基于Android的選課系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)

劉嘯宇 范輝

摘 要：論文實現(xiàn)了一個基于Android智能操作系統(tǒng)的選課系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用方便靈活，實現(xiàn)了高校選課流程中的所有功能，為學(xué)生提供了利用手機(jī)、平板等移動終端進(jìn)行選課的環(huán)境，有著良好的用戶體驗。本系統(tǒng)服務(wù)器采用開源的tomcat服務(wù)器，以MySQL作為后臺數(shù)據(jù)庫，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互遵照HTTP協(xié)議。最后，文章對系統(tǒng)的擴(kuò)展及優(yōu)化提出了一種解決方案。

關(guān)鍵詞：Android；移動終端；選課系統(tǒng)

隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，智能移動終端的迅速普及，移動互聯(lián)網(wǎng)對社會各個領(lǐng)域產(chǎn)生了深刻的影響和重大的變革。移動互聯(lián)網(wǎng)不僅僅改變?nèi)藗兊纳罘绞剑矊θ藗兊墓ぷ鞣绞疆a(chǎn)生了巨大影響。因此，本文提出并實現(xiàn)了一種基于Android手機(jī)操作系統(tǒng)的選課系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)，學(xué)生選課可以脫離傳統(tǒng)PC機(jī)和基于B/S技術(shù)的選課系統(tǒng)，充分使用已經(jīng)飛速普及的移動終端設(shè)備（如智能手機(jī)和平板電腦等）進(jìn)行選課。這為高校學(xué)生提供了一種寬松的選課環(huán)境，同時也減輕了傳統(tǒng)校園網(wǎng)絡(luò)的壓力。

目前在很多高校之中，都擁有自己的選課系統(tǒng)，但是當(dāng)今使用的選課系統(tǒng)大多是基于ASP或者JSP等技術(shù)，采用B/S架構(gòu)利用計算機(jī)訪問網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行選課和選課信息處理。傳統(tǒng)的選課系統(tǒng)模式，即學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)，在計算機(jī)上提交自己的選課信息，由于受設(shè)備的固定性和可移動性差等原因，常常導(dǎo)致學(xué)生錯過選課時間或者不能選修到自己理想的課程。本文實現(xiàn)的選課系統(tǒng)利用當(dāng)今高速發(fā)展的4G移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和智能移動終端設(shè)備，針對傳統(tǒng)選課業(yè)務(wù)，實現(xiàn)了全部的選課流程，優(yōu)化了頁面布局，擁有良好的用戶體驗。

1 Android系統(tǒng)介紹

Android系統(tǒng)是由Google發(fā)布的一種基于Linux的自由及開源的智能移動終端操作系統(tǒng)，其對智能移動終端的迅速普及起著至關(guān)重要的作用。本論文實現(xiàn)的選課系統(tǒng)使用的硬件是運(yùn)行Android操作系統(tǒng)的智能移動終端。

Android系統(tǒng)架構(gòu)共包括四層如圖1所示：

1.1 應(yīng)用程序?qū)?/p>

Android會同一系列核心應(yīng)用程序包一起發(fā)布，該應(yīng)用程序包括客戶端，SMS短消息程序，日歷，地圖，瀏覽器，聯(lián)系人管理程序等。所有的應(yīng)用程序都是使用JAVA語言編寫的。

1.2 應(yīng)用程序框架層

開發(fā)人員也可以完全訪問核心應(yīng)用程序所使用的API框架。該應(yīng)用程序的架構(gòu)設(shè)計簡化了組件的重用；任何一個應(yīng)用程序都可以發(fā)布它的功能塊并且任何其它的應(yīng)用程序都可以使用其所發(fā)布的功能塊（不過得遵循框架的安全性）。同樣，該應(yīng)用程序重用機(jī)制也使用戶可以方便的替換程序組件。

隱藏在每個應(yīng)用后面的是一系列的服務(wù)和系統(tǒng)， 其中包括：豐富而又可擴(kuò)展的視圖（Views），可以用來構(gòu)建應(yīng)用程序，甚至可嵌入的web瀏覽器。內(nèi)容提供器使得應(yīng)用程序可以訪問另一個應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)，或者共享它們自己的數(shù)據(jù)。資源管理器提供非代碼資源的訪問。通知管理器使得應(yīng)用程序可以在狀態(tài)欄中顯示自定義的提示信息。活動管理器用來管理應(yīng)用程序生命周期并提供常用的導(dǎo)航回退功能。

1.3 系統(tǒng)運(yùn)行庫層

Android包含一些C/C++庫，這些庫能被Android系統(tǒng)中不同的組件使用。它們通過Android應(yīng)用程序框架為開發(fā)者提供服務(wù)。同時，該層還包含了一個Java核心庫，該核心庫提供了Java編程語言核心庫的大部分功能。

在這一層還包含了一個Dalvik虛擬機(jī)，每一個Android應(yīng)用程序都在它自己的進(jìn)程中進(jìn)行，都擁有一個獨立的Dalvik虛擬機(jī)實例。Dalvik虛擬機(jī)執(zhí)行.dex的Dalvik可執(zhí)行文件，該格式文件針對小內(nèi)存使用做了優(yōu)化。同時虛擬機(jī)是基于寄存器的，所有的類都由Java編譯器編譯，然后統(tǒng)一轉(zhuǎn)化成.dex格式由虛擬機(jī)執(zhí)行。Dalvik虛擬機(jī)依賴于Linux內(nèi)核的一些功能，比如線程機(jī)制和底層內(nèi)存管理機(jī)制。

1.4 Linux內(nèi)核層

Android核心系統(tǒng)服務(wù)依賴于Linux2.6內(nèi)核，如安全性、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和驅(qū)動模型。Linux內(nèi)核也是作為硬件與軟件棧的抽象層。驅(qū)動：顯示驅(qū)動、攝像頭驅(qū)動、鍵盤驅(qū)動、WiFi驅(qū)動、Audio驅(qū)動、flash內(nèi)存驅(qū)動、Binder（IPC）驅(qū)動、電源管理等。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)的整體框架如圖2所示，系統(tǒng)的客戶端采用C/S模式（客戶端/服務(wù)器模式），系統(tǒng)的服務(wù)器端采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）和C/S兩種模式實現(xiàn)。其中，用戶與客戶端交互，系統(tǒng)為其提供良好的用戶界面；管理員與服務(wù)器交互有兩種方式，一種是通過傳統(tǒng)PC機(jī)的瀏覽器登錄系統(tǒng)進(jìn)行交互，另一種是使用智能終端設(shè)備登錄系統(tǒng)交互，管理員對服務(wù)器端進(jìn)行維護(hù)管理，服務(wù)器端想客戶端提供數(shù)據(jù)下載、數(shù)據(jù)上傳接口用于數(shù)據(jù)交換。

系統(tǒng)客戶端和服務(wù)器端通過HTTP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖如圖3所示。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理和業(yè)務(wù)邏輯全部在服務(wù)器端進(jìn)行，用戶使用客戶端進(jìn)行的登錄和選課等操作指令均發(fā)送到服務(wù)器端，業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)處理對用戶是透明的，從而保障數(shù)據(jù)和用戶信息安全，防止數(shù)據(jù)泄露和惡意用戶在客戶端對系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)安全進(jìn)行破壞。

3 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

3.1 服務(wù)器端功能

該系統(tǒng)服務(wù)器端主要實現(xiàn)三個功能：存儲數(shù)據(jù)功能、處理數(shù)據(jù)功能和管理員管理系統(tǒng)功能，各模塊的實現(xiàn)如下：

⑴數(shù)據(jù)存儲功能。服務(wù)器端提供數(shù)據(jù)的存儲功能，保障數(shù)據(jù)的一致性，服務(wù)器上存儲每一個開課科目的詳細(xì)信息、選課記錄、精品課程等數(shù)據(jù)。在校的注冊學(xué)生可以登錄系統(tǒng)對自己的培養(yǎng)計劃進(jìn)行編制，以方便學(xué)生選課。

系統(tǒng)采用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)，采用回滾和備份數(shù)據(jù)多重策略保證數(shù)據(jù)的一致性、正確性和可恢復(fù)性。

⑵數(shù)據(jù)處理功能。服務(wù)器端要求能夠?qū)蛻舳税l(fā)來的請求信息進(jìn)行解析，然后將處理后的數(shù)據(jù)返回給客戶端。本系統(tǒng)在客戶端進(jìn)行的所有操作都被提交到服務(wù)器端，并由服務(wù)器進(jìn)行處理以保證數(shù)據(jù)的安全性。處理完成后，服務(wù)器端把結(jié)果返回給客戶端，客戶端呈現(xiàn)結(jié)果給選課學(xué)生，客戶端專注于界面的顯示效果以提高學(xué)生選課的便捷性。

⑶管理員管理功能。管理員負(fù)責(zé)維護(hù)系統(tǒng)后臺信息，包括新生注冊、畢業(yè)生離校注銷、開設(shè)課程信息的添加修改等等。同時管理員負(fù)責(zé)審核學(xué)生的選課信息，并更新學(xué)生的選課狀態(tài)。

3.2 客戶端功能

本系統(tǒng)中客戶端的框架圖如圖4所示。

系統(tǒng)開放之前，管理人員根據(jù)在校學(xué)生學(xué)籍信息添加學(xué)生用戶，用戶與在校生學(xué)號一一對應(yīng)，此后新用戶只在每學(xué)年開始前根據(jù)畢業(yè)生離校信息、新生入學(xué)信息和學(xué)生降級信息進(jìn)行一次維護(hù)，學(xué)生無注冊系統(tǒng)賬號權(quán)限。管理員根據(jù)各個學(xué)院教學(xué)主任提交的排課信息表錄入待選課程的基本信息，包括課程名、課程號、授課教師、考核方式、課程等級、授課時間和班容量等。課程信息的設(shè)置工作智能由管理員設(shè)置，該信息維護(hù)在后臺通過shared preferences方式進(jìn)行存儲，此后客戶端每次選修課程的請求僅僅讀取該設(shè)置的課程ID信息，然后把該ID作為參數(shù)傳送給服務(wù)器端，有服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和選課信息存儲。

為保障數(shù)據(jù)一致性，數(shù)據(jù)的更新處理全部由后臺處理，前臺學(xué)生看到的永遠(yuǎn)都是最新的數(shù)據(jù)。該過程的詳細(xì)流程如圖5所示。

系統(tǒng)運(yùn)行后首先判斷是否聯(lián)網(wǎng)，如沒有聯(lián)網(wǎng)，提示用戶設(shè)置網(wǎng)絡(luò)；聯(lián)網(wǎng)成功后從服務(wù)器上下載默認(rèn)的XML文件，解析后判斷是否有數(shù)據(jù)更新，若有則下載數(shù)據(jù)并更新前臺頁面數(shù)據(jù)，若無則讀取本地文件顯示在前臺。由于移動終端的應(yīng)用龐雜，內(nèi)存使用十分受限制，對XML的解析采用SAX方式（SAX方式順序讀取XML文件內(nèi)容，不會將XML文件完全加載，可以高效的使用內(nèi)存）。

4 結(jié)束語

本文實現(xiàn)了一個基于Android的選課系統(tǒng)，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高校學(xué)生選課流程的所有功能，包括預(yù)選課、選課、編制培養(yǎng)計劃和退補(bǔ)選課程等，系統(tǒng)有著良好的可擴(kuò)展性。根據(jù)學(xué)校的需求，可以陸續(xù)將學(xué)校其他系統(tǒng)并入實現(xiàn)系統(tǒng)的移動智能化，比如現(xiàn)在大部分高校的MIS系統(tǒng)、圖書管理系統(tǒng)等系統(tǒng)的功能并入選課系統(tǒng)，實現(xiàn)一個具有高校全部系統(tǒng)接口的移動端高校信息系統(tǒng)。

由于系統(tǒng)中一門課程可能存在開設(shè)多個教學(xué)班的現(xiàn)象，當(dāng)一個教學(xué)班未達(dá)到選課人數(shù)時，需要由管理員把這部分選課學(xué)生并入同一時間相同課程的其他教學(xué)班。針對這個情況系統(tǒng)可以進(jìn)行優(yōu)化，后續(xù)實現(xiàn)系統(tǒng)自動并班，減輕管理員工作負(fù)擔(dān)。

總之，在移動互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展的今天，人們的生活方式、工作方式都在發(fā)生變化，高校作為一個掌握和研究前沿技術(shù)的領(lǐng)域，實現(xiàn)高校選課系統(tǒng)研究有著廣闊的實用前景。

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