基于WebAPI的移動端學生綜合服務平臺設計與實現

張爾喜++先曉兵++王雪鋒

摘 要：基于WebAPI技術的移動端學生綜合服務平臺，整合了學校的教務系統、一卡通系統、圖書管理系統等，同時結合微信企業號實現了學生在移動端的各類查詢應用及教學相關的服務應用。該平臺設計通過API服務來打通各個系統之間不同數據庫的數據整合，同時結合Html5技術來實現移動端服務，為高校信息化建設中的移動端建設提供一種解決方案。

關鍵詞：WebAPI；教學服務微信企業號；Html5

中圖分類號：TP311.1 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

WebAPI[1]是一個簡單的構建HTTP服務的新框架，支持原生OData，返回JSON、XML等格式，并且可以添加其他擴展類型，對各種平臺具有較好的兼容性，也可以被其他平臺整合，有效地減輕了以SOAP標準的WebService、WCF框架技術開發困難程度，提高了程序員的開發效率。目前許多高校現有信息系統通過數據同步或者整合，通過PC端訪問提供信息服務，存在數據更新不及時、學生需求跟不上等問題，不能滿足學生服務需要。隨著互聯網技術的發展、移動設備的廣泛普及和H5技術的發展，移動端學生綜合服務平臺可以快捷方便地為學生服務，從而使學生服務工作實現從傳統的PC端移植到移動的智能設備。本文介紹一種采用WebAPI為技術架構的移動端學生綜合服務平臺的設計與實現。

2 平臺工具及技術（Platform tools and technologies）

2.1 WebAPI

ASP.NET WebAPI[1]（簡稱WebAPI）是一個開源的、理想的、構建REST-ful服務的技術，是一個輕量級的框架，并且對智能手機等限制帶寬的設備支持得很好。利用Http作為應用層協議的特征，它也支持MVC特征，像路由、控制器、action、filter、模型綁定、控制反轉或依賴注入、單元測試。Http請求除利用URI目標資源外，還需要通過Http方法指名GET、POST、PUT、DELETE等方法來Request或Response請求或返回媒體類型，可以用XML格式來表示，也可以用JSON格式來表示?；赗EST-ful架構WebAPI的優點：通用、輕量級、靈活、優化的情況下，性能更有優勢，能夠直接利用Http的動態網頁技術開發接口與功能，對交互數據格式沒有明確的規定，使得其可以更好地使用在特定的軟件運行平臺。

ASP.NET WebAPI是基于.NET Framework的同時借用了ASP.NET MVC設計理念，便于.NET開發者接受和使用，是構建RESTFul應用的最佳平臺。微軟從ASP.NET MVC4開始引入Web API，如今已經升級到WebAPI2.2版本。

2.2 ORM框架簡介

ORM[2]框架（Object Relation Mapping）的思想是根據實體類和數據表之間的映射關系動態進行sql腳本的生成。一般采用元數據來表示對象-關系映射細節。元數據一般采用XML格式，而且存放在專門的對象—映射文件中。只要提供了持久化類與表之間的映射關系，ORM框架在運行時候就能參照映射的文件信息，把對象持久化到數據庫中。元數據（Metadata）是描述其他數據（data about other data）或者說是作用在提供某些資源的有關信息的結構數據。元數據就是描述某些信息資源或者數據等對象的數據，它的使用目的是：識別資源、評價資源、追蹤資源在使用過程中的變化；可以實現簡單高效地管理大量網絡化數據；實現信息資源地有效發現、查找、一體化組織和對使用資源的有效管理。

.NET平臺下常用的ORM框架主要有EF（ADO.NET Entity Framework）、Nhibernate、SQL Mapper、Automapper、FluentData、Dapper、EmitMapper等，ORM的使用便于平臺的管理與維護。

2.3 OAuth2.0協議簡介

OAuth2.0[3]是目前OAuth協議的最新版本。OAuth2.0不向下兼容OAuth1.0版本，但是它保留了之前版本的OAuth協議的相同框架。OAuth2.0更為關注用戶端開發人員的使用方便，也為Web應用程序、桌面應用程序及手機、智能家居設備提供專門的認證流程，因此該協議得到廣泛應用。

OAuth2.0認證和授權在使用的過程中主要涉及三個方面：服務提供方、用戶、客戶端等三個方面。服務提供方是用戶使用服務提供方來提供受保護的資源；用戶是存放在服務提供方的受保護資源的擁有者；客戶端是要訪問服務提供方的資源要進行認證和授權。

OAuth2.0是一種不需要任何加密的認證方式?；谶@種認證方式是建立在現存的cookie驗證方式的架構上，然后將自身的token作為密鑰secret，通過https請求，從而簡單替換了基于HMAC和token secret加密方式的請求。它對簽名進行了簡化，實際上對簽名的支持就是對簽名機制的極大的簡化，使用一個secret來代替。對角色進行分開處理，它主要分為兩個角色，一個是Authorization server，一個是Resoursce。

目前國內主流的各大移動平臺都提供API接口及OAuth2.0認證方式，方便用戶接入。比如騰訊QQ、微信、微博、新浪微博等都提供了該認證接口。

2.4 移動平臺技術

目前移動平臺開發技術主要有三種：移動Web[4]、Native[4]、Hybrid[5]。

移動Web（Web App）開發：使用的語言是HTML、CSS、JS、H5等，語言簡單易學，能夠開發移動應用網站，具備很好的跨平臺性。優點是開發成本低，能夠跨平臺，具有開發成本低、周期短、使用方便、維護簡單，但是體驗效果不好，而且不能提交到應用市場。endprint

Native原生開發（Native App）技術：主流移動平臺是IOS和Android，使用的語言是Object-c、swift、Java等能夠開發移動APP，利用操作系統自身提供的開發方式，具有向下訪問，提供原生的支持，要做到跨平臺需要熟悉Android和IOS的知識。優點是應用的性能好，體驗好，適配起來相對容易，技術比較成熟，能和原生的平臺API無縫對接，能打造更優質體驗。但是學習成本高，需要開發多套平臺應用，比較麻煩。

Hybrid混合（Hybrid App）開發：這種開發是將移動Web和Native原生技術結合起來，通過簡單的Web語言編寫前端，原生技術提供各項功能，可以跨平臺。優點是Hybrid App可以跨平臺開發，周期短，成本低，又能發揮Native App體驗和性能優勢?，F在有很多支持這種開發模式的平臺，比如微信、釘釘等。

移動端學生綜合服務平臺的設計與實現，不論從整體還是部分，均采用Hybrid混合方式來實現用戶的體驗和交互。

3 平臺設計（Platform design）

3.1 平臺總體框架

根據常熟理工學院實際情況，基于用戶的需求，平臺盡量做到界面簡潔，操作方便。通過分析，平臺總體模塊功能圖如圖1所示，主要包括課程信息、實踐教學、成績信息、繳費信息、一卡通消費信息、圖書借閱信息、個人信息等六個部分。平臺主要服務對象是學生。學生登錄時，通過OAuth2.0的認證方式進入自己的界面。

（1）課程信息：學生可以實時地查詢當前學年學期的課程表，課程表標注了周一到周日上課的節次、上課的地點及單雙周上課情況；

（2）實踐教學：學生在上實驗課或實踐課時，通過掃描房間二維碼或設備、家具等條形碼來確定學生參加的實驗或實踐項目，達到房間、設備、家具使用情況的監控，也可以實現學生的考勤情況考察；

（3）成績信息：保存了學生歷年的每個學期的成績信息，呈現的是學生每個學期每門課程的考試成績、補考成績、績點等信息；

（4）繳費信息：記錄學生每年繳費信息及貸款信息；

（5）消費信息：記錄學生一卡通消費的各項信息，實時記錄學生的消費信息，包括在食堂、浴室、超市等區域的消費情況；

（6）圖書借閱：一個是當前的借閱信息，另一個是歷史借閱情況；

（7）個人信息：相當于學生個人電子身份證信息，包含學生的姓名、學號、班級、學院、輔導員、電話、家庭住址等基本信息。

3.2 平臺模塊設計

平臺共分為用戶授權模塊和應用模塊兩個功能模塊。對于用戶授權模塊，用戶通過綁定學號，然后OAthu 2.0認證通過后進入平臺；對于應用模塊，用戶查詢關于自己的課程、實驗實踐、成績、繳費、消費、圖書及電子信息。

3.3 平臺工作原理

本平臺雖然沒有數據庫設計，但是通過平臺工作原理圖2看可以看出，平臺通過架設多種數據庫的基礎來實現平臺中的各項功能。

4 平臺功能實現（Platform function implementation）

本平臺借助微信企業號[6]認證來實現。首先學生用自己的手機號或郵箱或微信號綁定自己的學號。綁定成功后，通過微信企業號的OAuth2.0認證成功后，進入到該學生的平臺界面。

學生登錄成功后即可查詢自己的課程信息、成績信息、一卡通信息、繳費信息、圖書信息及電子身份證信息，同時還可以進行實驗實踐教學，如圖3所示。用戶通過認證后，平臺從Session中獲取用戶的UserId信息，然后根據學號通過查詢學生系統的數據庫來獲取用戶的信息，在移動Web App中展現用戶信息。

根據用戶的UserId，通過WebAPI應用服務程序及ORM來實時查詢教務系統、一卡通系統、圖書系統、數據庫中學生的課程信息、成績信息、一卡通信息、圖書，返回學生課程、實踐教學信息、成績、消費信息、圖書的JSON格式的數據到Web App上，轉換成學生相應的課程、實踐教學信息、成績信息、消費信息、圖書信息，如圖5和圖6所示。

平臺設計了學生在校期間與之學習生活相關的信息，提供了學生學習生活中的各種信息的查詢，方便服務學生。

5 結論（Conclusion）

本文以WebAPI為技術架構開發的移動端學生綜合服務平臺，平臺的主要功能方便學生使用，效率高，切實為學生服務。當然平臺運行中還存在不足之處，如界面的美化，學生關注的實驗教學課程查詢、晨練查詢、校歷查詢、支付功能等功能，應在以后的使用過程中不斷地改進和完善。

參考文獻（References）

[1] Wojcieszyn F.ASP.NET web API 2 recipes—A problem solution approach[J].Apress Berkely，CA，USA，2014：31-33.

[2] Sportelli F.Supporting conceptual modelling in ORM by reasoning[J].New Trends in Databases and Information Systems，2017：422-431.

[3] Yang R，Lau W C，Shi S.Breaking and fixing mobile app authentication with OAuth2.0-based protocols[J].Applied Cryptography and Network Security，2017：313-335.

[4] 王鑫.NativeApp與WebApp移動應用發展[J].計算機系統應用，2016，25（9）：250-253.

[5] 楊中華，孫云濤.淺談APP技術在當代大學校園中的應用性[J].教育管理信息化，2014（2）：71.

[6] 李書欽，李敏，馬時來.基于微信企業號的移動教學服務平臺設計與實現[J].計算機時代，2016（3）：25-26.

作者簡介：

張爾喜（1981-），男，本科，助理工程師.研究領域：計算機科學與應用.

先曉兵（1971-），男，碩士，副教授.研究領域：數據挖掘，數據分析.

王雪鋒（1969-），男，博士，副教授.研究領域：教育管理，食品科學.endprint