基于Gwt+Spring+Hibernate的實(shí)驗(yàn)室科研成果數(shù)據(jù)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

胡靈

摘 要：為提高我們的科研成果信息管理水平，設(shè)計(jì)了一套基于GWT+Spring+Hibernae集成框架的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理，到數(shù)據(jù)分發(fā)與共享的實(shí)驗(yàn)室科研成果數(shù)據(jù)平臺(tái)。該文對(duì)平臺(tái)的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：GWT Spring Hibernate Ajax 科研成果

中圖分類號(hào)：TH-3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）02（b）-0050-02

隨著科研信息化的飛速發(fā)展，國(guó)家對(duì)科研投入的加大，科研成果量也大幅增加。與傳統(tǒng)手工收集科研成果相比，如今收集工作至少翻了兩番。而每年年終時(shí)，各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表要求上報(bào)，例如國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室上報(bào)科技部的年報(bào)，年終工作量的計(jì)算，年終匯報(bào)PPT上的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，面向國(guó)家測(cè)繪局重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的年終工作總結(jié)，學(xué)科評(píng)估，實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估，報(bào)獎(jiǎng)等等，都迫切需要一套完整的基礎(chǔ)的科研成果數(shù)據(jù)平臺(tái)來(lái)支撐以上數(shù)據(jù)的收集，如果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不搜集完整，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)會(huì)不準(zhǔn)確，統(tǒng)計(jì)工作量也會(huì)增加。為提高我們的科研成果信息管理水平，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套基于GWT+Spring+Hibernae集成框架的解決方案。GWT提供的豐富的界面控件能滿足用戶復(fù)雜的操作需求，Spring對(duì)整個(gè)業(yè)務(wù)流程的控制和Hibernate的ORM解決方案可以讓開(kāi)發(fā)人員從傳統(tǒng)的JDBC代碼編寫，事物回滾等底層基礎(chǔ)功能編碼中解放出來(lái)，從而更加專注核心業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)。利用以上技術(shù)框架，我們實(shí)現(xiàn)了一套的從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理，到數(shù)據(jù)分發(fā)與共享的實(shí)驗(yàn)室科研成果數(shù)據(jù)平臺(tái)。

1 相關(guān)研究和技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 GWT （Google Web Toolkit）

提到GWT[1]首先要說(shuō)明AJAX，AJAX是Asynchronous JavaScript and XML的縮寫，傳統(tǒng)的web技術(shù)加載網(wǎng)頁(yè)是整個(gè)網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行一次性加載，用戶體驗(yàn)差，AJAX技術(shù)的發(fā)展消除了傳統(tǒng)web程序中令人討厭的頁(yè)面加載等待的過(guò)程，通過(guò)JavaScript異步地向服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，而且更新網(wǎng)頁(yè)也不會(huì)整體刷新，使得傳統(tǒng)Web程序和桌面應(yīng)用程序的體驗(yàn)感一致，又比桌面程序多了無(wú)需安裝只需要瀏覽器就可以應(yīng)用的好處，使得AJAX技術(shù)風(fēng)靡web2.0時(shí)代。然而和桌面程序相比，無(wú)論是傳統(tǒng)的Web程序還是基于AJAX技術(shù)的Web程序，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中的調(diào)試是無(wú)比困難和乏味的過(guò)程，由于JavaScritp語(yǔ)言天生的不嚴(yán)謹(jǐn)，和瀏覽器中調(diào)試JavaScritp工具的不穩(wěn)定，開(kāi)發(fā)人員可能需要花90%的時(shí)間來(lái)處理調(diào)試的問(wèn)題，如果項(xiàng)目比較大，大量的JavaScritp代碼庫(kù)的維護(hù)會(huì)更加復(fù)雜和容易出錯(cuò)。而Google在2008年發(fā)布的GWT（Google Web Toolkit）技術(shù)就是針對(duì)以上問(wèn)題而專門提出的一套解決方案，GWT允許開(kāi)發(fā)人員使用java編程語(yǔ)言快速構(gòu)建和維護(hù)復(fù)雜但高性能的 JavaScript 前端應(yīng)用程序，GWT提供的核心功能是把Java語(yǔ)言編寫的醫(yī)用程序編譯為AJAX應(yīng)用程序發(fā)布，而且這些應(yīng)用程序遵循web標(biāo)準(zhǔn)，不需要任何新的運(yùn)行時(shí)環(huán)境或者插件支持，對(duì)瀏覽器而言和任何AJAX應(yīng)用無(wú)任何區(qū)別。而對(duì)熟悉Java的開(kāi)發(fā)者而且，如同是構(gòu)建傳統(tǒng)的桌面應(yīng)用程序，同時(shí)在開(kāi)發(fā)過(guò)程中可以利用成熟IDE，如Eclipse提供的高級(jí)調(diào)試支持和動(dòng)態(tài)編譯時(shí)候錯(cuò)誤檢測(cè)的功能，還可以充分利用Junit等軟件測(cè)試工具對(duì)程序進(jìn)行測(cè)試。在構(gòu)建復(fù)雜的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的時(shí)候GWT的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)的更加明顯。

1.2 Spring/Hibernate 集成框架

Spring 由Rod Johnson于2002年首次提出[2]。Srping憑借著為企業(yè)級(jí)應(yīng)用提供了一系列的輕量級(jí)解決方案，替代了冗余復(fù)雜的EJB（Enterprise JavaBean）方案，在設(shè)計(jì)模式上Spring實(shí)現(xiàn)了部分優(yōu)秀的模式例如IOC（控制反轉(zhuǎn)模式）和AOP（Aspect Oriented Programming）面向切面編程模式。被J2EE開(kāi)發(fā)者廣泛接受。并且越來(lái)越多的開(kāi)源團(tuán)隊(duì)加入Spring開(kāi)源社區(qū)為Spring貢獻(xiàn)代碼。

Hibernate 是ORM（Object Relation Mapping）對(duì)象關(guān)系映射的解決方案之一[3]，主要是負(fù)責(zé)應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的交互，在ORM技術(shù)沒(méi)有出現(xiàn)之前，開(kāi)發(fā)者和數(shù)據(jù)庫(kù)之間的交互是使用原生的JDBC技術(shù)，需要開(kāi)發(fā)者對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)字段一一映射，手動(dòng)封裝。這很容易出錯(cuò)，ORM技術(shù)的出現(xiàn)，特別是Hibernate技術(shù)使得開(kāi)發(fā)者只需要關(guān)心業(yè)務(wù)實(shí)體對(duì)象，通過(guò)Hibernate的模板技術(shù)，自動(dòng)會(huì)建立數(shù)據(jù)表的DDL語(yǔ)句，并產(chǎn)生CRUD操作，使得開(kāi)發(fā)者從繁冗的JDBC編程中解放出來(lái)，更加關(guān)注業(yè)務(wù)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)由Hibernate接管數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的提交和回滾，進(jìn)一步保證了數(shù)據(jù)的一致性。

2 科研成果數(shù)據(jù)平臺(tái)業(yè)務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 平臺(tái)的整體架構(gòu)

見(jiàn)圖1。

2.2 平臺(tái)功能模塊設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了個(gè)人信息管理、論文、著作、專利、軟件著作權(quán)、獎(jiǎng)勵(lì)、項(xiàng)目管理七大模塊。包括各模塊的新增，送審，查詢，刪除，審核、退回、生成報(bào)表等功能。

各模塊組成如下：

個(gè)人信息管理包括人員基本信息，人才獎(jiǎng)勵(lì)計(jì)劃（院士、長(zhǎng)江學(xué)者、杰青等），學(xué)術(shù)組織/期刊任職。

論文包括：名稱，作者，論文類型（國(guó)外重要刊物，國(guó)內(nèi)重要刊物，會(huì)議論文特邀，會(huì)議論文普通），論文收錄類型（SSCI、SCI、EI、ISTP、其他），期刊/會(huì)議名稱，卷期頁(yè)/會(huì)議時(shí)間地點(diǎn)，第一作者，通信作者，所屬年份，以及PDF附件，備注。

著作包括：著作名稱，作者，ISBN號(hào)，出版社，著作類型（編著，專著，譯著，標(biāo)準(zhǔn)，教材）出版日期，所屬年份，上傳的書的封面以及CIP數(shù)據(jù)頁(yè)面，備注。

專利包括：專利名稱，專利號(hào)，專利類型（發(fā)明專利、實(shí)用新型專利），發(fā)明人，是否獨(dú)立完成單位（是/否），完成單位，申請(qǐng)時(shí)間，批準(zhǔn)時(shí)間，所屬年份，上傳專利證書，備注。

計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)包括：軟件名稱，軟件登記號(hào)，是否獨(dú)立完成單位（是/否），完成單位，完成人，首次發(fā)表時(shí)間，批準(zhǔn)時(shí)間，所屬年份，上傳登記證書，備注。

獎(jiǎng)勵(lì)包括：獎(jiǎng)勵(lì)名稱，證書號(hào)，類別，獎(jiǎng)勵(lì)等級(jí)（國(guó)家級(jí)、省部級(jí)、其他），參加人員，承擔(dān)單位，授獎(jiǎng)單位，所屬年份，備注，上傳獲獎(jiǎng)單位證書以及獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的圖文說(shuō)明。

項(xiàng)目包括：名稱，項(xiàng)目編號(hào)，負(fù)責(zé)人，來(lái)源，類型（973計(jì)劃、863計(jì)劃、國(guó)家自然基金、國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家支撐計(jì)劃、省部級(jí)項(xiàng)目、GF縱向、GF橫向、一般橫項(xiàng)、國(guó)際合作項(xiàng)目、其他），總經(jīng)費(fèi)，參加人，起始年月，終止年月，備注上傳項(xiàng)目的批件、任務(wù)書或者橫向合同首頁(yè)經(jīng)費(fèi)頁(yè)蓋章頁(yè)；根據(jù)每年到賬經(jīng)費(fèi)的不同，設(shè)計(jì)了按照年度來(lái)統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)到賬明細(xì)。

2.3 平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)

由于實(shí)驗(yàn)室科研成果豐富，特別是歷年來(lái)的論文PDF文檔多達(dá)5000份，從中手動(dòng)解析出論文題目和作者信息的工作量巨大，我們通過(guò)Apace PDFBox[4]這個(gè)開(kāi)源的PDF解析包，從文檔內(nèi)容中分析出論文的標(biāo)題和作者信息，新增入數(shù)據(jù)庫(kù)。減少了手工操作的工作量，并保證了數(shù)據(jù)的正確性。對(duì)于新發(fā)表的論文實(shí)行人工錄入，通過(guò)設(shè)置誰(shuí)是第一作者誰(shuí)錄入的規(guī)則，我們保證了文章的唯一性。同時(shí)合作者也能看到該篇論文的錄入。計(jì)算工作量時(shí)可以很迅速的算出。同時(shí)我們采取了VSM（向量空間模型）算法來(lái)計(jì)算兩個(gè)論文標(biāo)題之間的相似度，在人工填寫論文標(biāo)題的時(shí)候，我們通過(guò)Ajax技術(shù)不斷的對(duì)錄入的字符和數(shù)據(jù)庫(kù)中的進(jìn)行比對(duì)，把相似度高的論文標(biāo)題顯示在下拉框中提示錄入者已經(jīng)有類似的論文存在于數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)錄入者人工判斷是否繼續(xù)錄入該筆數(shù)據(jù)。

2.4 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)及創(chuàng)新

見(jiàn)圖2。

（1）提供多維度科研成果庫(kù)的展現(xiàn)，解決了單項(xiàng)科研成果涉及多位作者，在系統(tǒng)操作界面和數(shù)據(jù)庫(kù)中保持多位作者對(duì)單項(xiàng)科研成果操作的一致性。實(shí)現(xiàn)了多作者共享科研成果的流程設(shè)計(jì)。

（2）設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式，避免了由于歷史數(shù)據(jù)冗余和錯(cuò)誤等造成的數(shù)據(jù)分散，數(shù)據(jù)不準(zhǔn)等問(wèn)題。協(xié)同合作流程簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)的重復(fù)錄入，提高了數(shù)據(jù)的利用率，減輕了科研人員的工作量。

（3）通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘算法，提供用戶對(duì)自己數(shù)據(jù)的多維度查看的功能，挖掘內(nèi)在的關(guān)聯(lián)信息。提供整個(gè)實(shí)驗(yàn)室科研情況的總體分析報(bào)表，給決策者提供支持。

3 結(jié)語(yǔ)

采用Gwt+Spring+Hibernate的實(shí)驗(yàn)室科研成果數(shù)據(jù)平臺(tái)，發(fā)揮了各框架在各個(gè)層次上的優(yōu)勢(shì)，降低了開(kāi)發(fā)的難度，在可維護(hù)性、交互性上較之一般的 J2EE 開(kāi)發(fā)有明顯的優(yōu)勢(shì)。本系統(tǒng)已投入使用一年，目前運(yùn)行穩(wěn)定，把集中維護(hù)的模式轉(zhuǎn)換為個(gè)人維護(hù)模式，改進(jìn)了科研機(jī)構(gòu)的管理模式，提高了工作效率，而且也帶動(dòng)了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部管理方法的優(yōu)化和流程的規(guī)范化，得到了用戶的好評(píng)。作為一個(gè)具有普遍意義的技術(shù)方案，該系統(tǒng)可為類似的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)部署提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] GWT 官方網(wǎng)站http：//www.gwtproject.org/.

[2] Rod Johnson.Expert One-on-One J2EE Design and Development Wrox2002-10-23ISBN：9780764543852.

[3] 孫衛(wèi)琴.精通Hibernate：Java 對(duì)象持久化技術(shù)詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[4] ApathcPDFBoxhttp：//pdfbox.apache.org/.