毕业设计论文基于轻量级Java EE的在线考试系统.doc

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1、 毕 业 论 文题 目： 基于轻量级Java EE的在线考试系统 院 系： 理 学 院 专 业： 信息与计算科学 班 级： 0601 学 号： 22 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 2010 年6 月10 日 诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计（论文）是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计（论文）中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计（论文）任务书 题 目： 基于

2、轻量级Java EE的在线考试系统 姓 名 学 院 理学院 专 业 信息与计算科学 班 级 0601 学 号 22 指导老师 职 称 副教授 教研室主任 一基本任务及要求： 1基本任务：首先进行系统分析，画出数据流图，设计出系统的逻辑模型；根据数据流程图， 画出各模块结构图，设计出系统的物理模型；根据各模块结构图，编写程序代码， 最后进行测试。 2基本要求：充分利用现有的软硬件资源，按照在线考试需求分析，采用模块化程序设计方法， 实现在线考试，系统管理。 二进度安排及完成时间： 第一阶段 ( 第14周) ：进行调研，查阅相关资料，撰写开题报告，并于第4周星期五 交开题报告； 第二阶段 ( 第5

3、12周) ：在指导教师的指导下，对课题进行研究，按预定要求获得毕业 论文开题报告中的预期结果，并撰写毕业论文，第12周五之前交初稿； 第三阶段 (第1314周) ：指导教师对毕业论文进行批阅，提出修改意见并指导学生进行 毕业论文的修改,并检查算法的实现情况（如程序的可行性和通用性等）； 第四阶段 (第15周) ：指导教师指导学生将毕业论文定稿，并准备毕业论文答辩； 第五阶段 (第16周) ：进行毕业论文答辩。 目 录摘要Abstract 前言 1第1章 设计前的分析3 1.1 需求分析3 1.2 系统开发工具及思路3 1.3 可行性分析 3第2章 系统概要设计5 2.1 项目规划52.2 系统

4、总体功能结构图52.2.1 系统总体结构图52.2.2 考试中心功能模块图62.2.3 管理员功能模块图62.2.4 教师功能模块图72.2.5 学生功能模块图82.2.6 在线考试功能模块图82.3 系统总体流程图 9第3章 系统详细设计10 3.1 数据库设计10 3.2 系统主要功能模块详细设计113.2.1 制定考试功能设计113.2.2 在线考试功能设计123.2.3 录入题目功能设计153.3 系统接口设计153.3.1 DAO层接口设计153.3.1 Service层接口设计18第4章 系统功能实现224.1 实现Hibernate持久层224.2 实现DAO层234.2.1 实

5、现DAO组件234.2.2 配置DAO层314.3 实现Service层324.3.1 实现业务逻辑组件324.3.2 事务管理374.3.3 部署业务逻辑组件384.4 实现任务自动调度454.5 实现系统Web层484.5.1 Struts2和Spring的整合484.5.2 用户登录594.5.3 制定考试534.5.4 在线考试534.5.5 使用拦截器进行权限管理53第5章 系统测试555.1 测试简述555.1.1 测试目标555.1.2 测试步骤555.1.3 相关操作说明555.1.4 错误定义555.1.5 产品标识555.1.6 整个测试过程成中使用的软硬件环境565.1.

6、7 测试项简述565.2 测试充分性评价575.3 测试结果概述575.3.1 测试结果总述575.3.2 功能需求测试详述即测试结果585.3.3 性能测试595.3.4 可移植性测试595.4 评价及总结60小结与致谢 61参考文献 62附录 63基于轻量级Java EE的在线考试系统摘要：本文设计了一个学生在线考试系统，采用了基于轻量级Java EE平台的系统框架，表现层采用JSP技术，业务逻辑层由JavaBean和Servlet组成，数据层采用MySQL数据库。整个应用采用Hibernate+Spring+Struts三大框架整合并且进行模块化设计，具备较强的扩展性。该系统已应用于湖南

7、工学院线性代数精品课程在线考试平台，测试结果表明，该框架结构清晰、设计合理，能够较好满足学生在线考试的需求。关键词：Java EE；在线考试；管理系统；Spring；Hibernate；Struts THE ONLINE EXAMINATION SYSTEM BASED ON LIGHTWEIGHT JAVA EE Abstract: The paper designed an online student-examination system by using system framework based on the platform of lightweight Java EE and

8、by applying the technology of JSP to presentation layer, JavaBean and Servlet to business logic layer, and MySQL database to data layer, respectively. All of the applications are integrated together through modular designing and by using the three major frameworks, i.e. hibernate, spring and struts,

9、 which enables relatively strong extensibility to the system. The system has been applied to the online examination platform of linear algebra in Hunan institute of engneering, and testing results showed that the framework has clear structure and is designed reasonably, and meets appropriatly the ne

10、eds of online examination on students.Key words:Java EE; online examination; manager system; Spring; Hibernate; StrutsII前 言信息作为生产力中最活跃的因素，很早就在人类经济生活中发挥着不可替代的作用，但把信息纳入企业经营管理系统中高效处理和应用是在计算机发明以后的50年代末。 目前人们所提到的管理信息系统，通常是指以计算机为工具，对管理信息进行收集、存贮、检索、加工和传递，使其应用于组织机构及企业管理领域的“人机系统”，该系统是70年代初“后工业经济”时代的产物，在企业管理信

11、息系统在其发展的初期，是单一的人机系统，系统功能简单，效率低，对管理的作用有限。进入20世纪80年代末，随着计算机网络和通信技术的大力发展，企业管理信息系统进入网络化的发展时期。世界发达国家已建立起了完善的先进的管理信息系统体系，在其社会经济发展领域中发挥着巨大的作用。我国有丰富的原始信息资源，但在此基础上再生的二次信息系统和数据库产业的规模和市场占有率、使用率相当低，大量的有价值的信息未能进一步加工成商品使其增值。我国在全国范围内推广计算机在管理中的应用，是在80年代初开始的。起步虽晚，但发展快。特别是微型计算机的出现和普及，为信息处理提供了物美价廉的手段，对于推动我国管理信息处理现代化起到

12、了重要作用。随着网络技术的出现，管理信息系统又有了新的发展，基于网络的管理信息系统不断出现，管理信息系统的概念模型也发生了相应的变化，许多学者对管理信息系统给出了新的定义。例如劳顿认为：“管理信息系统是一个基于计算机的信息系统，它通过收集、处理、存储和扩散信息，来支持组织的管理、决策、合作、控制、分析活动，并使之可视化。”知识经济时代的到来使教育面临着严峻的挑战，同时也给教育提供了绝好的发展机遇。教育界在教育观念上正在发生明显的变化，追求人才素质成为制订教育规划以及实施教育教学改革的出发点和归宿。由于现代教学特点与传统教学的差异，因而研究和利用现代教学技术的氛围空前浓厚。网络教学平台作为现代教

13、学手段应运而生并得到了蓬勃发展。而教师个人网络教学平台正是网络教学平台代表。教师的个人教学平台能提供一种师生交流的平台，作为传统课堂教学交往的一种补充和延伸。网上交流的虚拟性（匿名性）为师生敞开心扉提供了便利,可以实现师生双方的情感交流。教师个人教学平台的存在，就是在探究新课改精神的进程中，发挥基于网络环境的学习和教研平台的合作性、探究性、自主性等特点，直接面向学生和其他教师，拓展服务对象在认识空间上的深度与广度，以达到为新课程的实施提供整合教学资源、重组教学结构的目的。教师个人教学平台在以信息化为媒介开展的网络教学中的作用是不容忽视的。 在线考试系统作为教师个人教学平台的核心组成部分，是教师

14、获取教学反馈信息，改进教学管理，保证教学质量的重要依据，又是学生调整学习策略，改进学习方法，提高学习效率的有效手段。 为了测验教学水平，学校要经常性的组织大大小小的考试。但是目前学校测试大都采用传统的测试方式，在此方式下，组织一次测试至少要经过五个步骤，即人工出题、考生测试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析。显然，随着测试类型的不断增加及考试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，并且其工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情，可以说传统的测试方式已经不能适应现代测试的需要。教师经常把大量的时间浪费在出题及阅卷上了。很少有时间进行知识的充电或进行教学方法的研究上。另外，学校考试卷的题目一般出自学

15、校的题库，而题库往往得不到及时的更新及有效性，对教育有不好的影响。因此我们试开发一套系统以代替大量的人工操作。以此来提高工作效率，同时也可以提高教学质量。 这个系统实现的目的就是研究怎样把教师从繁重的教学走向简化。在线测试系统的设计在很大程度上解决了教师在测试方面的问题。不但把教师从繁重的工作量中解放出来，而且在一定程度上拉近了师生间的距离。教师在提高教学质量及工作效率的同时，更能随时把握学生对知识的掌握程度，可以在教学方面做出相应的调整。从而对的教学以及管理起到了帮助作用。 本系统基于轻量级Java EE的Web开发，用户界面均以网页形式显示。考虑到代码的可移植性，服务器端的编程利用Stru

16、ts框架；客户端的编程使用jsp技术。系统后台采用Hibernate框架对数据的管理和持久化，持久化数据保存在MySQL数据库中。整个应用的事物和逻辑处理都处在Spring容器的管理之下。整个网络系统按客户浏览器端表现层、中间事务逻辑层和数据库存取层三层结构来构架。系统结构以轻量级Java EE企业应用平台为基础,利用Java“编写一次，到处运行”的特性，保证了系统的易扩展性和易移植性。第1章 设计前的分析1.1 需求分析为了测验教学水平，学校要经常性的组织大大小小的考试。但是目前学校测试大都采用传统的测试方式，在此方式下，组织一次测试至少要经过五个步骤，即人工出题、考生考试、人工阅卷、成绩评

17、估和试卷分析。显然，随着测试类型的不断增加及考试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，并且其工作将是一件十分烦琐和非常容易出错的事情，可以说传统的测试方式已经不能适应现代测试的需要。教师经常把大量的时间浪费在出题及阅卷上了。很少有时间进行知识的充电或进行教学方法的研究上。另外，学校考试卷的题目一般出自学校的题库，而题库往往得不到及时的更新及有效性，对教育有不好的影响。因此湖南工程学院线性代数精品课程试开发一个在线考试系统以代替大量的人工操作，以此来提高工作效率，同时也可以提高教学质量。该系统要求学生能在线考试，题目形式都为单项选择题，题量每份试卷都为10个，每个题目的分值为1分，题目难度比

18、例中难易为5:2:3。每份试卷的题目从题库随机抽取生成，一份试卷中不能有重复的题目，任意两份试卷可以有重复题。在同一个时间段内只有一场考试。在线考试系统有三类用户即管理员、教师、学生。管理员能对基本表的增删改查操作，能制定题目，也能对所有的行政班级制定考试，打印成绩单。教师能录入、修改学生信息，制定考试，查看所有的考试信息，查阅题目，查看学生成绩，打印学生成绩。学生能查看自己的考试信息，在规定的时间内在线考试，提交完试卷后可查看考完的试卷和正确答案。1.2 系统开发工具及思路本系统用MySQL6.0作为数据库。IDE工具为MyEclipse_6.5.0GA_E3.3.2版本。JDK为jdk6.

19、16版本。服务器为tomcat6.0.10。浏览器可以任意选用也可用MyEclipse自带的浏览器。本系统采用轻量级经典Java EE三层构架。采用Struts+Spring+Hibernate三个开源框架整合。本系统下载的是hibernate-distribution-3.3.2.GA、spring-framework-3.0.0.M2、struts-2.1.8.1。为了支持系统的自动调度功能还需下载quartz-1.6.1.zip。1.3 可行性分析需求上可行性：在线考试系统可以代替大量的人工操作，教师只要登录系统可以在一两分钟内就可以制定一次考试，试卷就可由系统随机生成。学生可以在规定的

20、时间内答卷，学生提交答卷后系统自动改卷，持久化分数。这可在极端的时间内达到学生测试自己掌握专业知识的程度，教师可从成绩中掌握学生的专业水平，从而可以适当调整下一个授课计划。这个系统还有最主要的功能是试卷随机生成的，两个同学的题目大部分都不相同，这可以很好的防止抄袭现象，从而提高教学质量。技术上可行性：本系统采用经典的Java EE三层架构的贫血模型。首先经典的Java EE三层架构是一个非常成熟的架构，有大量关于怎样采用经典Java EE架构开发系统的文章，这样可以从前人的经验中少走弯路保证系统的稳定性和安全性。其次贫血模型具有开发简单、分层清晰、架构明晰且不易混淆的优点，非常适合初学者及对架

21、构把握不是十分清晰地团队。经济上可行性：Java技术有许多优秀的开源框架，例如Struts、Spring、Hibernate等，这几个框架都可以在网上免费下载。Apache组织还推出了开源的Apache和Tomcat服务器，可以用JK插件方式整合Apache和Tomcat构建一个免费的稳定的动态网站。然后下载花生壳软件注册一个护照就可得到一个免费的二级域名通过它的动态域名解析，外网就可以用这个域名轻松地访问到这个系统了。从系统的设计到编码、测试、运行到搭建网站基本上是免费的。第2章 系统概要设计2.1 项目规划本系统采用轻量级Java EE技术的Struts+Spring+Hibernate三

22、个框架整合的贫血模型，使用MySQL作为数据库，tomcat作为服务器，MyEclipse作为IDE工具。本系统分为四个主要功能模块，分别为管理员功能模块、教师功能模块、学生功能模块、系统考试中心功能模块。2.2 系统总体功能结构图2.2.1 系统总体结构图整个系统的结构如图2.1所示。Spring容器数据持久化服务负责持久化保存应用状态DAO层通过操作领域对象来操作持久层数据业务逻辑层负责实现系统的业务逻辑功 能用户界面负责业务数据收集呈现系统状态MVC框架控制器负责用户请求和业务逻辑组 件的交互领域对象处于HibernateSession管理之下，映射到对应数据表 视图层 控制器层 业务逻

23、辑层 数据访问 领域对象 数据库（JSP） Struts2.1 对象层 （MySQL）图2.1 系统结构图本系统表现层采用传统的JSP技术，负责收集用户请求的数据。控制器层采用Struts2.1框架，所以所有的JSP页面不再使用Java脚本，结合Struts2.1的表现层标签，JSP完成全部的表现层功能数据收集、数据表示和输入数据校验。所有从前台提交的数据通过控制器转交给业务逻辑层处理，业务逻辑层所有组件、DAO层的所有组件、事务都处在Spring框架的管理下。借助于Spring的依赖注入，各组件以松耦合的方式组合在一起，并且它要求其Service组件和DAO对象都采用面向对象编程的方式，从而

24、降低系统重构的成本，极好地提高系统的可维护性、可修改性。应用事务采用Spring的声明式事物框架。通过声明式事务，无须将事务策略以硬编码的方式与代码耦合在一起，而是放在配置文件中声明。DAO层通过操作领域对象来对数据库的操作，其中领域对象都处于Hibernate Session的管理之下。DAO层借助于Spring提供的HibernateTemplate即可完成数据库操作。2.2.2 考试中心功能模块图考试中心功能模块，如图2.2所示。考试中心 保存成绩终止考试通知考试开始制定考试处理登录图2.2 考试中心任务与功能因为三类用户登录本系统都与考试有关系所以三类用户的登陆都由考试中心处理，考试中

25、心还负责管理员和教师权限的制定考试功能，为了能在一个时间段内只有一场考试所以制定考试功能要进行同步控制处理。考试中心还有通知开始考试和结束考试的功能，这两个功能都是系统自动调度检测时间来自动触发。当考试结束后，考试中心会自动保存所有考生的成绩。2.2.3 管理员功能模块图管理员功能模块，如图2.3所示。管理员最主要的功能是对基本表的维护功能，大部分表都由增删改查功能，但是也有几个特殊的表没有全部的CRUD操作。为了简化操作考试信息表没有修改功能，如果一条考试记录有错误，唯一的办法是删除这条记录重新再制定。成绩表只有查看操作，它的存在完全依赖于考试信息表。题目表也没有修改功能，因为题目是以图片的

26、形式存在，所以如果题目有错误只有删除再重新制作题目图片。管理员也可面向全部行政班级制定考试。管理员题目表的增删改查教师的增删改查学生表的增删改查查看成绩考试信息的增删查查章节表的增删改查制定考试班级表的增删改查 图2.3 管理员功能模块2.2.4 教师功能模块图教师功能模块，如图2.4所示。教师录入考生信息修改密码查看考试信息查看成绩查看考生信息修改考生信息制定考试图2.4 教师功能模块教师的主要功能是制定考试和录入修改学生信息，教师制定考试时所面对的班级是他所授课的班级，其他班级是不可视的。教师还可以查看所有行政班级的成绩。2.2.5 学生功能模块图学生功能模块，如图2.5所示。学生查看成绩

27、查看考试信息查看已考试卷修改密码在线考试图2.5 考生功能模块学生的主要功能是在线考试，在规定的时间段内进入在线考试即可答题。提交试卷后成绩就显示在出来了。然后可查看到刚才所做的题目和正确答案。这场考试结束后可查看到自己的成绩。2.2.6 在线考试功能模块图在线考试发放试卷开始考试自动改卷发放准考证结束考试检查考生信息图2.6 在线考试功能模块在线考试考试功能模块，如图2.6所示。在线考试功能是从考试中心独立出来的一个功能模块。考试中心只控制考试的开始、结束和持久化分数而在线考试负责考试开始到考试结束这中间所有与考生的交付，这符合现实也凸显独立分工在以后也容易实现系统功能拓展。2.3 系统总体

28、流程图系统总体流程图，如图2.6所示。当Tomcat服务器启动或者在规定的时刻（本系统设置在每天早上七点半）系统会从数据库自动加载考试信息。然后系统的自动调度会不断地监听考试信息，通过考试信息中考试的开始时刻和结束时刻来控制考试中心考试的开始与结束。学生通过查看自己的考试信息在规定的时间内在线考试。管理员和教师可在任意的时间内制定考试，制定的考试会在第二天早上七点半加载到系统的自动调度中。系统自动调度 每 应 天 控 用 早 制 起 上 考 动 七 试 点考试中心 半 考试信息加载考试信息 申 在 请 线 考 考 试 试数据库学生管理员/教师 图2.6 系统总体流程概况图第3章 系统详细设计设

29、计3.1 数据库设计通过使用Hibernate持久层，可以避免使用传统的JDBC方式来操作数据库，通过利用Hibernate提供的O/R Mapping支持，从而允许程序使用面向对象的方式来操作关系数据库，保证了整个软件开发过程以面向对象方式进行，即面向对象分析、面向对象设计、面向对象编程。所以本系统的数据库设计完全从面向对象分析开始，设计了9个持久化类。下面是9个PO对象的关系图，如图3.1所示。图3.1 9个PO对象的关系Clazz：对应班级信息，包括班级名、所属系部、班级人数、教师、学生。Course：对应章节信息，包括章节名、成绩、题目。ExamPaper：对应试卷信息，包括题目内容和

30、正确答案、学号、考号、成绩、考试记录。ExamRecord：对应考试信息，包括班级名、考试开始时间、考试考试结束时间、考试章节、考试制定者、试卷、参考人数。Manager：对应管理员信息，包括账号、姓名、性别、密码。Score：对于成绩信息，包括学生、章节、成绩。Student：对于学生信息，包括学号、姓名、性别、班级、密码、成绩。Teacher：对于教师信息，包括工号、姓名、性别、所属系部、授课班级、密码。Title：对于题目信息，包括题号、题目内容、正确答案、难度系数、章节。3.2 系统主要功能模块设计3.2.1 制定考试功能设计制定考试流程图，如图3.2所示。教师/管理员教师/管理员教师

31、/管理员 制定考试开始同步控制考试时间是否被占 是 否生成并初始化试卷持久化试卷结束同步控制制定考试成功图3.2 制定考试流程图由于在需求分析里要求同一时间段内只有一次考试，而教师、管理员可在任意的时间内制定考试，这样会出现同步问题，所以在提交考试信息后就进入同步控制。考试信息包括考试开始时间、考试时间长、参加考试的班级、考试的章节名。考试信息在持久化时还会插入制定人的名字。生成试卷时，在题库里按照难度比例随机生成试卷且在生成一份试卷时会初始化试卷。考号和成绩赋初值为-1，每份试卷都注册一个学号即每个学生的试卷在随机生成时已经定好。这样有一个好处是在开始考试时可以减少服务器的运算量，同时这也不

32、影响试卷的重复率达到试卷随机生成的效果。3.2.2 在线考试功能设计在线考试是考生与系统不断交互中完成的，所以从学生和系统两个方面来设计。考生在线考试流程图，如图3.3所示。系统控制在线考试流程图，如图3.4所示。首先系统的自动调度会不断检测考试信息里的考试时间，当考试时间到来时，系统的自动调度会把考试信息交给考试中心，考试信息包括参考班级、参考学生和所有考生的所有试卷。然后考试中心会把考试试卷交到在线考试。考生即可以进入在线考试否者会提示考试时间未到。考生在点击在线考试按钮后，系统会根据学号在试卷表里查找对应的学号同时也会检测匹配的学号的成绩是否为-1，如果成绩为-1说明该考生还没有提交过试

33、卷否者提示考生考试时间未到，如果找到匹配的学号且成绩为-1系统会把该考生在试卷表里的位置当做考号注册到该考生试卷的考号属性里，然后随试卷一起发给考生。这样既符合现实即考生同时有考号和证件编号，而且当考生交卷后自动改卷功能会根据考号很快找到这个考生在试卷表中的位置，提高改卷速度。在考生提交试卷后，系统会判断考试是否与结束。如果考试结束则不用改卷直接判为0分，否者会进入系统自动改卷，改完卷后系统会更新试卷信息然后自动发送成绩给交卷的考生。当考试结束后在线考试把试卷交给考试中心，由考试中心统一负责登成绩然后把成绩统一持久化到成绩表。点击在线考试开始考试 否是考 生 否 是得到试卷得到考号答 卷交 卷

34、考试结束 否查看成绩否信息提示退出图3.3 考生在线考试流程图系统自动调度考试任务否是控制权转入在线考试考试中心通知考试开始考试考 生否是发放试卷填写准考证号发放考号收卷考试结束是否成绩写入试卷自动改卷自动发送成绩之考生信息提示结束考试控制权转入考试中心成绩存入数据库图3.4 系统控制在线考试流程图3.2.3 录入题目功能设计由于该系统是给学习线性代数课程的学生在线考试的，不可避免的会用到许多数学符号，然而特殊符号在互联网中以网页的形式是难以传播的。所以本系统的一种解决方案是把所有的题目做成图片保存到文件夹里，数据库只保存图面的名字，为了保证图片的唯一性，图片的名称取保存图片时的系统时间。录入题目分两步，第一步是上传图片，上传后该系统会截取系统当前时间作为图片的名称然后把图片保存到指定的文件夹内。第二步把第一步上传的题目根据题目名在另外一个页面显示并且还有题目正确选项、难度系数、所属章节三个输入框，用户填写完这三个输入框后即可点击保存题目，系统后台即可把接收到的参数持久化到题目表。3.3 接口设计3.3.1 DAO层接口设计在Hibernate持久层之上，可使用DAO组件再次封装数据库操作，这也是Java EE应用的DAO模式。但使用DAO