【正文】 著計(jì)算機(jī)技術(shù)，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及其不斷深入的普及。在21 世紀(jì)信息時(shí)代已經(jīng)到來的今天，網(wǎng)絡(luò)對于人們來說已不再是一個(gè)陌生的概念。從個(gè)人到 學(xué)校、公司、機(jī)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)并將繼續(xù)影響著人們的生活、學(xué)習(xí)，必將對社會各行各業(yè)產(chǎn)生重大影響。學(xué)校作為培養(yǎng)人才的基地，更應(yīng)該走在信息時(shí)代的前沿。如何利用網(wǎng)絡(luò)來提高教學(xué)的質(zhì)量和效率，克服傳統(tǒng)教學(xué)的弊端，如何架起學(xué)生與教師以及學(xué)生與學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)交流平臺，已成為教育者不得不考慮的現(xiàn)實(shí)問題。本系統(tǒng)著重研究在線測試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ，充分利用 web 應(yīng)用給我們帶來的便利，結(jié)合各種流行高效的技術(shù)，利用 web 方式對題庫進(jìn)行管理和維護(hù)，提供自動(dòng)生成試卷、自動(dòng)閱卷、在線測試、查閱分?jǐn)?shù)等功能，大大的節(jié)省了時(shí)間和精力，以達(dá)到輔助教學(xué)，提高教學(xué)效 率的目的。 2 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境和功能簡介 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境 操作系統(tǒng)： WindowsXp/WindowsNT 第 3 頁 共 43 頁 Web 應(yīng)用服務(wù)器： （需要 以上） 數(shù)據(jù)庫： MSSQL20xx+sp3 系統(tǒng)功能模塊劃分 本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)的功能有：題庫管理、組卷、試卷監(jiān)控、批閱試卷、注冊考試、在線測試、成績查詢。功能如圖 21： 圖 21系統(tǒng)功能圖 (1) 題庫管理：教師用戶可以增加、修改、刪除、查詢題庫中的試題。本系統(tǒng)的試題種類包括單選、多選、填空、判斷、簡答和編程。其中問題的選項(xiàng)也可以進(jìn)行管 理，并且教師可以指定這些問題的作用范圍，例如是否可以用于在線測試等。 (2) 組卷 :系統(tǒng)會保存教師填寫的試卷參數(shù)，供學(xué)生注冊時(shí)自動(dòng)隨機(jī)組卷。 (3) 試卷監(jiān)控 :發(fā)布出去的試卷，教師可以監(jiān)控所有注冊該試卷的學(xué)生和試卷的狀態(tài)。 第 4 頁 共 43 頁 (4) 批閱試卷 :考試結(jié)束，收回的試卷其中的主觀題目教師可以進(jìn)行批閱。 (5) 注冊考試 :當(dāng)教師發(fā)布試卷后學(xué)生可以進(jìn)行注冊。 (6) 在線測試 :注冊后的試卷，學(xué)生可以進(jìn)行在線測試。 (7) 成績查詢 :批閱后的試卷，學(xué)生可以查到自已的得分，教師可以按學(xué)生的姓名，查詢學(xué)生的得分。 3 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)采用 表示層 /業(yè)務(wù)邏輯層 /數(shù)據(jù)層 的 三層體系結(jié)構(gòu)。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖31。 D A OH i b e r n a t e數(shù) 據(jù) 庫s e r v l e tj s pW e b 應(yīng) 用 服 務(wù) 器瀏 覽 器D W RH t t p 請 求h t t p 響 應(yīng)異 步 請 求與 響 應(yīng)圖 31 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)服務(wù)器開發(fā)語言 JSP 系統(tǒng)服務(wù)器編程采用最常用的 JSP 技術(shù)， JSP (JavaServerPage)是 Sun 公司在 1999 年發(fā)布的 J2EE 的重要組成部分，是基于 JavaServlet 以及整個(gè) Java 體系的 Web 開發(fā)技術(shù)，為企業(yè)級 Web 的站點(diǎn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁開發(fā)人員提供了一種非常簡單卻有效的工具。 JSP 與 ASP 有許多相似之處，都是為基于 Web 應(yīng)用實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁制作提供的技術(shù)環(huán)境支持， JSP 有以 下優(yōu)點(diǎn) : ①將內(nèi)容的生成和顯示分離 .使用 JSP 技術(shù)， Web 頁面開發(fā)者可以使用 HTML或 XML 標(biāo)志或者小腳本來生成頁面上的動(dòng)態(tài)內(nèi)容 .生成內(nèi)容的邏輯被封裝在標(biāo)志和 JavaBeans 組件中，并且被捆綁到小腳本中，所有的腳本在服務(wù)器端運(yùn)行。 ②強(qiáng)調(diào)可重用的組件。絕大多數(shù) JSP 頁面依賴于可重用的、跨平臺的組件(JavaBeans 或 EJB)來執(zhí)行應(yīng)用程序所要求的更為復(fù)雜的處理，基于組件的方法加速了總體開發(fā)過程。 第 5 頁 共 43 頁 ③硬件平臺和服務(wù)器無關(guān)。 JSP 作為 Java 的組成部分，繼承了 Java 技術(shù)的“一次編寫，隨處可用 (Write once,run anywhere)”的特性，可以運(yùn)行于大多數(shù)流行的操作系統(tǒng)平臺及 Web 服務(wù)器。這種與服務(wù)器和操作系統(tǒng)平臺的無關(guān)性是JSP 相對于其它動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 ④與 Ja va 平臺有機(jī)集成。 JSP 技術(shù)是 J2EE 平臺的重要組成部分。 JSP 使用Java 語言作為它的腳步語言，在 JSP 頁面中可以使用幾乎所有的 Java 組件和JavaAPI，從而可以發(fā)揮 Java 語言的強(qiáng)大功能。使用 JSP 技術(shù)可以創(chuàng)建具有高度可伸縮性和可靠性的 Web 應(yīng)用程序。 ⑤功能可擴(kuò)展性。 JSP 可以通過 JavaBean 和 EJB 以及自定 義的標(biāo)記來擴(kuò)展功能，也可以通過 JDBC 與 Oracle, DB2, SQL Server 等大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫進(jìn)行連接 。另外 JSP 提供了一些隱含對象，可以使腳步功能更加強(qiáng)大，并且編程更加容易、方便。例如利用 Request 對象，可方便地接收用戶在 HTML 表單中提交的信息。利用 session 對象可以跟蹤用戶狀態(tài)，利用 application 對象可以得到當(dāng)前應(yīng)用服務(wù)的全局信息。系統(tǒng)中的在線學(xué)生的信息就是保存在 application 中。 數(shù)據(jù)層 mssql20xx+sp3 Microsoft SQL Server 20xx 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是在 Windows NT 環(huán)境下開發(fā)的一種全新的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是發(fā)展最快的關(guān)系數(shù)據(jù)庫。 SQl Server20xx 具有大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的一些基本功能，支持事務(wù)處理功能、支持?jǐn)?shù)據(jù)庫加密、設(shè)置用戶組別或用戶的密碼和權(quán)限等等。 SQL Server 20xx 是一個(gè)具備完全 Web 支持的數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品，提供了以 Web 標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的擴(kuò)展數(shù)據(jù)庫編程功能。由于最初的 Sql Server 20xx 并沒有把 1433 端口打開，所以需要給 SQL Server20xx 打個(gè) Sp3補(bǔ)丁。 庫連接池 在基本的數(shù)據(jù)源（ DataSource）實(shí)現(xiàn)中，物理的數(shù)據(jù)庫連接和客戶端的連接對象（ Connection Object）有著一比一的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)連接對象關(guān)閉的時(shí)候，物理的連接也隨之關(guān)閉。這樣一個(gè)客戶的會話都要花費(fèi)資源去打開，初始化和關(guān)閉物理連接。對于這個(gè)資源的耗費(fèi)問題，可以用連接池（ Connection Pool）來解決。連接池中有以保持一個(gè)數(shù)據(jù)庫物理連接的高速緩存，會話可以重復(fù)利用存 第 6 頁 共 43 頁 儲在緩存中的連接。連接池可以極大地提高性能，在多個(gè)客戶端共享少量的物理連接的三層網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下表現(xiàn)的尤為突出。圖 32 表 示了 JDBC 驅(qū)動(dòng)程序提供了一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器用來建立和管理連接池 ConnectionPoolDataSource 的實(shí)現(xiàn)。在本系統(tǒng)中充分利用了 Tomcat 提供的 dbcp 數(shù)據(jù)庫連接池功能。在多用戶并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，利用連接池緩存數(shù)據(jù)庫的連接，可以減少建立數(shù)據(jù)庫連接造成的系統(tǒng)資源開銷。同時(shí) dbcp 連接池也提供了自動(dòng)釋放無效的數(shù)據(jù)庫連接來防止系統(tǒng)由于數(shù)據(jù)庫連接泄露造成系統(tǒng)崩潰。 應(yīng) 用 程 序J D B C 驅(qū) 動(dòng)應(yīng) 用 服 務(wù) 器連 接 池 緩 存 對 象P h y s i c a l P o o l e d C o n n e c t i o n o b j e c tC o n n e c t i o n P o o lD a t a S o u r c e A P IL o g i c a l C o n n e c t i o n o b j e c tD a t a S o u r c e A P I 圖 32 連接池的運(yùn)作 Hibernate 框架 一般來說在數(shù)據(jù)層 ，我們可以用 jsp 直接調(diào)用 sql 語句操縱數(shù)據(jù)庫，或者在JavaBean 中利用 sql 語句執(zhí)行數(shù)據(jù)庫操縱。然而，這樣會使我們在開發(fā)時(shí)候，把注意力過多的集中到 sql 語句上，同時(shí)系統(tǒng)的可維護(hù)性，和編寫代碼的效率很低。所以本系統(tǒng)中采用了 ORM（對象關(guān)系映射）技術(shù)中的 Hibernate 框架結(jié)合 DAO模式完成數(shù)據(jù)層的對象持久化的問題。在編寫代碼的時(shí)候，我們只要操縱 Java中的對象，剩下的對象與數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換就交給 Hibernate 去處理了。這樣系統(tǒng)的可 第 7 頁 共 43 頁 維護(hù)性和開發(fā)效率就會有很大的提高。同時(shí)利用 Hibernate從 tomcat提供的 JNDI連接池獲取數(shù)據(jù)庫連接，將其封裝成 Hibernate 的 Session,通過 Session 來處理對象的保存，更新，刪除操作。 Hibernate 結(jié)合 DAO 實(shí)現(xiàn)對象的持久化，工作原理如圖 33。 D A O數(shù) 據(jù) 庫H i b e r n a t e映 射 文 件 圖 33 Hibernate 結(jié)合 DAO 實(shí)現(xiàn)對象的持久化 前臺交互 在前臺與服務(wù)器端的交互，系統(tǒng)中有兩種方式，一種是常見的 form 表單提交的方式，此種方式應(yīng)用在如系統(tǒng)用戶登錄的時(shí)候。當(dāng)用戶填寫用戶名和密碼把表單提交到服務(wù)器端 ，服務(wù)器端接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，驗(yàn)證用戶明和密碼后，把結(jié)果返回給瀏覽器。另外一種是客戶端以異步請求的方式與服務(wù)器端交互。在做數(shù)據(jù)驗(yàn)證，在線考試的剩余時(shí)間的獲取和刷新時(shí)，這些都需要與服務(wù)器進(jìn)行異步通信和局部刷新頁面。 Ajax 技術(shù) Ajax 這個(gè)名詞是一位叫 Jesse James Garrett 的美國人創(chuàng)造的。 Jesse 是Adaptive Path 公司負(fù)責(zé)用戶體驗(yàn)策略的主管，他在 20xx 年 2 月 18 日發(fā)表了一篇題為《 Ajax：一個(gè) Web 應(yīng)用的新途徑》的論文。在文中他給出了 Ajax 的定義。Ajax 不是一種技術(shù)。實(shí)際上，它由幾種蓬勃發(fā)展的技術(shù)以新的強(qiáng)大方式組合而成。 Ajax 包含： 基于 CSS 標(biāo)準(zhǔn)的表示； 使用 Document Object Model 進(jìn) 第 8 頁 共 43 頁 行動(dòng)態(tài)顯示和交互； 使用 XMLHttpRequest 與服務(wù)器進(jìn)行異步通信； 使用JavaScript 綁定一切。 Ajax 工作原理如下： XMLHttpRequest 對象向服務(wù)器發(fā)送異步請求 ，處理完后把結(jié)果返回客戶端 ，進(jìn)行更新頁面等操作。各種技術(shù)在 Ajax中的作用如圖 34。 J a v a S c r i p t 調(diào) 用 X M L H t t p R e q u e s t 對 象用 戶 界 面 A j a x 引 擎 服 務(wù) 器J a v a S c r i p t 調(diào) 用 D O M 對 象 更 新H T M L 、 X H T M L 內(nèi) 容使 用 H T M L 、 X H T M L 和 C S S 得 到 的呈 現(xiàn)返 回 X M L 文 檔 或 者 文 本 串 信 息發(fā) 起 異 步 請 求圖 34 各種技術(shù)在 Ajax 中的作用 DWR DWR（ Direct Web Remoting）是 getahead 公司開發(fā)的一個(gè)實(shí)現(xiàn) Ajax 應(yīng)用的框架。它允許客戶端 Javascript 遠(yuǎn)程調(diào)用服務(wù)器端的 Java 類的方法，執(zhí)行相關(guān)的事物操作。 DWR 主要包含兩個(gè)主要部分，其一是運(yùn)行在瀏覽器端的 Javascript，這部分被用來與服務(wù)器通信，并更新頁面內(nèi)容：其二是運(yùn)行在服務(wù)器端的JavaServlet，這部分被用來處理請求并將響應(yīng)結(jié)果返回給瀏 覽器。 DWR 采取了一種動(dòng)態(tài)生成基于 Java 類的 Javascript 代碼的方法來實(shí)現(xiàn)和處理 Ajax。這樣Web 開發(fā)人員就可以在 Javascript 里像使用瀏覽器本地代碼一樣使用 Java 代碼，而實(shí)際上這些 Java代碼是運(yùn)行在服務(wù)器端并且可以自由訪問 Web服務(wù)器資源的。處于安全考慮， Web 開發(fā)人員可以根據(jù)要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲脕頉Q定哪些 Java 類可以安全的被外部使用。 第 9 頁 共 43 頁 4 系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 結(jié)合系統(tǒng)的功能和分析，數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)模型如圖： 41. 問題選項(xiàng)表T_Q_ELEMENTS，問題表 T_QUESTIONS，學(xué)生信息表 T_STUDENTS，教師表T_TEACHERS, 科目表 T_SUBJECTS, 章節(jié)表 T_CHAPTS, 班級表 T_CLASS, 試卷參數(shù)表 T_EXAM_PARAM, 學(xué)生試卷表 T_EXAMS, 試卷組成元素表T_EXAM_ELEMENTS。 教師在頁面添加試卷的參數(shù)向試卷參數(shù)表（ T_EXAM_PARAM）中添加參數(shù)后，發(fā)布此試 卷，學(xué)生 可以注冊考 試，注冊 時(shí)首先會從 試卷參數(shù)表（ T_EXAM_PARAM）中讀取相應(yīng)的參數(shù)如單選題個(gè)數(shù)等，利用這些參數(shù)從題目表（ T_QUESTIONS）中隨機(jī)選取問題，而這些問題的選項(xiàng)可以從問題選項(xiàng)表（ T_Q_ELEMENTS）關(guān)聯(lián)查出，然后把這些問題的 id 添加到試卷組成元素表（ T_EXAM_ELEMENTS）中，最后生成學(xué)生試卷表（ T_EXAMS）。當(dāng)學(xué)生在線答題時(shí)，會跟據(jù)學(xué)生試卷 (T_EXAMS)的 id 查出試卷組成元素表中的記錄得到問題 id，利用問題的 id 得到問題和相關(guān)聯(lián)的問題選項(xiàng)。學(xué)生保存答案時(shí)按題型分為兩種情況，一是保存選擇性的題目，此時(shí)就把被選中的問題的選項(xiàng)的 id 存入試卷組成元素表中對應(yīng)的學(xué)生答