基于微服務和微信小程序的門戶系統設計

曹天澤＊ 潘家志

（杭州師范大學，浙江 杭州310000）

在杭州師范大學，最早基于數學建模的競賽培訓主要是數學類專業大二、大三的學生。近年，隨著學生綜合素質的提升和興趣的發展，吸引了相當多非數學類的學生參加，培訓的目標團體由最初的數學類專業的學生，擴展到包括物理、化學、生物、計算機、電子、經管等多學院和多專業的學生，成為一項覆蓋全校的學生競賽培訓活動。為了向全校普及數學建模的基礎知識，并且宣傳參加數學建模的益處，迫切需要一款流行的網絡媒介來整合這些信息。為解決這一需求，設計了一套小程序門戶系統，對系統進行了針對性的功能分析。

1 系統設計的方法

本系統采用的軟件開發模式為敏捷開發，不同于邊做邊改模型、瀑布模型、快速原型模型和增量模型等傳統軟件開發模型，敏捷開發在項目初期就將項目分割為很多的小項目，每個項目開發為2～6 周，每個項目都經過需求設計、評審、排期開發、測試以及發布上線等階段，在開發過程中系統一直保持可用的狀態，通過不斷的迭代升級系統功能和開發新特性。

首先基于需求進行概要設計，然后基于概要設計進行1.0系統的詳細設計，主要分析學生端和教師端的功能，基于需求分析實體間的關系，然后進行數據庫設計，建立系統數據庫，進行界面設計。然后進行后端的接口開發，接著基于界面進行小程序的前端開發，最后實現web 端的管理員界面。

2 相關技術概述

2.1 整體技術選型

本系統采用B/S 結構開發，數據庫使用流行的開源數據庫MySQL，服務端使用JAVA 編程語言開發，基于Git 進行源碼的版本管理，基于Maven 進行代碼的工程管理。在框架應用上，后端使用SpringBoot 及其附屬的生態系統各個庫包，前端Web 頁面基于Bootstrap 及其配套生態系統中的插件完成開發工作。

2.2 SpringBoot

Spring[1]是JAVA 后端開發在業界最流行的框架，它提供控制反轉（IOC）特性和AOP 特性，在開發過程中簡化了事務配置和遠程訪問等功能的實現。有相當多的JAVA 框架提供了對Spring 的支持。但在以前，集成各種框架到Spring 往往需要很多額外的配置，而SpringBoot 就是為解決這一問題開發出的框架。通過其“開箱即用”和“約定大于配置”兩大策略，盡可能的自動化進行配置，簡化的安裝Spring 應用的難度。

2.3 Swagger

Swagger 是一個開源的RESTful 風格在線文檔生成框架。在SpringBoot 中通過springfox-swagger2 和springfox-swagger-ui 的庫包，進行簡單配置后，就可以基于注解自動識別Spring MVC中的Controller 服務，生成在可在線調試的RESTful 服務。

2.4 Bootstrap、Bootstrap-Validator 和Bootstrap-Markdown

Bootstrap 是基于HTML、CSS 和JavaScript 開發的前端框架，在引入Bootstrap 的CSS 和JavaScript 文件后，通過簡單的HTML片段模板就可以生成漂亮的頁面樣式。

在Web 開發中，經常要進行大量的表單設計，表單的內容基于業務需要添加不同限制，以此來規范用戶的輸入。Bootstrap-Validator 就是為解決這一需求而開發的JavaScript 庫包，它基于Bootstrap 開發，可以和Bootstrap 無縫集成，并且提供了本地化配置方案，對于中文的內容提示非常友好，如圖1。庫包內已經內置了base64、數值、日期、郵箱、文件、十六進制顏色值、IP 地址、MAC 地址、電話、正則、遠程驗證、字符串長度等驗證功能，并且支持自定義規則和提示內容。

圖1 Bootstrap-Validator 的中文提示功能

Markdown[2]是一種簡單標記語法，它通過配合定制的渲染規則可以得到良好排版的文章。在系統中經常中部分模塊需要實現發布文章的功能，對于使用該系統的教師和學生來說，Markdown 在日常教學中應用非常廣泛，教師和學生可以直接應用來編輯文章。因此系統在前端編輯文章頁面引入了Bootstrap-Markdown，它是一款基于Bootstrap 的富文本編輯器，支持在線編輯Markdown 文本和預覽功能。

3 系統的功能設計

3.1 學生小程序端子模塊設計

學生子模塊的權限為學生輸入學號和密碼成功登陸后，學生可以瀏覽最新的通知，查看往年的試題和資料，查看教師發布的模擬練習題，提交模擬題的解答給系統。

3.1.1 新聞通知

學生登陸到小程序的默認首頁就是通知和新聞的列表，以日期從近到遠展示了通知的標題信息，學生可以通過上下滑屏來刷新和瀏覽不同時間的通知概要信息，通過點擊通知的標題查看通知的詳情信息。

3.1.2 學習資料

在小程序的第二個tab 展示的是歷年的試題和資料，學生通過點擊不同的標簽可以分別瀏覽“常見模型”、“經典算法”、“實用工具”“歷年真題”這幾個不同類別的資料。

3.1.3 我的信息

在小程序的第三個tab 展示的是學生個人相關的數據，一個是“我的模擬”，展示教師發布的模擬題信息，對于已提交和為提交解答文檔的模擬題，系統會有不同的信息標注。另一個是我的信息，學生可以通過該入口修改自己的密碼。

3.2 教師子模塊設計

教師子模塊的權限為教師從web 端輸入賬號和密碼登錄后，教師可以發布靜態文件資源，編輯發布通知，發布模擬題，有超級管理員權限的教師，還可以添加教師，設置管理員。

3.2.1 新聞管理

教師登錄到系統后，默認首頁就是新聞管理的頁面，可以瀏覽已發布的新聞，修改、刪除、發布新的新聞。新聞內容的編輯支持Markdown 功能。

3.2.2 文件管理

通過文件管理的tab 進入此功能，教師可以上傳文件、音頻和視頻等資源。系統會生成對應文件在系統中的鏈接。

3.2.3 模擬題管理

通過模擬題管理的tab 進入此功能，可以按Markdown 格式編輯發布模擬題內容，選擇接受的學生，使得只有特定的學生可以查看到模擬題。

3.2.4 學生管理

通過學生管理的tab 進入此功能，可以通過頁面或者上傳excel 文件批量導入學生信息進入系統，可以對學生進行重置密碼操作。

3.2.5 教師管理

通過學生管理的tab 進入此功能，非超級管理員可以修改自身密碼。超級管理員可以添加和刪除教師，可以修改所有教師密碼。

4 結論

通過docker 部署后端服務，使得運維更簡單。通過本系統為擴大數學建模的影響范圍，同時大大減輕了在組織競賽培訓時的人力和物力。