【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 二章 系統(tǒng)開發(fā)模式、工具及環(huán)境 系統(tǒng)開發(fā)模式進(jìn)入 90年代以來，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展出現(xiàn)兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：一個(gè)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由封閉系統(tǒng)走向開放系統(tǒng)；另一個(gè)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由集中式系統(tǒng)向分布式系統(tǒng)過渡?？蛻魴C(jī) /服務(wù)器 (Client/ Server)模式和 瀏覽器/服務(wù)器(Brower/ server)[4,5]模式就是這兩種趨勢(shì)的代表。系統(tǒng)構(gòu)架的定義為對(duì)已確定需求的技術(shù)實(shí)現(xiàn)構(gòu)架、作好規(guī)劃，運(yùn)用成套、完整的工具，在規(guī)劃的步驟下去完成任務(wù)。雖然軟件體系結(jié)構(gòu)在軟件工程領(lǐng)域中有著非常重要的地位，然而迄今為止還沒有一個(gè)統(tǒng)一的軟件體系結(jié)構(gòu)定義，M. Shaw和D. Garlan認(rèn)為軟件體系結(jié)構(gòu)是軟件設(shè)計(jì)過程中的一個(gè)超越計(jì)算過程中的算法設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的層次。體系結(jié)構(gòu)問題應(yīng)該包括總體組織和全局控制、數(shù)據(jù)存取，給設(shè)計(jì)元素分配特定功能，設(shè)計(jì)元素的組織等。軟件體系結(jié)構(gòu)主要負(fù)責(zé)處理關(guān)于整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和描述方面的一些問題[21]。P. Kruchten[22]指出軟件體系結(jié)構(gòu)有四個(gè)從不同方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行描述的角度，包括概念角度、模塊角度、運(yùn)行角度和代碼角度。分別描述系統(tǒng)的主要構(gòu)件及它們之間的關(guān)系、描述了功能分解與層次結(jié)構(gòu)、描述了一個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)、描述了各種代碼和庫函數(shù)在開發(fā)環(huán)境中的組織形式。1997年，B．Ctements和Kazman在《使用軟件體系結(jié)構(gòu)》一書中給出一個(gè)定義：軟件體系結(jié)構(gòu)應(yīng)包括一個(gè)或一組軟件構(gòu)件、軟件構(gòu)件的外部的可見性及其相互關(guān)系。其中，“軟件外部的可見性”是指軟件構(gòu)件提供的服務(wù)、性能、特性等[23]。B. Boehm等[24]提出一個(gè)軟件體系結(jié)構(gòu)應(yīng)包括軟件和系統(tǒng)構(gòu)件，互聯(lián)及約束的集合；系統(tǒng)需求說明的集合；基本原理用以說明這一構(gòu)件，互聯(lián)和約束能夠滿足系統(tǒng)需求。D. Garlan和D. Perry在IEEE軟件工程學(xué)報(bào)上又采用軟件體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)程序或系統(tǒng)各構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、以及它們之間的相互關(guān)系、進(jìn)行設(shè)計(jì)的原則和隨時(shí)間進(jìn)化的指導(dǎo)方針的定義[25]。互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給了傳統(tǒng)應(yīng)用軟件深刻的影響。基于Internet和Web的軟件和應(yīng)用系統(tǒng)無疑需要更為開放和靈活的體系結(jié)構(gòu)。隨著越來越多的商業(yè)系統(tǒng)被搬上Internet，一種更具生命力的體系結(jié)構(gòu)被廣泛采用，這就是我們所知的“三層結(jié)構(gòu)”[31]。客戶層（client tier）： 用戶接口和用戶請(qǐng)求的發(fā)出地，典型應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和胖客戶（如Java程序）。服務(wù)器層（server tier）： 典型應(yīng)用是Web服務(wù)器和運(yùn)行業(yè)務(wù)代碼的應(yīng)用程序服務(wù)器。數(shù)據(jù)層（data tier）： 典型應(yīng)用是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和其他后端（backend）數(shù)據(jù)資源, 如 Oracle、SAP等。在典型的三層軟體系結(jié)構(gòu)中，客戶是信息的請(qǐng)求方、程序負(fù)責(zé)處理請(qǐng)求、數(shù)據(jù)被操作，層次之間在物理上是隔離的。該結(jié)構(gòu)具有很大的靈活性，它把顯示邏輯從業(yè)務(wù)邏輯中分離出來，這就意味著業(yè)務(wù)代碼是獨(dú)立的，不用關(guān)心如何顯示和在哪里顯示的問題。劃分后業(yè)務(wù)邏輯層就處于中間層，同樣不需要關(guān)心由哪種類型的客戶來顯示數(shù)據(jù)，可以與后端系統(tǒng)保持相對(duì)獨(dú)立性，有利于后期系統(tǒng)的擴(kuò)展。三層結(jié)構(gòu)同樣還具有更好的移植性，可以工作在不同類型的平臺(tái)上，允許用戶請(qǐng)求在多個(gè)服務(wù)器間進(jìn)行負(fù)載平衡。由于應(yīng)用程序已經(jīng)和客戶進(jìn)行了隔離，所以它的安全性也更容易得到保障。應(yīng)用程序服務(wù)器是三層（甚至多層）體系結(jié)構(gòu)的組成部分，應(yīng)用程序服務(wù)器位于中間層。 C/S結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)C/S (Client/Server)結(jié)構(gòu)[32]，是一種典型的軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，即大家熟知的客戶機(jī)和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。通過它系統(tǒng)可以充分利用兩端硬件環(huán)境存在的優(yōu)勢(shì)，將系統(tǒng)中的任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開銷。目前大多數(shù)應(yīng)用軟件系統(tǒng)都是C/S形式的兩層結(jié)構(gòu)，由于現(xiàn)在的軟件應(yīng)用系統(tǒng)正在向分布式的Web應(yīng)用發(fā)展，Web和C/S應(yīng)用都可以進(jìn)行同樣的業(yè)務(wù)處理，通過現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)中的邏輯可以擴(kuò)展出新的應(yīng)用系統(tǒng)。早期的軟件系統(tǒng)多以此作為首選設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。服務(wù)器通常采用高性能的PC、工作站或小型機(jī)，并采用大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，如Oracle、Sybase、Informix或SQL Server。客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。客戶機(jī)/服務(wù)器技術(shù)的基本原理就是把數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用程序分開，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(server)獨(dú)立完成數(shù)據(jù)的處理而應(yīng)用程序在客戶端(client)執(zhí)行。存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)僅需一次性加載后便可供很多來自不同客戶端的應(yīng)用軟件僅需存取。在此過程中，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器僅需處理客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并將所請(qǐng)求的數(shù)據(jù)傳送給客戶端應(yīng)用程序，需要注意的是，此情況下傳送的非整個(gè)文件。因此，對(duì)遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器而言，它的主要功能是負(fù)責(zé)維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性并確保數(shù)據(jù)的安全性，具備一定的容錯(cuò)性與錯(cuò)誤恢復(fù)能力，以及能夠改善用戶存取和修改數(shù)據(jù)過程中的并發(fā)性?？蛻魴C(jī)集中在不同用戶與應(yīng)用程序之間的交互性作業(yè)上，不同于其它類型的系統(tǒng)。采用Client/Server方式的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下一些方面：(1)提高作業(yè)效率。通過采用有效任務(wù)分而治之的方法，可使服務(wù)器和工作站各自處理自己的事務(wù)，極大地提高了整個(gè)系統(tǒng)的性能，使得在具有相同設(shè)備，但運(yùn)用不同的組合方式的條件下，得到?jīng)Q然不同的運(yùn)行效果。除此之外，采用Client/Server方式之后，絕大部分?jǐn)?shù)據(jù)的處理工作轉(zhuǎn)移到了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，這樣一來網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)闹饕莵碜钥蛻舳说臄?shù)據(jù)請(qǐng)求和少量的特定數(shù)據(jù)，因此，網(wǎng)絡(luò)擁擠狀況也會(huì)得到明顯的改善。(2)完善擴(kuò)展性使得系統(tǒng)更靈活。如果客戶端需要更新設(shè)備，Client/Server方式就可以提供很好的便利途徑。由于這種方式實(shí)現(xiàn)了將系統(tǒng)的功能劃分為兩個(gè)獨(dú)立的部分，從理論上講，當(dāng)系統(tǒng)底層的軟/硬件設(shè)備需要更新時(shí)，只要不改變?cè)蟹?wù)器的配置，就不會(huì)對(duì)前端產(chǎn)生任何影響。這種優(yōu)勢(shì)有利于保護(hù)用戶的應(yīng)用開發(fā)和培訓(xùn)方面的投資。(3)增強(qiáng)工作站的獨(dú)立性。Client/Server方式支持多種類型的系統(tǒng)和平臺(tái)，為用戶提供更多的選擇。在一個(gè)以SQL Server數(shù)據(jù)庫服務(wù)器為基礎(chǔ)的Client/Server系統(tǒng)中，其客戶端可以是IBM兼容的PC機(jī)，Machintosh，Unix工作站或它們的任意組合。此外，還支持不同的操作系統(tǒng)，即系統(tǒng)可以在MSDOS或PC DOS，Microsoft windows，IBMOS/2或 Apple System7中的任意一種中執(zhí)行?？蛻舳霜?dú)立導(dǎo)致的必然結(jié)果是應(yīng)用程序的獨(dú)立執(zhí)行，因?yàn)椴煌目蛻舳丝梢允褂貌煌臄?shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)用軟件，用戶可以根據(jù)個(gè)人愛好，繼續(xù)使用他們所熟悉的軟件去訪問數(shù)據(jù)庫。(4)具有更高的安全性。采用Client/Server方式之后，可以說所有的數(shù)據(jù)處理工作都轉(zhuǎn)交給了數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，而數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)可以提供確保數(shù)據(jù)安全的任何服務(wù)，例如對(duì)需要存儲(chǔ)的文件加密，在訪問數(shù)據(jù)庫時(shí)進(jìn)行磁帶內(nèi)容的實(shí)時(shí)備份，磁盤的鏡象等等，還可以提供特定類型的事務(wù)處理服務(wù)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫修改的跟蹤，并在服務(wù)器崩潰情況下及時(shí)糾正所出的問題。Client/Server技術(shù)的出現(xiàn)對(duì)信息技術(shù)具有很大的影響，它促進(jìn)了分布式系統(tǒng)的發(fā)展，為異構(gòu)系統(tǒng)間的互連和互操作提供了良好的途徑，且更好地滿足聯(lián)機(jī)事務(wù)處理系統(tǒng)的需要。目前因特網(wǎng)上的網(wǎng)站大多采用這種方式進(jìn)行組建。但是，在Client/Server結(jié)構(gòu)中應(yīng)用系統(tǒng)被一分為二，即前臺(tái)客戶機(jī)集中用于完成用戶的交互任務(wù)，而后臺(tái)服務(wù)器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理工作。Client/Server結(jié)構(gòu)是基于局域網(wǎng)環(huán)境的，具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)操縱和事務(wù)處理能力，理所當(dāng)然就對(duì)數(shù)據(jù)的安全性和完整性要求比較高。盡管如此，也存在強(qiáng)大的封閉性，較差的兼容性，較難的擴(kuò)展性，以及在升級(jí)與維護(hù)過程中操作性差的缺陷。[2]缺點(diǎn)主要有以下幾個(gè)：(1)采用Intranet技術(shù)，適用于局域網(wǎng)環(huán)境可連接用戶數(shù)有限，當(dāng)用戶數(shù)量增多時(shí)，性能會(huì)明顯下降客戶端都要安裝應(yīng)用程序系統(tǒng)擴(kuò)展維護(hù)復(fù)雜、代碼可重用性差 、開發(fā)費(fèi)用較低，開發(fā)周期較短。(2)只適用于局域網(wǎng)。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，移動(dòng)辦公和分布式辦公越來越普及，這需要我們的系統(tǒng)具有擴(kuò)展性。這種方式遠(yuǎn)程訪問需要專門的技術(shù)，同時(shí)要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)來處理分布式的數(shù)據(jù)。(3)客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。首先涉及到安裝的工作量，其次任何一臺(tái)電腦出問題，如病毒、硬件損壞，都需要進(jìn)行安裝或維護(hù)。特別是有很多分部或?qū)Ｙu店的情況，不是工作量的問題，而是路程的問題。還有，系統(tǒng)軟件升級(jí)時(shí)，每一臺(tái)客戶機(jī)需要重新安裝，其維護(hù)和升級(jí)成本非常高。(4)對(duì)客戶端的操作系統(tǒng)一般也會(huì)有限制?？赡苓m應(yīng)于Win98, 但不能用于win2000或Windows XP?；蛘卟贿m用于微軟新的操作系統(tǒng)等等，更不用說Linux、Unix等。 B/S結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展與日益普及，TCP/IP協(xié)議[33]已深受各廠商以及廣大用戶的青睞。同時(shí)，隨著局域網(wǎng)的普遍應(yīng)用，各單位都希望能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)上，便于獲得互聯(lián)網(wǎng)上豐富的資源來促進(jìn)其經(jīng)營和發(fā)展的需要。從Client/Server到Brower/Server（B/S）的過渡已成為一種必然的趨勢(shì)。在B/S結(jié)構(gòu)[32]下，主要由三部分組成：瀏覽器，WWW服務(wù)器和后臺(tái)參數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，客戶機(jī)上只需安裝一個(gè)瀏覽器（Browser），如Netscape Navigator或Internet Explorer，服務(wù)器安裝Oracle、Sybase、Informix或 SQL Server等數(shù)據(jù)庫[6]。瀏覽器通過Ｗeb Server 同數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。用戶界面完全通過WWW瀏覽器實(shí)現(xiàn)，一部分事務(wù)邏輯在前端實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)，形成所謂3tier結(jié)構(gòu)。B/S結(jié)構(gòu)，主要是利用了不斷成熟的WWW瀏覽器技術(shù)，結(jié)合瀏覽器的多種Script語言(VBScript、JavaScript…)和ActiveX技術(shù)，用通用瀏覽器就實(shí)現(xiàn)了原來需要復(fù)雜專用軟件才能實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)大功能，并節(jié)約了開發(fā)成本，是一種全新的軟件系統(tǒng)構(gòu)造技術(shù)。隨著瀏覽器技術(shù)植入操作系統(tǒng)內(nèi)部，這種結(jié)構(gòu)更成為當(dāng)今應(yīng)用軟件的首選體系結(jié)構(gòu)。這種方式具有如下的基本特征：(1)操作方便，只要有一臺(tái)能上網(wǎng)的電腦就能使用，客戶端零維護(hù)。系統(tǒng)的擴(kuò)展性非常容易，只要能上網(wǎng)，再由系統(tǒng)管理員分配一個(gè)用戶名和密碼，就可以使用了。甚至可以在線申請(qǐng)，通過公司內(nèi)部的安全認(rèn)證（如CA證書）后，不需要人的參與，系統(tǒng)可以自動(dòng)分配給用戶一個(gè)賬號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)。(2)較低的管理費(fèi)用, B/S架構(gòu)的軟件只需要管理服務(wù)器就行了，所有的客戶端只是瀏覽器，根本不需要做任何的維護(hù)。無論用戶的規(guī)模有多大，有多少分支機(jī)構(gòu)都不會(huì)增加任何維護(hù)升級(jí)的工作量，所有的操作只需要針對(duì)服務(wù)器進(jìn)行；如果是異地，只需要把服務(wù)器連接專網(wǎng)即可，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)、升級(jí)和共享。(3)自我服務(wù)。每個(gè)人都在這種信息系統(tǒng)上各取所需,無需他人幫助說明或解釋,能夠?qū)崿F(xiàn)客戶化的自我服務(wù)。主要缺點(diǎn)：B/S架構(gòu)在圖形的表現(xiàn)能力上以及運(yùn)行的速度上弱于CS架構(gòu)。還有一個(gè)致命弱點(diǎn)，就是受程序運(yùn)行環(huán)境限制。由于B/S架構(gòu)依賴瀏覽器，而瀏覽器的版本繁多，很多瀏覽器核心架構(gòu)差別也很大，導(dǎo)致對(duì)于網(wǎng)頁的兼容性有很大影響，尤其是在CSS布局，Javascript腳本執(zhí)行等方面，會(huì)有很大影響。 本系統(tǒng)的開發(fā)模式及其特點(diǎn)通過對(duì)比C/S與B/S的優(yōu)缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用B/S開發(fā)模式。B/S系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)即把程序按照內(nèi)部分工及業(yè)務(wù)邏輯分割成幾個(gè)相對(duì)獨(dú)立的程序，主要?jiǎng)澐譃榻缑鎸?、業(yè)務(wù)處理層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。界面業(yè)務(wù)處理根據(jù)需要可再進(jìn)一步分割，使程序之間的關(guān)系盡量變得松耦合，確保軟件開發(fā)過程中的“高內(nèi)聚，低耦合”原則[34]。由于程序進(jìn)行了分割，它們就可以安裝在不同的機(jī)器上。一般情況下，界面層的程序安裝在客戶機(jī)上，業(yè)務(wù)處理層和，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層安裝在服務(wù)器上，可以是兩類不同的服務(wù)器。實(shí)際運(yùn)行中，界面層運(yùn)行的程序也是從應(yīng)用程序服務(wù)器上下載。本系統(tǒng)具備了B/S開發(fā)模式的特點(diǎn)：（1） 任何一方（如發(fā)貨方與收貨方）都可以通過直接登入該物流平臺(tái)進(jìn)行各種增加新信息、刪減過期交易操作、更新原有的貨物存儲(chǔ)信息等。（2） 采用B/S模式，用戶無需花費(fèi)太多的經(jīng)歷來管理自己提供的信息，服務(wù)器提供方會(huì)為各用戶提供各種服務(wù)。 開發(fā)環(huán)境的選擇“工欲善其事必先利其器”，因此，在系統(tǒng)開發(fā)之前,需要確定采用什么樣的開發(fā)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)。目前常用的網(wǎng)絡(luò)程序語言主要有JSP、ASP、PHP、.NET幾種。可供結(jié)合使用的集成開發(fā)工具（IDE）有Eclipse,、Borland JBuilder等，選用正確的集成開發(fā)工具，很大程度上可以加快程序設(shè)計(jì)的編碼與測(cè)試過程，對(duì)整體開發(fā)過程的進(jìn)度具有決定性的影響[79]。本次開放使用的是Eclipse集成開放平臺(tái)，Eclipse是一個(gè)有品質(zhì)保障的、開放源代碼的、基于Java 的可擴(kuò)展開發(fā)平臺(tái)，它在很多方面繼承了IBM VisualAge的風(fēng)格，但相比而言更加開放，功能更強(qiáng)，通過SWT技術(shù)使運(yùn)行速度和外觀比純粹的Java工具更能讓人接受。它不僅是一個(gè)框架和一組服務(wù)，用于通過插件組件構(gòu)建開發(fā)環(huán)境， 附帶了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的API插件庫，包括Java 開發(fā)工具（Java Development Tools，JDT）。開放源代碼、免費(fèi)使用、優(yōu)秀的廠商支持，并且擁有豐富的擴(kuò)展資源是Eclipse工具得特性所在。另外，Eclipse本身也要運(yùn)行在Java虛擬機(jī)上，所以開發(fā)過程中，還要使用JDK的編譯器，因此我們必須首先安裝JDK，文中使用的是JDK 。JSP(Java Server Pages)是由Sun Microsystems公司聯(lián)合多家公司共同構(gòu)建的一種動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[35]。類似于早期的ASP技術(shù)，是在傳統(tǒng)的網(wǎng)頁HTML文件中插入Java程序段（Scriptlet)和JSP標(biāo)記(tag)，從而形成對(duì)應(yīng)的JSP文件(*.jsp)。采用該技術(shù)開發(fā)出來的Web應(yīng)用是跨平臺(tái)的，也就是說，除了能在常用的Window和Lunix系統(tǒng)下運(yùn)行，還能在其他操作系統(tǒng)上運(yùn)行。JSP技術(shù)通過使用Java編程語言編寫類似于XML的標(biāo)記tags和Java程序段scriptlets，封裝產(chǎn)生動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁的處理邏輯。生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁還能通過標(biāo)記tags和Java程序段scriptlets訪問存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程服務(wù)端的資源應(yīng)用邏輯。JSP將網(wǎng)頁邏輯與網(wǎng)頁設(shè)計(jì)和顯示進(jìn)行層次分離，支持可重用的基于組件的設(shè)計(jì)，