面向企業應用的Java教學框架探索

王 巖，劉振東，王康平，白 天，黃 嵐

（吉林大學 計算機科學與技術學院，吉林 長春 130012）

1 Java教學現狀

隨著互聯網技術更新換代，移動設備和智能手機迅速普及，人們已步入了互聯網+的新時代。用戶數量和應用領域的激增，使企業對人才的需求也愈加旺盛；紛繁的職位需求，也使相關軟件開發技術蓬勃發展。根據2017年4月最新TIOBE開發語言排行榜公布的流行開發語言排名，Java語言再次位居榜首[1]，市場占有率達15.6%，這也使Java涉及的技術領域越來越廣泛。

在高校傳統教學中，由于教學環境和培養目標等要求，Java語言課程側重于Java面向對象的基礎教學，而面向企業應用需求的內容涉及有限。很多具有一定自學能力并有志于從事實際項目開發工作的學生，在Java基礎教學之外，面對龐雜的Java技術，常常陷入迷茫，在缺乏有效引導的情況下，難以掌握Java技術的精髓，以至于失去對Java學習的熱情。此時，一套面向企業應用的Java教學框架，對于具有一定潛力并有志成為一名軟件工程師的學生尤顯重要。

2 面向企業應用的Java教學框架構建

面向企業應用的Java教學框架見圖1。該框架以課內教學為基礎，以課外企業培訓與自學擴展為輔助，幫助學生明確職業發展路線，不斷拓展最新相關技術，深入了解各知識點的底層內涵和應用領域，盡早完善職業規劃，使其在企業需求面前處于有利位置，整體課程安排可參考表1。

圖1 面向企業應用的Java教學框架

3 課內教學

在C和C++語言基礎上，教師應依托算法設計和數據結構課程，開展Java基礎課程教學；指導學生以JavaSE課程為核心，選修Web企業應用和Android移動開發相關課程；在任務和項目驅動教學理念下，制訂實踐教學內容；強調數據庫應用和團隊協作的重要性。在以上Java基礎課程之上，應推進拓展電子商務和大數據科學等互聯網+和大數據應用領域入門課程，提高學生對Java實際應用的認知，提升自學熱情與學習主動性[2-3]。

3.1 課內基礎教學

3.1.1 JavaSE

Java程序設計是Java教學體系的基礎核心，以JavaSE為主，涵蓋Java程序結構與運行機制、Java開發環境、圖形化用戶界面、操作數據庫、網絡應用等核心基礎知識，為學生的后續課程和自學內容夯實基礎，課程應設置在第四學期。

3.1.2 Web企業應用開發

在JavaSE基礎上，介紹Java企業級開發環境JavaEE，并接觸最基礎的Java Web項目，通過上機搭建簡單的Java Web項目以加深理解，課程應設立在第五學期。

3.1.3 移動設備應用開發

Android課程以實踐課程形式在機房講授，延續任務與項目驅動的教學模式，在講授基礎課程內容后，進行簡單應用項目實際開發，與JavaEE課程并列設立在第五學期，為學生提供模塊選擇。

3.2 課內可拓展教學

3.2.1 電子商務

電子商務是以信息網絡技術為手段，以商品交換為中心的商務活動，也可理解為在互聯網（Internet）、企業內部網（Intranet）和增值網（VAN，Value Added Network）上以電子交易方式進行交易活動和相關服務的活動，是傳統商業活動各環節的電子化、網絡化、信息化，主要以電商網站形式出現，并依托于物聯網技術的快速發展。在互聯網+飛速發展的今天，為進一步提高電商效益，提升用戶體驗度，淘寶網、京東商城、58同城等各類電商網站紛紛推出相應的移動端App應用，擴展了電子商務的具體表現形式。Java在電商網站和移動App應用中都具有舉足輕重的作用，因此繼JavaSE、JavaEE、Android課程之后，應將電子商務課程設置在第六學期前半部分。

3.2.2 大數據科學

電子商務和物聯網技術為人們提供了豐富的實時海量數據資源，使人們的生活步入了大數據的數據科學時代。大數據科學主要以統計學、機器學習、數據可視化以及（某一）領域知識為理論基礎，其主要研究內容包括數據科學基礎理論、數據預處理、數據計算、數據管理等。面對激增的數據，需要搭建大數據平臺來存儲并提升數據計算效率；相應的數據分析語言，則可以幫助人們在大數據平臺上，更好地進行數據挖掘，從而得到具有實際應用價值的信息。當今流行的大數據平臺Hadoop、Spark、Storm等，都不約而同地與Java語言有著直接或者間接的聯系，奠定了Java在大數據分析領域的優勢地位，接續電子商務課程安排在第六學期后半部分。

表1 面向企業應用的Java教學設置

4 企業培訓與自學

對于想從事Java項目開發工作的學生而言，在課內熟練掌握Java基礎，并對Java應用領域有所了解后，需要課外企業培訓以及自學來進一步了解企業實際需求。這主要通過校內實踐課程（第六學期）、Java Web企業培訓（第七學期）、Android企業培訓（第七學期）和企業實習（第七/八學期）等一系列實踐課程實現，對相關知識層層深入、逐步完成，其涉及的內容主要包括后臺和前端開發，兼顧項目輔助工程管理等內容。此過程中，學生將完整認識具體項目開發的整體流程，逐步完善自己的職業規劃，向前端工程師、移動端工程師、后臺研發工程師以及更高端的項目架構師、全棧工程師等不同方向發展。

4.1 前端

實際教學過程中，課內注重的是以JavaSE為核心的基礎教學，對于前端的相關內容往往一筆帶過，雖有網頁設計等課程，但是未能像Java教學一樣形成體系。學生應明晰前端學習路線，提高前端開發效率，與后臺進行更好地交互，可從Andrioid前端和Web前端兩個主要方向入手深入學習前端開發。

4.1.1 Android前端

Android移動端開發基于Java語言環境，可從Android UI基礎開始，熟練掌握Activity、Layout布局等；在實際開發中，企業為了提高開發效率、規范代碼格式，要求熟練并實踐Android框架內容；同時，進行Android圖片和文字特效、動態背景、自定義動畫和特定傳感器應用等Android UI高階學習，幫助學生成為Android領域的高端人才和公司的核心技術支撐。

4.1.2 Web前端

網頁主要由HTML標簽和CSS樣式構成，并可配合JavaScript等腳本語言和動態標簽對網頁各元素進行動態格式化展示。學生可通過全球最大的中文 Web 技術教程網站學習相關技術[4-5]。隨著Html5、CSS3、JQuery、Ajax等最新技術的不斷普及，前端Web網頁的效果和功能不斷豐富。單就數據展示的Charts腳本來講，各種技術常用的表現形式就達上百種之多。

由于Web前端涉及的單獨技術很龐雜，可以在了解相關單項技術之后，適當地學習一些Web前端框架，以加快開發速度，并滿足規范性要求，提高開發效率和項目魯棒性。常見的一些Web前端框架有BootstrapBackboneJSReactJSAvalonJSAugularJSVue等。

4.2 后 臺

課內教學雖然講述了Java后臺開發所需的基礎知識，但學生仍然不夠了解企業級的后臺框架、快速開發以及最新高級技術等內容，在面對企業應用和自我擴展過程中，需要明確學習深入的具體方向。

4.2.1 后臺框架

從企業應用開發的效率、標準化以及最新技術的應用等多方面考慮，熟悉和掌握Web后臺優秀框架非常重要。框架為執行繁瑣的代碼任務提供了預建模塊，使開發者將更多精力放在核心業務上，屏蔽跟業務開發無關的各類技術問題，加快開發進程，在類似項目中重用代碼，為開發者節省大量的時間和精力。

傳統JavaEE框架屬于重量級開發，適合于大型企業，但由于JavaEE的API帶有侵略性、對容器有很強的依賴、不具有配置能力、不同的產品部署過程不同帶來不便、啟動時間較長等方面的缺點，對輕量級的企業實際項目布置不夠理想。而SSH(StrutsSpringHibernate)、S2SH(Struts2SpringHibernate)和SSM(SpringMVCSpringMyBatis)等框架則提供了相對簡化的輕量級框架。這些流行的Web應用程序開源框架，可以幫助開發人員在短期內搭建結構清晰、可復用性好、維護方便的Web應用程序。其中使用Struts/Struts2/SpringMVC作為系統的整體基礎架構，負責MVC的分離，控制業務跳轉；Hibernate/MyBatis框架對數據庫持久層提供支持；Spring則負責管理持久層和業務控制。

4.2.2 高階技術配置

在Java企業應用開發確定整體系統框架之后，仍然需要大量高階技術的支持和配置，以保障項目運行穩定安全，為外界訪問提供數據接口等。這主要涉及主從數據庫、負載均衡、中間件配置、Web service等多方面內容。

為了謹防數據的丟失，可以采用主從數據庫的方式保護和管理數據。這樣，當其中一個數據庫崩潰的時候，另一個數據庫仍可存儲數據，提高了系統的可用性。在數據和服務任務比較繁重的應用中，負載均衡可將項目分攤到多個操作單元(比如多個Tomcat服務器)上執行，例如Web服務器、FTP服務器、企業關鍵應用服務器和其他關鍵任務服務器等，從而共同完成工作任務，擴展網絡設備和服務器的帶寬、增加吞吐量、加強網絡數據處理能力、提高網絡的靈活性和可用性。

企業應用后臺開發過程中，經常會遇到不同軟硬件技術之間分享資源以及服務資源共享等需求，這需要用到中間件以及Web Service服務。中間件是一種獨立的系統軟件或服務程序，分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術之間共享資源。比如簽字板外接設備和Web后臺之間的連接配置，生鮮系統與超市購物系統的電子秤數據和掃碼數據也需要通過中間件傳送到Web后臺等。Web Service可以構造標準化程度極高的Web服務，相當于構件都有了統一的標準，可以直接交互。現在流行的框架主要是AXIS2和CXF等，用于發布WSDL接口，并通過SOAP協議進行傳輸消息。

4.3 項目輔助

在企業項目的實際開發過程中，不僅要完成系統架構設計和前后臺編程，還涉及團隊分工與協作、代碼共享、代碼存放、項目發布等諸多軟件工程實踐內容。

4.3.1 團隊協作

企業項目在系統架構設計基礎上分模塊開發，一個項目組的成員可分為前端成員、后臺成員和測試成員等，不同模塊間的開發人員需要統一管理，尤其在編碼風格、接口規范、開發文檔等方面遵循軟件項目管理的規范。例如國際CMM認證，致力于評價軟件承包能力并幫助其改善軟件質量的方法，側重于軟件開發過程的管理及工程能力的提高與評估。學生在企業實訓過程中，要明確團隊協作的重要性，找準自己在項目組中的位置，并遵從軟件項目管理要求。

4.3.2 代碼共享與存放

在實際的Java開發團隊協作過程中，需要進行代碼的共享以更加全面地提高開發效率和團隊協作能力，目前較為常見的代碼共享管理插件有SVN、GIT等，可以集成到Java開發的IDE（如Eclipse）中使用。

同時，很多學生在完成一個項目后，不及時整理代碼，隨意丟放在電腦中，以至于遇到功能相似的項目時，找不到之前的開發代碼例程，造成重復開發等問題。因此，學生應養成利用Github等工具存放代碼的習慣，以便日后復習，這也是一個知識與經驗不斷積累更新的過程。尤其是在面試時，可以將自己存放的代碼讓面試官過目，凸顯自己的實力與項目經歷。當然，學生還可以將解決工程問題積累的經驗寫成博客發布在CSDN上，與志同道合的朋友共同進步！

4.3.3 項目發布

當完成一個Web項目，并可在本機Tomcat上發布后，可通過花生殼等映射軟件進行外網發布。由于使用電腦作為服務器需要保持電腦持續開機，而且存在安全性等問題，也可根據實際需求選擇不同配置的云服務器和服務時效。同樣，對于完成的App項目，也可通過多種公共應用市場發布。

5 結 語

當學生掌握課內基本知識后，積累了一定的項目開發實踐，就會面臨就業工作的抉擇。而Java語言作為跨平臺的面向對象語言，在近年流行開發語言排名中穩居第一，在Web企業級應用和移動設備開發中更是發展迅猛。在如此龐大的Java市場和人才培養需求面前，構建面向企業應用的Java教學框架，以企業需求為向導，雖與企業實際需求仍有一定差距，但將為學生明確職業學習和發展路線，制訂合理學習計劃和扎實提升自身技術，提供強有力的支撐和指引。

[1]TIOBE. TIOBE編程語言社區排行榜統計[EB/OL]. [2017-04-25]. http://www.tiobe.com/tiobe-index/.

[2]王巖, 黃嵐, 杜偉. Java課程教學體系構建探索[J]. 計算機教育, 2013(18): 83-86.

[3]王巖, 歐歌, 黃嵐, 等. Java課程體系本體系統構建探索[J]. 計算機教育, 2016(6): 108-111.

[4]W3school.中文 Web 技術教程w3school在線教程[EB/OL]. [2017-04-25]. http://www.w3school.com.cn/.

[5]深度開源. 首頁[EB/OL]. [2017-04-25]. http://www.open-open.com.