摘要：SMART系统是一个新型智能在线考试信息管理系统，该系统主要实现了学生在线考试与评估以及教师对学生在线考试信息的管理和维护。本文按照SMART系统的非功能性需求，基于Struts、Spring、Hibernate三种开源技术，构建了一个具有良好的可扩展性、可维护性、可靠性的系统框架。整个系统的框架分为三层，分别为表现层、业务层和持久层。本系统的表现层是基于Struts作扩展设计，结合本系统的需求完成了自定义标签的封装，基本action接口的编写。在业务层则是采用单例模式设计与Spring的IoC模式相结合，实现了公共代理类的编写，各业务逻辑接口的封装。而在持久层的设计中则是采用基于现有持久层框架的实现模式，实现了对产生Session实例的封装，对常用数据库操作的封装。这样设计减少了耦合性且避免了生成大量的临时对象。该系统框架能达到良好的可拓展性和维护性。它不仅仅适用这个系统的开发，可以应用于J2EE领域中基于SSH来架构的大部分B/S系统。
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引言：（部分内容）
1.1 课题背景
随着计算机技术的发展及计算机的日益普及，基于Web的在线考试与无纸化办公已成为大势所趋。特别是在大兴数字化校园建立的今天，基于WEB在线考试系统也已经成为学校信息化建设中不可缺少的一部分，它的优势不但体现在人力上也体现在物力上，基于WEB的在线考试系统的自动评阅、计分、成绩存档功能将有效地避免资源的浪费，有利于环保，减少人员投入，大大的提高了效率。相比传统的考试方式，基于WEB的在线考试系统的主要好处是一方面可以动态地管理各种考试信息，只要准备好足够大的题库，就可以按照要求自动生成各种试卷；另一方面，考试时间灵活，可以在规定的时间段内的任意时间参加考试；另外计算机化的考试的最大特点是阅卷快，系统可以在考试结束时当场给出客观题考试成绩，计算机阅卷给了考生最大的公平感。本文中研究了基于Web的在线考试系统―系统框架设计与开发设计与实现，包括系统需求分析和系统框架功能设计与实现。
1.2 国内外研究现状
网络考试系统极大地提高了教学的灵活性，现在在许多领域已经有了广泛的应用。在国外最有影响的案例就是ETS（美国教育考试中心）举办的GRE（美国研究生入学考试）的计算机化考试，它使考试由原来的每年只能有两次参加考试的机会变成了每个工作日都可以参加的考试，大大提高了工作的效率。
2 系统需求分析
SMART系统框架在实现上要求采用在J2EE领域中比较流行的SSH框架组合方式，并结合系统自身的一些特点来实现适合于本系统框架设计，该系统的一些非功能性的需求如下：
系统总体框架设计：
1.1.1 表现层
如图1所示,在整个SMART系统的总体框架中表现层是结合J2EE领域的开源框架Struts来实现的，Struts能充分满足应用开发的需求，简单易用，该框架是基于MVC模式的来构建的，该模式将表达层分解为自包含的和可重用的几个部分，当用户通过浏览器发起HTTP请求时，该框架将利用其ActionForm将请求页面的非对象化的数据转化为对象，交由其对应Action来处理。基于MVC模式的整个交互的序列图如图7所示：
开发人员利用该框架进行开发时，不用再自己实现全套MVC模式，节省了大量的开发时间。
1.1.2 业务层
如图1所示，在表现层与业务层之间利用一个公共代理类来完成交互，该代理类采用单例模式设计开发，在整个框架中起到了如下几点作用：在该代理类，实现一个对相应业务逻辑的处理方法，该方法的参数为一个封装好相应的页面数据对象、要调用的业务类的名称及该业务类中相应的处理方法名的类。在该层中利用了Spring框架中的IoC模式(英文全名为Inversion of Control即反转模式)，该模式类似于著名的好莱坞原则：“Don't call us,we'll call you”，后被Martin Fowler改名为 Dependency Injection 依赖注射，也就是将类之间的关系通过第三方进行注射，不需要类自己去解决调用关系，实现了调用者和被调用者之间的解耦分离。IoC的引入并没有消除接口与实现类之间的联系，它的实质在于只是将这种联系转移了。在Spring的IoC实现中这关系被转移到相应的XML配置文件中，由Spring框架来提供对这种关系的依赖注入。其原理如图8所示：
1.1.3 持久层
在SMART系统的整体框架中的持久层，是采用基于现有持久层框架的实现模式，在这种模式中，将最为繁琐的基于JDBC的OR映射工作，交由第三方组件（本框架中采用开源的Hibernate）来完成，这样就会在对数据访问对象进行编码时，大大的简化了一些繁琐而又复杂的编码工作，只需要利用Hibernate提供的API，对持久化对象进行操作。在该持久层框架提供了优秀的性能优化机制，如内置的数据库连接池支持，PreparedStatement缓存、数据缓存等。这些优化机制的综合使用大大提升了系统的性能。在SMART系统的持久层中，对一些常用的添加、删除、更新数据库操作进行了抽象封装。并在Hibernate中配置相应的数据库连接池实现。
1.1 测试环境
本次测试的环境的硬件环境与系统的开发环境中的硬件环境相一致，只是在软件环境中用了开源的Apache Jmeter,它是一个100％的纯java桌面应用，用于压力测试和性能测量。它最初被设计用于Web应用测试但后来扩展到其他测试领域。
1.2 测试结果
在本次测试中，用Jmeter作了相应的压力测试，其他的测试都是通过手工写程序完成各层的功能测试，在通过对Jmeter的在用户数、循环次数的配置，对本系统框架作的几次压力测试。压力测试部分结果如下：用Jmeter模拟了1000个用户并发一次请求，循环5次后的结果图如下：
用Jmeter模拟了5000个用户并发一次请求，循环5次后的结果图如下：
1.3 结果分析
在对本系统进行的各层的功能测试中，在分层测试的时候，各层程序功能运行正常，对各层功能的衔接测试也达到了很好运行效果，从功能上、性能上都能够满足系统需求分析中的要求。在对本系统进行的压力测试中，从JMeter测试结果图显示的样本数目、平均、偏离、吞吐量、中值的数值可以看出本系统是满足可伸缩性、可靠性要求的。通过本次课题的研究，在结合J2EE领域比较优秀成熟的框架的基础上，对系统进行了分层架构，完成了对基于Struts表现层扩展与开发，加入适合本框架的一些特性。在表现层与业务层之间的衔接上，设计并实现了通过一个公共的代理类来交互，在基于Hibernate的持久层的设计与开发中，实现了对一些常用功能操作的封装。从总体上来说，实现了一个具有实用价值的框架，利用该框架来进行开发的SMART系统具有可扩展性、可维护性等优秀软件所要达到的特点。通过对本次课题的研究，使我在对软件开发有了一个新的认识，感觉到软件的设计与建模其实是一种艺术。在对这种艺术的研究过程中，我对Java编程有了更深入的理解，对J2EE领域的各技术的实现有了自己的看法与理解。
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