基于微服務(wù)架構(gòu)的圖書館座位管理系統(tǒng)

羅志遠(yuǎn) 羅晶晶 王玉銀

摘要：文章以某本科大學(xué)為例，通過對圖書館座位預(yù)約使用等問題進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一款基于微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)的圖書館座位管理系統(tǒng)[1]。文中介紹了該系統(tǒng)開發(fā)的背景和設(shè)計(jì)方案，用戶可通過微信小程序預(yù)約系統(tǒng)或者圖書館內(nèi)的計(jì)算機(jī)終端使用查詢、預(yù)約、簽到、暫離、定位、釋放座位等功能。管理員可通過后臺管理座位信息、用戶信息、報(bào)表分析和黑名單等功能，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了與學(xué)校智慧校園以及圖書館管理系統(tǒng)互聯(lián)互通。

關(guān)鍵詞：微服務(wù)架構(gòu);圖書館;座位管理;智慧校園;微信小程序

中圖分類號：TP311 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）05-0066-02

1 研究背景

圖書館擁有優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境、豐富的學(xué)習(xí)資源，作為一個用于學(xué)生查閱文獻(xiàn)資料和自主學(xué)習(xí)的公共場所，需要不斷地更新管理服務(wù)或系統(tǒng)功能，以適應(yīng)學(xué)生用戶多種需求。許多高校的圖書館都有預(yù)先空出一些座位，給學(xué)生提供自習(xí)環(huán)境，圖書館尚未開館就有許多學(xué)生在館外排隊(duì)等候[2]，特別是在考試周、考研月以及英語四六級等各種考證考試時間段館內(nèi)人數(shù)巨多，座位供不應(yīng)求，有限的座位與日益劇增的學(xué)生用戶形成了圖書館人數(shù)爆滿的情況，再加上“惡意占座[3] ”“人走書在”等現(xiàn)象常常出現(xiàn)，就會導(dǎo)致僅有的座位并沒有獲得有效的使用。為了解決此類問題，些許高校已采用圖書館選座系統(tǒng)[4]，該系統(tǒng)主要以計(jì)算機(jī)為主的座位管理系統(tǒng)，用戶通過使用校園卡進(jìn)入到管理系統(tǒng)，選擇選座或離座操作。這類的計(jì)算機(jī)座位管理系統(tǒng)常因設(shè)備成本偏高、后期維護(hù)管理煩瑣困難、學(xué)生用戶使用體驗(yàn)不佳等，導(dǎo)致圖書館的管理并沒有因此得到很大改善。鑒于此，我們團(tuán)隊(duì)考慮將傳統(tǒng)的座位管理系統(tǒng)與微信小程序和智慧校園互聯(lián)，預(yù)約選座、暫離、離座等功能使用二維碼與微信小程序?qū)崿F(xiàn)。相比于計(jì)算機(jī)選座系統(tǒng)，用戶直接在手機(jī)上進(jìn)行預(yù)約選座更加方便與快捷，這樣能使選座不再單單依靠機(jī)器來使用，大大節(jié)約設(shè)備的成本，實(shí)現(xiàn)預(yù)約選座的智能化。用戶只需在微信小程序就能查詢到圖書館的座位使用詳情與對空座位進(jìn)行預(yù)約使用。

微信小程序是一種不需要下載安裝即可使用的應(yīng)用，它實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用“觸手可及”的夢想，用戶掃一掃或者搜一下即可打開應(yīng)用，也體現(xiàn)了“用完即走”的理念，用戶不用關(guān)心是否安裝太多應(yīng)用的問題。應(yīng)用將無處不在，隨時可用，但又無須安裝卸載。小程序可以幫助開發(fā)者快速的開發(fā)小程序，還可以在微信內(nèi)被便捷地獲取和傳播，和原有的三種公眾號（微信訂閱號、微信服務(wù)號、微信企業(yè)號）是并行的體系。

微服務(wù)的概念最早是在 2014 年由 Martin Fowler 和 James Lewis 共同提出，他們定義了微服務(wù)是由單一應(yīng)用程序構(gòu)成的小服務(wù)，擁有自己的進(jìn)程與輕量化處理，服務(wù)依業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)，以全自動的方式部署，與其他服務(wù)使用 HTTP API 通訊。該架構(gòu)的特點(diǎn)[5]：針對特定服務(wù)發(fā)布，影響小，風(fēng)險(xiǎn)小，成本低;頻繁發(fā)布版本，快速交付需求;低成本擴(kuò)容，彈性伸縮，適應(yīng)云環(huán)境。

2 研究目的

解決占座問題的根本在于座位有限、師生人數(shù)眾多與最為嚴(yán)重的“人走書在”等情形，一方面是圖書館內(nèi)增加更多的座位數(shù)量：但圖書館設(shè)置位置有限，空間大小固定，即使新增座位也遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足師生用戶的需求;另一方面是有效提高圖書館座位的使用效率，使在有限的資源里發(fā)揮最大的作用。

除了占座問題，還有像考試周、考研月和各種等級證書考試期間里自習(xí)室座位申請的特定情況下，都存在申請時間集中、座位數(shù)量稀缺和并發(fā)大等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的系統(tǒng)[6]往往無法承受如此巨大的高并發(fā)而造成系統(tǒng)拒絕服務(wù)、卡頓等諸多問題，最終導(dǎo)致用戶無法正常進(jìn)入系統(tǒng)選座與提交申請等操作，嚴(yán)重影響了工作與學(xué)習(xí)效率，用戶體驗(yàn)極差。

綜上所述，本研究的目的在于提供一款能夠杜絕占座問題、提高座位資源使用效率且能在高并發(fā)場景下仍然能夠正常提供服務(wù)的圖書館預(yù)約選座管理系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要

3.1 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

本管理系統(tǒng)主要分成2個模塊：用戶管理模塊和后臺管理模塊，2個模塊對應(yīng)著2種不同的操作對象，所以將系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程劃分成2個對應(yīng)的模塊，由用戶管理模塊實(shí)現(xiàn)對座位的空位查詢、預(yù)約選座、暫離座位和離開座位等功能;由后臺管理模塊實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布、座位管理和黑名單等管理功能，系統(tǒng)的主要流程設(shè)計(jì)如圖1所示。

經(jīng)過團(tuán)隊(duì)近兩年的實(shí)地體驗(yàn)和線上意見征集，收取了大多數(shù)用戶的意見和建議，統(tǒng)一分析各大用戶的需求，同時結(jié)合了現(xiàn)存的各大高校所使用的圖書館管理系統(tǒng)使用經(jīng)歷[7]，經(jīng)過反復(fù)討論與研究，分析出了本系統(tǒng)的基本功能設(shè)計(jì)，系統(tǒng)基本功能模塊如圖2所示。

3.1.1 用戶管理模塊

該模塊主要面向?qū)ο鬄橛脩簦脩暨M(jìn)入小程序經(jīng)過實(shí)名認(rèn)證后，可以在微信小程序或者圖書館內(nèi)的管理終端對座位進(jìn)行“預(yù)約選座”“取消預(yù)約”“掃碼簽到”“暫離座位”和“離開座位”等功能。

1）預(yù)約選座

用戶只需要在手機(jī)微信打開小程序即可遠(yuǎn)程隨時查看座位空閑信息，圖書館的樓層座位信息將以平面圖展示，用戶根據(jù)自身喜好選擇空座位進(jìn)行預(yù)約使用，預(yù)約成功后在規(guī)定時間（30分鐘）內(nèi)到達(dá)座位進(jìn)行掃碼簽到，否則將被記錄違規(guī)一次，達(dá)到一定次數(shù)將被系統(tǒng)分配到黑名單，一段時間內(nèi)無法使用圖書館提供的服務(wù)。

2）取消預(yù)約

當(dāng)用戶預(yù)約成功后突然因其他事情無法到達(dá)座位簽到時，可以提前取消預(yù)約，為防止惡意預(yù)約占座，每位用戶每天只能取消2次，達(dá)到3次后將被系統(tǒng)分配到黑名單內(nèi);當(dāng)然，系統(tǒng)還設(shè)置了預(yù)約有效期，在預(yù)約成功后有效期內(nèi)未到位置簽到，座位將自動釋放并記錄一次用戶取消預(yù)約的行為。

3）掃碼簽到

用戶進(jìn)入圖書館時刷校園卡，如果不是黑名單的用戶即可在館內(nèi)計(jì)算機(jī)終端進(jìn)行選座，若是小程序提前預(yù)約的可直接到所選位置上進(jìn)行掃碼簽到，座位上布置有一個隨時刷新以防遠(yuǎn)程掃碼惡意占座行為;當(dāng)使用時間截止前10分鐘，二維碼會提示續(xù)座或離座行為，小程序也會發(fā)送消息提醒用戶。

4）暫離或離座

用戶學(xué)習(xí)過程中可能會因接電話、上廁所、久坐需要暫時離開座位一會，可以通過座位上二維碼旁的按鈕點(diǎn)擊暫離或者在微信小程序中選擇暫離操作，暫離后須在20分鐘內(nèi)回到座位掃碼續(xù)座，超時后座位將會被釋放并被記錄一次違規(guī)行為;若用戶已經(jīng)不需要座位了，可以在小程序選擇離座操作或者點(diǎn)擊座位上二維碼旁的離座按鈕，操作完成后需要掃碼二次確認(rèn)離座，成功驗(yàn)證后座位將會被釋放。

用戶操作流程圖如圖3所示：

3.1.2 后臺管理模塊

該管理模塊主要面向?qū)ο鬄閳D書館管理員，主要有信息發(fā)布、座位管理、黑名單管理等功能設(shè)置;管理員可以對管理系統(tǒng)中的座位進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和增刪查改操作，在周末、節(jié)假日等重要時間段提前發(fā)布開閉館通知，用戶可通過小程序查看通知，而無須每次都要去圖書館官網(wǎng)查看;還可以對黑名單內(nèi)用戶進(jìn)行處罰，進(jìn)入黑名單的用戶無法刷卡入館，若有誤判，用戶向管理員提供誤判證據(jù)，核實(shí)后可將用戶從黑名單移除;管理員還可以智能管理座位狀態(tài)，設(shè)置座位有效期時長、預(yù)約時間段、不定時檢查座位狀況以做出對應(yīng)管理措施。

3.2 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用了Spring+SpringMVC+MyBatis架構(gòu)[8]進(jìn)行開發(fā)，兼容了絕大多數(shù)使用環(huán)境，只需要用戶能在互聯(lián)網(wǎng)或者連接校園局域網(wǎng)環(huán)境下即可使用，可選擇微信小程序或者打開圖書館官網(wǎng)進(jìn)行預(yù)約選座，操作簡便且快捷;為了解決系統(tǒng)在高并發(fā)情況下仍能穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，本項(xiàng)目采用了SpringCloud構(gòu)建分布式微服務(wù)的方案，具體包括Nacos作為分布式配置以及服務(wù)的注冊和發(fā)現(xiàn)等功能，使用OpenFeign完成負(fù)載均衡和服務(wù)調(diào)用，SenTinel實(shí)現(xiàn)服務(wù)限流與降級。系統(tǒng)整體交互及架構(gòu)如圖4所示。

4 創(chuàng)新點(diǎn)與特色

通過使用微服務(wù)架構(gòu)以及接入微信小程序使系統(tǒng)簡便易用，且成本控制到最低，后期也能進(jìn)行升級維護(hù)等功能;而且通過實(shí)名認(rèn)證后選座實(shí)行“一卡一人一座”制度，杜絕了大多數(shù)的占座問題，也避免了用戶與用戶、管理員與用戶之間的糾紛;且在小程序與計(jì)算機(jī)終端中以平面圖方式展示圖書館中的所有位置，使學(xué)生直觀方便地找到自己所選位置;同時系統(tǒng)的投入使用，提高了圖書館的管理水平，減少了圖書館對管理人員的投入。

因本系統(tǒng)主要成本由服務(wù)器、座位二維碼硬件及平時維護(hù)組成，且有大學(xué)圖書館的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)支撐，可在圖書館、自習(xí)室等場合試運(yùn)行一段時間，后期根據(jù)使用需求逐步改善并進(jìn)行推廣。本系統(tǒng)主要作為圖書館、自習(xí)室選座使用，主要用戶為師生，也可在技術(shù)改造提升后用于其他公共事業(yè)的具體場景里使用，具有非常不錯的推廣應(yīng)用前景。

5 結(jié)束語

本文簡要介紹了基于微服務(wù)架構(gòu)的圖書館座位管理系統(tǒng)，通過簡便且人性化的方式來提高用戶對座位的使用率，可替代以往傳統(tǒng)的不夠完善的管理系統(tǒng)，極大程度地提升用戶的使用體驗(yàn)。但在測試過程中也發(fā)現(xiàn)了些許小問題：座位的預(yù)約使用時間分配不夠靈活;用戶的需求是不斷變化的，系統(tǒng)也需要根據(jù)不同需求不斷更新迭代。當(dāng)然，管理系統(tǒng)的投入使用僅起到改善作用[9]，要根本解決這些問題還需加強(qiáng)廣大用戶的自身道德素養(yǎng)，遵守公共場所的規(guī)定，營造一個優(yōu)美的學(xué)習(xí)場所，為師生們提供一個良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。

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【通聯(lián)編輯：謝媛媛】

收稿日期：2021-11-08

基金項(xiàng)目：2021年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目——基于微服務(wù)架構(gòu)的圖書館座位管理系統(tǒng)（項(xiàng)目編號：202113645015）

作者簡介：羅志遠(yuǎn)（2000—），男，廣西浦北人，本科在讀;羅晶晶（1998—），女，廣西百色人，本科在讀;王玉銀（1982—），女，山西芮城人，講師，碩士。