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基于MVC模式的Android与Web双模校园信息系统的设计与实现

摘要：校园移动应用是智慧校园建设的重要组成部分。campus service设计了一个校园信息服务系统，该系统由Android客户端、Web客户端和服务器三部分组成，均采用MVC模式设计。Android客户端与服务器端采用C/S架构，Web客户端与服务器端采用B/S架构，采用JSON作为统一的数据接口来完成交互。描述了三个部分的体系结构，阐述了数据库访问优化、Android显示、事务管理和认证等关键技术，其中数据库访问优化技术主要有两个方面：使用C3P0维护连接池和根据其流行程度预取数据。经测试，该系统实现了用户管理、校内公告、与朋友互动、活动参与、校园地图等功能，具有良好的性能。该系统为教师、学生和校方之间的实时交流提供了一个有效的平台。

关键词：智慧校园，MVC，Android，双模，预取

1. 介绍

近年来，世界进入了移动互联网蓬勃发展的阶段。平板电脑、智能手机等移动智能终端越来越普及，传统的桌面应用开始转向移动设备。

在此背景下，移动智慧校园系统应运而生。主要是指在校园内使用无线网络技术的应用。它基于智能终端、3G网络、Wi-Fi等移动技术，可以提供多种移动信息服务，方便学生、教师和管理人员随时随地使用。2008年，斯坦福大学开始建设移动校园系统。通过它，学生可以直接在支持iOS系统的移动智能终端上查看课程目录、学校地图、游戏信息和校园内的人物信息。杜克大学、卡内基梅隆大学等大学也推出了自己的移动应用程序。在中国，复旦大学在2009年就建立了一个移动校园应用程序“iFudan”，其他大学紧随其后。

在典型的智能手机系统中，Android以其开放性和Google提供的优秀服务占据了巨大的市场份额，具有巨大的发展空间。为了方便解决学校生活中遇到的问题，本文实现了校园信息服务系统campus service。利用该系统，提高了校园信息传播效率和校园智能化建设。

1. 系统设计

2.1.系统目标

CampusService是一个Android和Web双模信息服务系统，它为师生提供Android客户端，供师生接收校方发布的信息并进行交互；为校方提供Web客户端，供校方发布信息或组织活动，收集教师反馈还有学生。同时，作为一个信息服务系统，它需要具有快速响应和高稳定性。

根据西安科技大学校园信息化的资源积累和用户需求，校园服务的主要功能设置如下：

表1.系统功能

功能	描述
新鲜资讯	提供用户关注功能，接收关注用户动态
公告	提供校园公告的发布、阅读和检索功能
在线交互	提供好友管理功能，允许用户查看好友基本信息，上传图片，实时互动
参与的活动	提供出版活动和用户参与的功能
校园地图	提供查看校园地图、查询所在单位新闻、校园定位导航服务等功能

2.2.系统架构

系统的物理结构如图1所示。

图1.系统物理结构

CampusService是一个基于B/S和C/S模式的Java EE项目软件，包括三个组件：Android客户端、Web客户端和服务器。Android客户端实现了与Web客户端相同的功能，两种客户端使用统一的数据接口JSON与服务器交互，使服务器能够统一处理来自两个客户端的请求。选择JSON实现数据交换的另一个原因是减少了数据传输的流量。系统采用四层体系结构，客户端为表示层，服务器端为表示层，服务器端为服务逻辑层，服务器端为数据模型层，如图2所示。

图2.系统架构

Android客户端与服务器交互采用C/S架构，Web客户端与服务器交互采用B/S架构，因此总体设计采用两种架构的结合，即B/S架构的扩展。以下是服务器端、Android客户端和Web客户端的主要设计思想。

2.3.服务器架构

服务器处理和响应来自Android客户端和Web客户端的请求，管理和保存系统数据和应用程序数据。其设计模式为MVC DAO，采用struts2实现层次结构，Hibernate实现数据持久化，采用Tomcat作为Web服务器，MySQL作为数据库，如图3所示。

图3.服务器架构

服务器使用MVC模式实现分层架构。

• 基于Tomcat，表示层负责接收客户端发送到struts2的JSON流，并将struts2的结果转换成JSON流返回Android或Web客户端；
• 在struts2中，使用FilterDispatcher作为控制器来过滤来自客户端的请求，然后经过多个拦截器的代码转换、身份验证和其他预处理，将请求传递给相关操作，该操作调用JavaBean（作为模型）来完成业务逻辑处理；为每个功能定义相应的操作模块，每个JavaBean类对应于处理业务逻辑的特定操作；
• Hibernate中的事务管理对象完成数据库中的CRUD操作，采用C3P0架构接管数据源连接。
• 业务处理结果按递归顺序返回到表示层。

服务器端设计的数据表包括：①用户表。包含学生号（工作号）、昵称、用户组、密码和其他用户信息。其中学生号（工作号）是用户的唯一身份；②新闻表。用户发布的新闻数据表，包含新闻ID、作者ID、发布时间、内容、评论、图片等信息；③活动表。是活动信息的数据表，包含活动及其注册信息；④放置表。它旨在保存地址信息、存储位置和与位置相关的最新新闻。

2.3.Android客户端

Android客户端采用MVC设计模式，具体设计为分层结构，分为表示层、控制层和模型层，如图4所示。

图4.Android客户端架构

表示层由多个活动和XML布局文件组成，通过可视化界面与用户交互，完成信息的显示。模型层使用Google提供的GSON包解析服务器传输JSON数据，实现数据的解析和处理；使用Android自带的SQLite库完成本地数据的存储。控制层是表示层和模型层之间控制数据流的桥梁。具体流程是：Android客户端通过控制层接收服务器发送的消息，对消息进行分类，排序后发送到模型层完成逻辑处理。根据需要，一部分数据存储在SQLite中，一部分数据通过事件响应来改变和显示表示层的接口；同时，在模型层进行处理和处理后，将表示层的用户请求转发到控制层，后者向服务器发送请求。

2.4.web客户端

Web客户端的主要工作是与服务器交互，更新Web页面。它使用Ajax中的jQuery框架，该框架使用JavaScript作为脚本语言[3]，在与服务器交互时使用JSON作为数据格式。基本交互的整个过程是：加载网页时加载jQuery；用户操作界面和jQuery根据操作绑定事件；从服务器读取JSON数据，解析和处理JSON数据，促进网页的部分刷新。

3.关键技术

3.1.优化数据库访问

在处理业务逻辑的过程中，需要频繁的数据库操作。当并发访问率很高时，数据库的运行将成为性能瓶颈。为了提高服务器在高并发情况下的性能，采用多层优化的方法对数据库进行访问。

3.1.1.与C3P0建立连接池：传统JDBC中对数据库的每一次访问都需要经过建立数据源、处理事务、释放数据源等一系列过程，造成资源浪费。为了解决这个问题，CampusService中的DAO层使用开源框架C3P0建立并维护了一个数据库连接池，连接池维护了许多主动物理连接。当系统需要数据访问操作时，直接从池中获取连接使用，操作完成后不释放连接，而是将连接放回池中供以后使用，以提高服务器的响应速度。根据Webbench测试软件的压力测试结果调整C3P0的配置。

3.1.1.基于流行度的网页预取：为了提高网页的命中率，进一步提高服务器的响应速度，设计了基于流行度的网页预取策略。

基于Web访问的空间局部性原理，通过对当前和历史页面请求的分析，Web预取技术主动地预测用户下一步可能浏览的网页，并提前将这些网页提取到本地缓存中，这样用户只需要从本地缓存中访问这些网页。典型的Web预取技术是PPM[4]，它是一个上下文模型。PPM的基本思想是用马尔可夫预测树来描述用户的访问模式，并通过序列匹配来预测未来的用户访问。该模型有很多扩展研究[5，6]，本文借鉴了基于流行度的PPM模型[6]。提出了一种新的基于网页普及度的网页预取模型。网页的受欢迎程度是根据网页之间的连接关系、新鲜度、等级和访问频率等因素来计算的。该模型将访问量最大的网页预取到数据库连接池的缓冲区中，以快速响应用户请求。

该模型由以下两部分组成：

①计算网页的流行度。影响流行度的因素有：

• 链接关系l：相关页面的访问顺序；
• 新鲜度f：Web消息的发布时间；
• 等级d：发布者级别；
• 访问频率v：网页的访问次数。分别赋予这些因素相应的权重，即wl、wf、wd和wv，然后通过加权求和公式（1）计算网页的流行度p。

p=l*wl f* wf d*wd v*wv （1）

② 生成一组预取网页：

定义类PageRankNote以获取一组需要预取的网页。该类包含五个属性，即newsId、next page、freshness、classify、visitCount，分别表示网页ID、最相关的下一页、freshness、grade level和页面访问频率。Top-N页面集的生成过程如下：

• 根据用户点击，检查用户需要的网页是否在缓冲区内，是否连接池。如果是，则直接返回网页并重新计算网页的PageRankNote实例的受欢迎度；
• 如果所需的网页不在缓冲区中，则从数据库中获取网页并返回给用户，然后生成网页的PageRankNote实例并计算其受欢迎度；
• 比较计算出的受欢迎度为了现有页面的流行，如果它在TopN中，则将其保存在缓冲区中；
• 否则，将其从缓冲区中移除。

在具体实现中，为了快速找到对应的网页PageRankNote实例，使用哈希表，其中Key为newsId，Value为对应实例；配置struts2框架的对应拦截器，当用户请求网页时，请求都可以放到拦截器中；如果用户请求的网页属于Top-N，直接从拦截器返回请求的网页。

3.2.Android兼容屏幕显示

在Android客户端的设计中，需要解决不同型号屏幕之间的不匹配问题。在布局文件中设置控件大小时，应遵循以下原则：①包装内容、填充父控件和dp。因此，使用sp来定义文本的大小，以便更好地适应屏幕大小。程序代码中不出现特定像素值；②不使用绝对布局（Android1.5中已废弃），应使用相对布局；③为不同屏幕提供合适大小的图像。

3.3.事务管理

在处理业务逻辑的过程中，一个业务常常需要涉及到对文件服务器或数据库记录的一些更改。如果在处理过程中出现异常，不能执行一个步骤，则会出现数据不一致，影响系统的稳定性。Hibernate本身不具备事务管理的能力，而是委托底层的JDBC或JTA来实现事务管理和调度功能。系统实现了基于JDBC事务的事务管理。在事务处理过程中，调用SessionFactory.openSession（）返回会话，然后调用session.beginTransAction（）和session.commit（）将多个操作打包到一个组中。当异常发生时，通过回滚技术进行恢复操作，保证事务的原子性。

3.4.身份验证

为了确保安全，每个业务逻辑操作都应该经过身份验证。系统使用struts2的拦截器实现统一认证。在配置文件struts.xml中，定义并将其添加到struts2的interceptor堆栈中。当用户请求到达时，CheckUser interceptor截取identity字段进行身份验证，如果身份验证成功，则截取identity字段并将其发送到Action，或者直接返回验证失败。

4.测试

为了测试系统的功能和性能，搭建了一个网络测试环境，其中服务器为Windows 2003 Tomcat 6.0 MySQL 5.1；智能终端中的Android版本应为Android 2.1或更高版本。

4.1.功能测试

功能测试包括Android客户端和Web客户端的全部功能。Android客户端面向员工和学生，而Web客户端面向学校的部门。试验项目及结果见表2。

表2.功能测试

功能项目	Android客户端	Web客户端
用户注册	如果用户信息正确，则成功；否则失败	如果用户信息正确，则成功；否则失败
用户登录	如果用户信息正确，则成功；否则失败	如果用户信息正确，则成功；否则失败
动态发布	通过 剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料 资料编号：[239402]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word