要公共基礎課程。一方面，計算機知識與計算機是上述各專業的強有 力的工具；另一方面，計算機技術與這些學科深層次的交叉產生了許多以計算為 特征的新的學科與研究方向，大大促進了這些傳統學科的發展。 為推動我國高校計算機基礎教育，早在2 0 世紀8 0 年代中期，我國高校計算 機基礎教育研究會就提出了在高校非計算機專業進行分層次教學的設想：即計算 機入門和程序設計、微機原理與應用，計算機軟件應用基礎、結合各專業的計算 機專業課程。1 9 9 4 年，國家教育部考試中心推出了面向全社會的“計算機等級 4 第一章概述 考試”；1 9 9 5 年后，國家教育部高教司相繼組織制定了普通高校非計算機專業計 算機基礎課程教學大綱，并將課程分為三個層次：計算機文化基礎、計算機應用 基礎、計算機技術基礎。黑龍江省的計算機基礎教學在各級領導的關懷下、在計 算機基礎教育研究會的協調下，也得到了長足的發展。特別是1 9 9 4 年以來每年 一次的非計算機專業學生的計算機等級考試，對于促進全省計算機基礎教學整體 水平的提高、擴大計算機基礎教學的影響都有很好的作用。經過這些年的努力， 黑龍江省計算機基礎教學的整體條件得到了很大的改善，從教學手段、教師素質、 教學管理、教學方法各方面都有很大提高。各學校在計算機設備方面的建設也卓 有成效，可以滿足基本的教學需求，許多學校都建設了校園網絡系統，為從事網 絡教學打下了一定的基礎。 盡管計算機基礎教育越來越受到重視，但仍然存在許多問題待解決。聽課時 間多，上機時間少；學生多，老師少的現象仍普遍存在。研究如何把計算機網絡 技術很好的應用于計算機基礎教學之中，開發能有效減輕教師工作負擔，提高工 作效率的輔助教學系統就成為擺在計算機基礎教育工作者面前的一項艱巨任務。 隨著互聯網時代的到來，互聯網為信息和技術的交流提供了更大、更廣闊的 空間，使信息的地域差別逐漸消失。互聯網己經成為一種新的社會媒介，也為計 算機輔助教學的發展提供了廣闊的空間，從而產生了飛速發展的計算機遠程教 學，并且參加遠程教育的學生與教師也越來越多。在這個背景下，結合計算機基 礎教學的特點，本文研究并實現了基于c s 模式的輔助教學系統。 1 4 論文完成的主要工作 本論文研究并實現了基于c s 模式的輔助教學系統，該系統主要用于對計算 機基礎課程的輔助教學。論文主要完成工作如下： ( 1 ) 完成了基于c s 模式的輔助教學系統的開發，該系統包括網上答疑系統、 網上作業系統和網上考試系統三個子系統。 ( 2 ) 研究了應用三層結構開發軟件的思路和方法。 ( 3 ) 利用i n p r i s e 公司的m i d a s 技術實現了以上思路。 1 5 校園輔助教學平臺功能模塊 1 5 1 網上作業系統 系統的軟件結構見圖1 1 。網上作業系統按用戶角色的不同劃分為三個子系 統：教師端子系統、管理員子系統和學生端子系統。教師端子系統主要是用于教 師發布消息、布置及批改作業和管理答案。管理員子系統主要的功能是對課程、 第一章概述 教師和班級的管理以及課程的安排。在該子系統里管理員可以實現課程、教師、 班級的添加、修改、刪除等功能以及對教師所教的課程和班級進行安排。學生端 子系統主要完成以下功能：學生用戶的注冊、密碼的修改、查看作業的內容及參 考答案、學生作業的提交、批改后作業的下載以及作業成績的查詢。 1 5 2 網上答疑系統 網上答疑系統作為遠程教育系統的教學輔助系統克服了傳統答疑方式的弊 端，設計了兩種答疑方式：一種是在線答疑，這種答疑方式要求教師和學生都在 網上，以網上交談的方式問與答：另一種是非在線答疑，即答疑板答疑，當教師 不在網上時，學生可以登錄到教師的答疑板上，將問題留在答疑板上，教師隨時 檢查自己的答疑板，若有未解答的問題及時解答。另外，系統提供了一個f a q 庫， 庫中包含課程中一些常見問題的解答。學生登錄到系統后，首先可以對自己所提 的問題在題庫中搜索： 1 5 3 網上考試系統 整個網上考試系統分為學生端考試和教師端管理兩個子系統，分別實現網上 考試功能和網上考試管理功能。教師端管理子系統主要包括題庫管理、試卷管理、 自動評卷、成績管理、考生管理和用戶管理模塊。題庫管理模塊主要完成試題的 錄入與維護( 包括增、刪、改) ，教師可以在平時有效地收集試題，不斷充實試題 庫。試卷管理模塊提供試卷查詢功能和自動組卷功能，自動評卷模塊可以實現系 統所支持的各種題型的自動閱卷功能，并將考試成績自動寫到相應的數據表中。 成績管理模塊提供成績查詢功能，并能夠對考試情況做基本的分析。用戶管理模 塊包括新用戶注冊、用戶維護、權限設置和密碼修改四個子模塊，用于實現教師 用戶的管理功能。學生端考試子系統主要完成用戶身份驗證，科目選擇，試題的 發布和試卷的提交。學生要參加考試首先要進行身份驗證，之后通過準考證號系 統自動識別其要參加考試的科目。試題的發布是從試題庫中按照一定的組卷規 貝i j ，隨機生成試卷并發布給學生。在考試時間內學生可以隨時提交試卷，考試時 間結束時系統強行終止考試并提示學生提交試卷。 第一章概述 圖1 1 校園輔助教學平臺功能模塊圖 7 第二章系統設計相關技術 第二章系統設計相關技術 2 1 概述 計算機技術在教學領域中的應用是上世紀后半期教育發展的重大成就之一， 也是當今教育現代化的一個重要標志。它分為兩個方面：一方面是計算機輔助教 學( c o i n p u t e ra s s i s t e d1 1 1 s t m c t i o n ) ，簡稱c a i ，另一方面是計算機管理教學 ( c o m p u t e rm a n a g e di i l s t m c t i o n ) ，簡稱c m i 。計算機輔助教學是一門為教育科學 服務的新型的綜合性的邊緣科學，理論上涉及多個學科，物質技術基礎上則依賴 計算機的發展及其應用。 為推動我國高校計算機基礎教育，早在2 0 世紀8 0 年代中期，我國高校計算 機基礎教育研究會就提出了在高校非計算機專業進行分層次教學的設想。1 9 9 4 年，國家教育部考試中心推出了面向全社會的“計算機等級考試”；1 9 9 5 年后， 國家教育部高教司相繼組織制定了普通高校非計算機專業計算機基礎課程教學 大綱，并將課程分為三個層次：計算機文化基礎、計算機應用基礎、計算機技術 基礎。 針對計算機公共基礎課程研究的基于c s ( c 1 i e 州s e r v c r ，客戶機服務器) 模 式的輔助教學系統，包括網上考試系統、網上答疑系統、網上作業系統。計算機 知識已經成為普通高等學校理科、工科、文科、醫學等各個專業課程體系的重要 公共基礎課程。一方面，計算機知識與計算機是上述各專業的強有力的工具；另 一方面，計算機技術與這些學科深層次的交叉產生了許多以計算為特征的新的學 科與研究方向，大大促進了這些傳統學科的發展。 2 2 分布式應用系統的實現技術 2 0 世紀8 0 年代后期和9 0 年代初，隨著數據庫技術和局域網技術的發展， c l i e 叫s e r v e r ( 簡稱c s ) 結構應運而生。嚴格地說，c l i e i l t s e r v e r 系統是客戶進 程從服務進程中請求服務的一種計算方式，它是協同處理中的一個較寬的領域， 很像是在系統間進行交互式計算。目前的c l i e 州s e e r 體系主要有兩層客戶機 服務器模式，三層或n 層客戶機服務器模式。 為了解決集中式模型的弊端，1 9 8 9 年由麻省劍橋的f o r e s t e rr e s e a u r c h 首先提 出來了c l i e 州s e r v e r 分布式計算模型。兩層c l i e l l t s e e r 計算模型把應用的三個 邏輯層僅一分為二，業務邏輯或位于客戶機，或位于服務器。當業務邏輯放在 c l i e n t 端時，增加了管理客戶機的難度，不便于業務邏輯的更新、增加、維護等； 第_ 二章系統設計相關技術 當業務邏輯放在s e r v e r 端時，就會增加s e r v e r 的負載，降低整個系統的性能。 b m w s e r s e r v e r ( 瀏覽器服務器) 在本質上也是一種c 1 i e n t s e r v e r 結構，它是 一種由傳統的c s 結構發展而來的在w e b 上的應用。b s 系統的表示層為w 曲 瀏覽器，功能層為w r e b 服務器。 三層c 1 i e l l t s e n ，e r 計算模型有以下優點： ( 1 ) 在一個共享的中間層封裝了企業邏輯，不同客戶端應用程序可以共享同 一個中間層，而不必由每個客戶端應用程序單獨實現企業邏輯。 ( 2 ) 客戶端應用程序可以做得很“瘦”，因為很多復雜的工作都由應用服務器 代勞了，客戶端應用程序只需要關注用戶界面本身。“瘦”客戶端應用程序更易 于發布、安裝、配置和維護。 ( 3 ) 實現分布式數據處理。把一個應用程序分布在幾個機器上運行，可以提 高應用程序的性能，通過冗余配置還可以保證不會因為局部故障導致整個應用程 序的崩潰。經過合理的布局，通過網絡傳輸的數據量大大減少了，提高了網絡效 率。 ( 4 ) 有利于安全。將一些敏感數據功能部分封裝在中間層，并授予不同訪問 權限，可以保證對數據的訪問限制。 ( 5 ) 可伸縮性好。可按應用要求部署邏輯層次，適用于本地網和廣域網。 ( 6 ) 便于開發。客戶端、應用服務器和數據庫并行進行開發，大大加快了系 統開發的速度。 目前分布式結構使用的核心大致上可以分為兩種不同的工業標準，第一種是 m i c r o s o r 制定的c o m d c o m 以及c o m + ，第二種則是由7 0 0 多個廠商共同提 倡的c o r b a ( c o n n o nc i b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c t l i t e c t u r 。e ) 。這兩種不同的分布式 技術各有不同的優缺點，基本上m i c m s o r 的c o m d c o m c o m + 是以w i n d o w s 為中心的開發環境，而c o i 氌a 則是平臺中立的分布式技術。c o r b a 能夠執行于 、斫n d o w s ，i 胍x 以及l i n u x 等操作系統之中。但是不管是哪一種分布式技術，基 本上這些分布式技術都允許軟件開發人員能夠在應用程序中輕而易舉地使用企 業對象所提供的服務。 2 3d eip hi 實現多層分布式應用系統的技術 2 3 1m i d a s 技術 m i d a s ( m u l t i t i e rd i s t r i b u t e da p p l i c a t i o ns e r v i c e ss u i t e 多層分布式 應用程序服務包) 是d e l p h i 用來開發多層應用系統使用的中介透明引擎。它為后 端的應用程序服務器和程序員之間提供了一種透明的連接，無論后端的應用程序 9 第二章系統設計相關技術 服務器是c o m d c o m 應用程序服務器，n i t s 中介軟件，還是c o r b a 應用程序服務 器，呈現在程序員面前的都是m i d a s 提供的一致接口。此外，m i d a s 提供了容錯 能力，負載平衡能力以及高執行效率能力。m i d a s 的出現，使構建三層分布式應 用變得容易。 m i d a s 是通過三個主要的中介者( b r o k e r ) 作為核心技術來實現的，它們是： r e m o t ed a t ab r o k e r ( 遠程數據中介者) ：提供客戶端存儲遠程數據的能力。 c o n s t r a i n tb r o k e r ( 約束中介者) ：保證所有客戶數據的一致性及數據完整 性，為開發者提供了一個簡單的自動分發數據完整性規則的方法，動態傳播規則 的特性使得開發者能夠很容易地維護大量的應用程序，從而減少網絡的流量。 b u s i n e s so b j e c tb r o k e r ( 企業對象中介者) ：允許應用系統開發執行企業邏 輯的企業對象，并且提供容錯能力和負載平衡的能力。 m i d a s 除了擁有前面討論的三個中介者提供的功能之外，也具備了兩個非常 重要的功能。這兩個功能是開發關鍵性多層應用系統不可或缺的能力。目前d c o m 并沒有內建這兩種功能。這兩個功能是： ( 1 ) 容錯能力( f a u l tt o l e r a n c e ) ：當一臺應用程序服務器發生故障時，m i d a s 能夠立刻找到另外一臺可供使用的應用程序服務器提供客戶端應用程序使用，而 不致讓客戶端應用程序無法繼續執行。 ( 2 ) 負載平衡( l o a db a l a n c i n g ) ： m i d a s 能夠把客戶端應用程序的需求分配 到不同的應用程序服務器之中執行，以提升客戶端應用程序和應用程序服務器的 執行效率。 m i d a s 應該說是b o r l a n d 公司推出的一項在多層分布式服務中重要的戰略產 品，它的優勢可以總結為以下幾個方面： ( 1 ) m i d a s 是一個跨平臺的中間件產品，允許開發人員使用單一界面和技術 來存取各種分布式對象。 ( 2 ) m i d a s 簡化了各種分散式對象的開發工作，并且能夠大大簡化分布式對 象異質數據庫的工作。 ( 3 ) m i d a s 在未來將會不斷強化它的效率和功能。 ( 4 ) m i d a s 為多層分布式結構的應用開發提供了強大的功能，這使得開發再 也無需為越來越龐大的數據及應用發愁了。 2 3 2d e i p h i 開發的三層分布式應用系統的結構 d e l p h i 6 支持了許多重要的分布式技術，因此軟件開發人員可以結合這些分 布式技術而開發出先進的分布式應用系統，以及適合各種不同結構的分布式應用 系統。例如圖2 1 是w i n d o w s 平臺下最常使用的分布式結構，它結合m i c r o s o f t l o 第二章系統設計相關技術 的m t s 以及w e b 服務器構建出分布式i n t e r n e t i n t r a n e t 的應用系統。在圖 2 1 中軟件開發人員可以先在n i t s m i d a s 服務器中開發各種企業對象，然后 再使用d e l p h i 開發客戶端的圖形用戶接口并且使用中介的企業對象。稍后當企 業決定走向i n t e r n e t i n t r a n e t 提供的電子商務系統時，便可以加入w e b 服務 器，然后再串連到原先的n i t s m i d a s 應用程序服務器，讓w e b 服務器能夠繼 續使用在應用程序服務器之中的企業對象弛。 c - g l a p n 8 a p l a 8 p 攀鬻 圖2 1 提供關鍵技術開發關鍵性分布式應用系統 圖2 1 中有許多的關鍵技術是這種分布式應用系統必須具備的，而d e l p h i6 實現這些技術，又非常容易。例如d e l p h i 6 的i n t e r n e t e x p r e s s 組件允許軟件開 發人員以x m l 標準語言建制分布式電子商業，并且使用a d 0 組件配合m t s m i d a s 中介技術做出安全強固的分布式應用系統。 鞫s 霞：薹羅燃9 淄塔 r m l u 0 p 例徽鱸蝴i 劃 ，p 喜塞i c 圖2 2 通過c o r b a 和u n i x 應用程序服務器串聯 孵鵬_薹：懈毗黜脅輛m 馴 第二章系統設計相關技術 如果應用程序服務器是以u n i x 平臺為主，那么可以使用c o r 隊分布式技術 作為應用系統的骨架。在應用程序服務器中可以執行c o r b a 或是e j b 應用程序服 務器，d e l p h i 6 可以作為客戶端圖形用戶接口的開發工具，也可以使用 i n t e r n e t e x p r e s s 組件提供a i m l 的i n t e r n e t i n t r a n e t 解決方案。圖2 2 說 明了這種分布式應用系統的結構。從圖2 2 中可以看出，在使用c o r 隊的應用系 統中，d e l p h i 6 可以作為在w i n d o w s 平臺下非常良好的客戶端開發工具，此外由 于d e l p h i 也支持c o r b a 應用系統的開發能力，所以能夠非常平順的和u n i x 或是 l i n u x 平臺之中的c o r b a 應用程序服務器溝通。例如軟件開發人員使用l i n u x 作 為應用程序服務器，并且在其中執行c o r b a 應用程序服務器提供服務，而客戶端 則可以執行d e l p h i 建立的圖形用戶接口應用程序，和在l i n u x 之中的應用程序 服務器溝通。 2 3 3 d e l p h i 下三層c s 應用程序實現的原理 d e l p h i 6 實現三層c s 結構的原理如圖2 3 。應用服務器主要包含一個遠程 數據模塊，它通過數據集組件負責與b d e 的聯系，并利用t p r o v i d e r 組件提供 w p r o v i d e r 接口，在客戶程序與應用服務器之間傳遞數據。在三層c s 結構下， 幾個客戶有可能同時與一個應用服務器通訊，應用服務器實際上充當了一個網關 的作用。 客戶程序通常包含兩類模塊：一類是窗體模塊，它們為用戶提供數據維護的 界面：另一類是數據模塊，它一般包括以下幾類組件：( 1 ) 連接組件，負責連接應 用服務器；( 2 ) 客戶數據集組件，它一般從應用服務器接口獲取數據；( 3 ) 數據源 組件，負責連接數據集組件與數據控制組件。 圖2 3 d e l p h i 下實現三層c s 結構原理圖 d e l p h i 6 的多層數據庫應用系統結構主要是由c l i e n t d a t a s e t ， r e m o t e s e r v e r ，d a t a s e t p r o v i d e r 數據集組件和連接組件構成的。客戶端的應用 程序在第一次執行時，r e m o t e s e r v e r 首先會注冊m i d a s d l l 這個檔案，這個檔 案包含了c 1 i e n t d a t a s e t 使用的i a p p s e r v e r 接口。然后通過組件從m i d a s d l l 取得應用程序服務器中遠程數據模塊輸出的i a p p s e r v e r 接口，根據此接口建立 第二章系統設計相關技術 一個d u a l 接口，最后使用連接組件連接遠程的應用程序服務器。 在r e m o t e s e r v e r 建立i a p p s e r v e r 接口和連接了遠程的應用程序服務器之 后，c 1 i e n t d a t a s e t 便會使用r e m o t e s e r v e r 取得的i a p p s e r v e r 接口向應用程序 服務器要求數據，并存儲在d a t a 的屬性值之中。當客戶端處理數據時，事實上 所有的數據都存儲于c l i e n t d a t a s e t 的一個屬性值( d e l t a ) 之中，都是暫時存儲 在內存之中。在客戶端進行數據處理時不會造成任何網絡的負荷，執行速度快。 當客戶端確定更新數據時，應用程序調用c l i e n t d a t a s e t 的a p p l y u p d a t e s 方法， a p p l y u p d a t e s 再調用i a p p s e r v e r 接口的a p p l y u p d a t e s 讓應用程序服務器更新 數據。此時，網絡上傳輸的只是修改過的數據，網絡資源消耗非常小。 2 3 4 m i d a s 的應用程序工作流程 在這種三層應用程序結構中，數據庫服務器主要由專門的數據庫管理系統 實現。d e l p h i 主要用于應用服務器和客戶應用程序的開發。一般的處理過程如 圖2 4 所示。 ( 1 ) 用戶首先啟動客戶端程序，客戶端程序將試圖連接應用程序服務器，如 果應用程序服務器還沒有運行，客戶端程序將激活應用程序服務器，并從中獲得 一個i p r o v i d e r 接口，客戶提出的數據查詢和更新請求都是通過它來實現的。 ( 2 ) 客戶程序向應用程序服務器發出數據請求。 ( 3 ) 應用程序服務器收到請求后，從遠程數據庫服務器檢索并獲取數據，并 根據選擇的通訊協議將數據封裝打包后傳輸給客戶端程序。 ( 4 ) 客戶端程序收到數據封包后，進行數據包的分解，然后顯示或進行處理。 ( 5 ) 用戶對數據進行更新后，將數據連同數據變更日志一起封裝成數據包， 上傳到應用程序服務器中請更新數據。 ( 6 ) 應用程序服務器收到客戶端程序的、申請后，就向遠程數據庫服務器申 請更新數據。 ( 7 ) 如果出錯，應用程序服務器就把出錯的記錄返回給客戶端程序去核對。 客戶端程序核對并修改了數據后，既可以放棄此次更新，也可以再次提交數據更 新請求。 第二章系統設計相關技術 圖2 4 多層應用程序流程說明 從上面的執行過程可以知道，客戶端應用程序的工作是簡單的前臺應用處 理，而把復雜的數據管理功能交給了應用程序服務器，體現了分布式處理和集中 式處理的結合及優點 2 3 5 所涉及的組件 ( 1 ) 遠程數據模塊( r e m o t ed a t am o d u l e ) 它與普通的數據模塊有些相似，不同的是它可以作為c u m 服務器或c o r b a 服 務器，讓客戶程序訪問它的接口。它提供了i d a t a b r o k e r 接口，客戶程序與應用 服務器連接，就通過i d a t a b r o k e r 接口獲得i p r o v i d e r 接口。 ( 2 ) 提供器組件 有兩種提供器組件：t p r o v i d e r ，t d a t a s e t p r o v i d e r 。這兩個元件用在應用服 務器上，主要作用是提供i p r o v i d e r 接口，通過它直接控制數據包中所包含的信 息，響應客戶數據請求，更新數據，定位記錄，并將數據打包后傳送給客戶。 1 4 第二章系統設計相關技術 ( 3 ) 客戶數據集組件( t c l i e n t d a t a s e t ) 它是一個從t d a t a s e t 繼承下來的，通常用于客戶端。它最大的特點是不依 賴b d e ，但它需要一個動態鏈接庫( 即d b c l i e n t d l l ) 的支持。它支持諸如編輯、 查詢、瀏覽、修改、過濾等功能。由于t c l i e n t d a t a s e t 在內存中建立了數據的 本地副本，使數據操作的執行速度非常快。 ( 4 ) m i d a s 連接組件 客戶與應用服務器之間，可以根據選用通訊協議的不同，使用不同的連接方 式。d e l p h i 6 提供了四種連接組件。分別是： t d c o m c o n n e c t i o