J2E技術在納米新材料共享數據平臺中的應用

楊保成華麗靳宗信苗作云

（1.黃河科技學院納米材料研究所，河南鄭州 450063；2.河南工業大學文獻信息研究所，河南鄭州 450001）

·能源與化學工程·

J2E技術在納米新材料共享數據平臺中的應用

楊保成1華麗2靳宗信1苗作云1

（1.黃河科技學院納米材料研究所，河南鄭州 450063；2.河南工業大學文獻信息研究所，河南鄭州 450001）

本研究設計并實現了基于J2EE技術的納米材料科學數據共享平臺，介紹了系統的總體層次結構、各個功能模塊和后臺數據庫設計，并闡述了系統開發過程中的J2EE技術。實際運行效果表明，本系統能夠適用于各種納米材料數據的管理，幫助研究納米材料的科研人員更好地分析和利用科學數據。

J2EE技術；納米材料；科學數據共享平臺

21世紀已成為納米技術的時代，國家科委、中科院將納米技術定位為“21世紀最重要、最前沿的科學”。納米材料除了有傳統材料的優異性能外，還具備許多傳統材料不具備的性能。隨著納米技術的飛速發展，納米材料的在機械、電子、光學、磁學、化學和生物學領域都有著廣泛的應用前景。

河南鄭州是中國超硬材料的發源地，也是該行業科研開發、人才培養、生產經營的中心城市。2012年又建成了新材料產業集聚區，即國家專利導航產業發展實驗區，規劃建設以超硬材料為主的新材料產業基地。該基地以鄭州市在中國超硬材料行業的中心地位為依托，充分發揮鄭州地區新材料行業的人力資源、科研研發和產業基礎優勢，大力發展新材料產業。因此，納米材料科學數據共享平臺的開發對助推行業的發展起著重要的信息資源保障作用。

1 系統設計

1.1 系統總體結構

系統有三層結構，從上到下依次為表示層、應用層和數據層，系統體系結構如圖1所示。

1.1.1 表示層

系統的表示層是人機交互界面，主要由JSP頁面和HTML頁面構成，負責接收用戶的輸入，并對表單中用戶輸入的信息進行驗證，最后將驗證后的信息傳給應用層。另外，表示層還負責使用友好、美觀的界面展示應用層反饋的結果。

1.1.2 應用層

應用層是本系統的核心部分，具有數據通信、交互、訪問和調度的功能。負責接收上層（表示層）傳來的請求，并通過控制器將請求分派給相應的業務邏輯控制器，業務邏輯控制器再通過JavaBean或ActionForm同數據層進行通信，最后將請求的結果反饋給表示層。

圖1 系統體系結構圖

1.1.3 數據層

數據層的作用主要是存儲各種數據。應用層的JavaBean通過Hibernate與數據層進行通信，數據接收到Hibernate傳來的SQL請求后，對數據庫進行相應的操作（增、刪、改、查），并把結果反饋給應用層。為了安全起見，在數據層為數據庫增加了一個備份數據庫。

1.2 功能模塊設計

根據需求分析，把本系統分為兩大功能子模塊，即前臺檢索子模塊和后臺管理子模塊。前臺檢索子模塊具有單庫檢索和跨庫檢索兩大檢索功能。而后臺管理子模塊具有數據管理、用戶管理、角色管理、權限管理和系統維護等功能。在數據管理中既可以對數據進行增、刪、改、查、審核等操作，還可以生成報表以及對日志的查詢。系統維護主要是對系統數據進行備份、還原，對系統故障進行診斷，以及生成日志等。系統的功能模塊結構如圖2所示。

1.3 數據庫設計

圖2 系統功能模塊圖

根據需求分析，在系統中共創建了10個關系表以完成不同“庫”的存儲。另外，為了提高存儲效率和保持數據的完整性，系統采用了存儲過程，表1為系統的部分數據表。

表1 系統的部分數據表

2 系統實現

2.1 開發環境

系統采用B/S（Browser/Server，瀏覽器/服務器）結構，MVC（Model-View-Controller，是模型-視圖-控制器）模式，基于J2EE技術實現跨平臺運行。后臺數據庫采用MySQL5.6，Web應用服務器采用Tcomcat8.0，編程語言采用Java語言，編程工具采用Eclipse4.4。

2.2 關鍵技術

2.2.1 Hibernate。Hibernate不僅能夠對JDBC進行非輕量級的對象封裝，而且還能夠實現數據的持久化。

Hibernate通過其6個核心接口（Session、SessionFacto?ry、Transaction、Query、Criteria和Configuration）對持久化對象進行存取操作和對事務進行控制。

為了提高檢索速度，Hibernate提供了兩個級別的Cache（高速緩沖存儲器），第一級Cache存在于Session內部，屬于事務范圍的緩存，由Hibernate管理，速度快，但生命周期短，命中率低。第二級Cache是SessionFactory級別的緩存，此種緩存可以配置和更改，還可以進行動態加載和卸載。Hibernate會自行維護二級緩存中的數據，以保證緩存中的數據和數據庫中真實數據的一致性。Hibernate的運行過程如圖3所示。

圖3 Hibernate運行過程圖

2.2.2 Struts。系統采用MVC模式，經典的MVC模型如圖4所示。

圖4 經典的MVC模型

Struts是MVC的一種實現，其體系結構也包括模型、視圖和控制器三部分。其模型如圖5所示。

圖5 Struts模型

2.2.2.1 模型（Model）部分

Struts的Model部分由ActionFormBean和JavaBean組成。其中ActionForm用于封裝用戶請求參數，所有的用戶請求參數由系統自動封裝成ActionForm對象。該對象被ActionServlet轉發給Action，然后Action根據Action?Form里的請求參數處理用戶請求。

而JavaBean封裝了底層的業務邏輯，包括數據庫訪問等。在更復雜的應用中，JavaBean所代表的絕非一個簡單的JavaBean，可能是EJB組件或者其他的業務邏輯組件。

2.2.2.2 視圖（View）部分

Struts的View部分采用lSP實現。Struts提供了豐富的標簽庫，通過這些標簽庫可以最大限度地減少腳本的使用。這些自定義的標簽庫可以實現與Model（Bean）的有效交互，并增加了顯示功能。如標簽就可以用來顯示JavaBean（包括ActionFormBean）屬性。

整個應用由客戶端請求（如提交Form表單）驅動，當客戶端請求被ActionServlet類對象（程序根據web.xml中配置的ActionServlet初始化類對象）攔截時，ActionServlet根據請求決定是否需要調用Model處理用戶請求，當用戶請求處理完成后，其處理結果通過JSP呈現給用戶。

2.2.2.3 控制（Controller）部分

Struts的Controller由系統核心控制器和業務邏輯控制器兩個部分組成。其中，ActionServlet為系統核心控制器，該控制器由Struts框架提供，繼承HttpServlet類，因此可以配置成一個標準的Servlet。該控制器負責攔截所有Http請求，然后根據用戶請求決定是否需要調用業務邏輯控制器，如果需要調用業務邏輯控制器，則將請求轉發給Action處理，否則直接轉向請求的JSP頁面。

業務邏輯控制器負責處理用戶請求，但業務邏輯控制器本身并不具有處理能力，而是調用Model來完成處理。業務邏輯控制器對應圖中的Action部分。

Action的業務邏輯實現，是通過調用ActionServlet傳遞給自己的ActionMapping、ActionForward等組件對象協調完成的。其中，ActionMapping與ActionForward指定了不同業務邏輯或流程的運行方向。

綜上所述，本文基于B/S架構和MVC模式開發了基于J2EE技術的納米材料科學數據共享平臺。系統的開發過程中，采用Hibernate技術實現對象的持久層開發，使用Struts實現了MVC模型。系統現已在通過測試并正常運行，為從事納米材料研究和應用的科研人員提供了豐富的科學數據。

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Application of J2EE Technology in Data Sharing Platform of NewNanomaterials

Yang Baocheng Hua Li Jin Zongxin Miaozuoyun
(1. Nanomaterial Research Institute，Huanghe Science and Technology College，Zhengzhou Henan，450063; 2. Documentation and Information Institute，Henan University of Technology，Zhengzhou Henan 450001）

The study designed and established a nanomaterials scientific data sharing platform based on J2EEtechnology，the overall structure，function modules and database design of the system were introduced，and the J2EEtechnology in the system development process was described. The actual operation result shows，this system can beapplied to a variety of nanomaterials data management，to help nanomaterials researchers better analyze and usingthe scientific data.

J2EE technology，nanomaterial，scientific data sharing platform

TP311.52

：A

1003-5168（2015）03-0120-3

2015-2-26

河南省2013年科技發展計劃“納米與新材料科學數據共享平臺的開發”（132102210498）。

楊保成（1972.10-），男，博士，副教授，研究方向：納米功能材料研究；華麗（1956.6-），女，本科，教授，研究方向：科技信息資源開發與利用。