.Net软件架构和设计模式在自动组卷系统的应用

第１２卷第１３期２０１２年５月　

科学技术与工程　

Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．１３　Ｍａｙ　２０１２　

１６７１—１８１５（２０１２）１３—３２３５—０４　

Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

＠２０１２　Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈ．Ｅｎｇｒｇ．　

计算机技术　

．

Ｎｅｔ软件架构和设计模式在　

自动组卷系统的应用　

陈　辉　

（陕西交通职业技术学院　，西安７１００１８；长安大学电子与控制工程学院　，西安７１００４０）　

摘要为了在．Ｎｅｔ平台上实现适应多种数据库和易于后期维护和升级的自动组卷系统，采用了多层软件架构及数据访问　

层的设计模式，并且应用ｃ＃语言实现了系统开发。通过引入三层构架和抽象工厂设计模式，系统能够便捷地切换多种数据库　

访问，增强了代码的重用性，有效地提高自动组卷系统的开发效率，并且便于后期软件升级。　

关键词　三层架构　软件框架　抽象工厂　自动组卷　

中图法分类号ＴＰ３１５；　文献标志码Ａ　

软件架构（ｓｏｆｔｗａｒｅ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）是一系列相关　

提高了开发效率和代码质量，增强了软件的健壮性。　

的抽象模式　Ｊ，用于指导软件系统各个方面的设　

计。软件架构是一个系统的草图。软件架构描述　

１组卷系统的软件构架　

的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之　在自动组卷系统中，包含了两个主要的模块，　

间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通　

分别是试题录入编辑模块和试卷创建编辑模块，系　

讯。设计模式　（Ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎ）是一套被反复使　

统采用了分层的软件构架，根据Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ推荐的分　

用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验　

层式结构　』，共分为三层架构，从下至上分别为：数　

的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码　据访问层、业务逻辑层、表示层。三层结构如图１　

更容易被他人理解、保证代码可靠性，常用的设计　

所示。　

模式有抽象工厂模式，建造者模式，原型模式，单例　

模式等等。　

Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ公司推出的．Ｎｅｔ框架，具有多语言集　

成、多平台移植、开发效率高、部署简单及支持软件　

自动更新等特点，逐渐成为各类系统开发工具的首　

选　］。在我院开发自动组卷系统中，应用了基于　

．

Ｎｅｔ框架技术，采用了基于抽象工厂的软件设计模　

式和分层软件开发构架，灵活地使用多种数据库进　

行数据存储，便捷的组织分层开发和代码编写，也　

极大地便利了代码的修改和组织。在系统开发中，　

２０１２年２月２７日收到　中央高校基本科研业务费　

图１三层软件体系结构图　

专项资金（ＣＨＤ２０１０ＺＹ０１２）资助　

作者简介：陈辉，男。陕西交通职业技术学院博士研究生。研究　

表示层主要是指与用户交互的界面，用于显示　

方向：计算机应用。Ｅ—ｍａｉｌ：ｂｆｉｇｈｔｃｈ＠ｑｑ．ｔｏｍ。　

数据和接收用户输入的数据　，将用户输入的数据　

科学技术与工程　１２卷　

传递给业务逻辑层，一般不包含任何实际的业务处　

理，在组卷系统中，表示层用于用户录入、编辑试题　

和用户组卷的窗体界面，表示层接收用户的输入，　

进行有效性验证后调用业务逻辑层模块进行业务　

保存到数据库中。在自动组卷系统中，ＤＡＬ访问关　

系数据库ＳＱＬＳｅｒｖｅｒ２００５或者Ａｃｃｅｓｓ２００３数据库，　

对数据库各种试题表和试卷表进行增删改查操作，　

ＤＡＬ中的类与数据库表相对应，共有１６个类，封装　

在类库项目中，供ＢＬＬ调用。　

在自动组卷系统开发中采用了．Ｎｅｔ框架基于　

三层的软件构架的第一个优点是开发小组中开发　

人员的分工更加明确。开发小组细分为三组，分别　

逻辑处理，例如，当用户输入填空题后，表示层窗体　

验证输入的填空题目是否包含预留的填空，用户是　

否输入匹配的试题答案。如果符合要求就会将试　

题封装为试题对象调用业务逻辑层对象处理。组　

卷系统中的表示层窗体如图２所示。　

》灞＾ｌ撖—　辩　ｍ　

蠹罐Ｐｒｏｐｅｒｔ￣ｅｓ　

§搿ｇｌ丽　

纛灞ｓｅ　《ｅＲｅｆｅｒｅｒ￣ｅｓ　

§Ａｐｐ，ｃｏｎｆｉｇ　

国ＡｕｔｏＰａ　尊国誊协　髂　

“秘ＣｂｏＤａｔａＳｃｃｌｒｓｅ￣￣ｓ　

国ＦｏｒｍＭａｎａｇｅｃ．ｃｓ　

海　ｆｒｍＣｈｏｌｃｅＥｄｉｔ．ｃｓ　

翟ｆｆｍＣｈｏ；ｃｅＭａｒ，ａｇｅｒｘｓ　

ＡｕｔｏＰａｐｅｒＢＬＬ　

ｆｒｍＣｏｕｒｓｅＳｅＣｃｓ　

《　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　

黧ｆｒｍＣｒｅａｔｅＰａｐｅｒ．ｃｓ　

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童霪ｆｒｍＤｅｐａ啪　魄“　

固ＡＩＩＱｅｓｔｌｏｎＭｅｎａｇｅ￣．ｃｓ　

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｛黔翌ｆｒｍＧｅｎｅｒａｌＡｄｄ　ｃｓ　

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岛銎ｆｒｒｒｄｕｓｆｉｃＭｅｎａｇｅｒｘｓ　

Ｑｕｅｓｔｌｏｒ￣ａｓｈＭａｎａｇｅｒ，ｃｓ　

瓣　蔓　黔　爨　黛羹蔫萋…………　

ｓ　ａｌ　Ｍａｎａｇｅｒ￣￣ｓ　

…　

图２自动组卷系统　

图３自动组卷系统　

表示层窗体　

业务逻辑层　

业务逻辑层（Ｂｕｓｉｎｅｓｓ　Ｌｏｇｉｃ　Ｌａｙｅｒ简称为　

ＢＬＬ）　是表示层和数据访问层之问的桥梁，它代表　

应用程序的核心功能，负责处理数据层的数据，实　

现业务逻辑，例如，表示层接收用户录入的试题以　

后，调用ＢＬＬ进行处理，ＢＬＬ验证试题是否与数据　

库中的已有试题重复。在自动组卷系统中业务逻　

辑层采用类库实现，共包含１１个类，程序编译，业务　

逻辑层的编译为动态链接库文件（．ｄｕ文件）供表示　

层调用其功能。　

数据访问层（Ｄａｔａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｌａｙｅｒ简称为ＤＡＬ）主　

要实现对数据的保存和读取操作，将存储在数据库　

中的数据提交给业务层，同时将业务层处理的数据　

进行三层业务的开发，通过系统分析，定义好各层　

次之间的接口，各个负责不同逻辑设计的开发人员　

就可以分散关注，齐头并进。例如界面设计人员只　

需考虑用户界面的体验与操作，业务逻辑的设计人　

员可以仅关注业务逻辑的设计，而数据库设计人员　

不需要考虑具体的业务逻辑，需要根据系统分析提　

供的数据访问接口进行具体实现。每个开发人员　

的任务得到了确认，开发进度就可以迅速地　

提高　。　

使用三层构建的第二个优点是灵活的数据库　

访问方式。目前在开发阶段使用的数据库系统是　

ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ２００５数据库，但是考虑到该数据库是基　

于Ｃ／Ｓ的数据库，为了灵活的系统应用，我们在系　

统中内置可访问单机数据库Ａｃｃｅｓｓ２００３的能力，只　

要在ＤＡＬ中添加对Ａｃｃｅｓｓ２００３数据库访问的接口　

实现就可以，如果不是三层结构系统的话，可能需　

要改很多代码，延长了开发周期。以此类推，如果　

以后需要添加对其他数据库的访问，是需要在ＤＡＬ　

中添加相应的数据库的接口实现类即可，极大地便　

利了程序的升级和修改。　

三层构架的优点还在于增强了代码的重用　

性　，不必为了业务逻辑上的微小变化而迁至整个　

程序的修改，只需要修改ＢＬＬ中的一个函数或一个　

过程；增强了代码的可重用性；便于不同层次的开　

发人员之间的合作，只要遵循一定的接口标准就可　

以进行并行开发了，最终只要将各个部分拼接到一　

起构成最终的应用程序。　

２组卷系统的设计模式　

在自动组卷系统中采用的三层构架的软件设　

计，在三层框架的ＤＡＬ中采用了抽象工厂的设计模　

１３期　陈辉：．Ｎｅｔ软件架构和设计模式在自动组卷系统的应用　

式，目的是可以很好地复用已有的系统，根据需求　

的变换使用的不同数据库。抽象工厂设计模式的　

概念是“提供一个创建一系列相关或相互依赖对象　

的接口，而无需制定它们具体的类”，在系统的ＤＡＬ　

中抽象工厂模式的应用如图４，以试题和试卷对象　

为例说明。　

图４抽象工Ｊ模式的应用　

在抽象工厂模式中主要包含四类对象：　

（１）抽象工厂：主要功能是生产抽象产品，也就　

是生产试题、试卷等抽象产品。　

（２）抽象产品：主要功能是提供试题产品访问　

接口，也就是提供了试题、试卷等试题产品的数据　

访问接口。　

（３）实体工厂：主要功能是生产实体产品。在　

项目中有ＳｑｌＳｅｒｖｅｒ和Ａｃｃｅｓｓ两种，分别生产试卷和　

试题等产品数据访问对象。　

（４）实体产品：主要功能是实现实际的功能。　

就是根据实体工厂创建的数据访问对象是ＳｑｌＳｅｒｖｅｒ　

还是Ａｃｃｅｓｓ，分别实现不同的数据库访问。　

在自动组卷系统中，ＤＡＬ层由四个具体的项目　

组成，如图５所示。　

在四个项目中ＡｕｔｏＰａｐｅｒＤＡＬＦａｃｔｏｒｙ项目包含　

了抽象工厂和实体工厂，ＡｕｔｏＰａｐｅｒＩＤＡＬ项目包含　

抽象产品，ＡｕｔｏＰａｐｅｒＳｑｌＳｅｒｖｅｒＤＡＬ和ＡｕｔｏＰａｐｅｒＡｃ－　

ｃｅｓｓＤＡＬ项目是实体产品，四个项目共同构成ＤＡＬ　

负责数据库访问，与实体类项目、ＢＬＬ项目和表示层　

项目依赖关系如图６。在图中，ＡｔｕｏＰａｐｅｒＭａｎａｇｅｒ项　

目包含表示层，ＡｔｕｏＰａｐｅｒＢＬＬ包含业务逻辑层，这　

两层与ＤＡＬ之间的数据交换是ＡｕｔｏＰａｐｅｒＭ０ｄｅｌｓ项　

图５自动组卷系统ＤＡＬ项目列表　

目中的实体类对象。　

ＡｕｔｏＰａｐｅｒＭａｎａｇｅｒ　

／　＼　

ＡｕｔｏＰａｐｅ　。　ｓ　

Ｈ　Ａｕｔｏ脚ｅ　ＬＬ　

Ｔ　

Ａ　ｔ０ＰａｐｅｄＤＡＬ

ｌ

｝

‘＿＿＿

｛　

　Ａ　幻ＰａｐｅｒＤＡＬＦａｃ　。ｒｙ　

Ｔ　上　

ＡｕｔｏＰａｐｅｒＤＡＬ　

图６项目Ｉ司依赖关系图　

采用抽象工厂设计模式的目的是能够便捷的　

进行多种数据库访问，在自动组卷系统中，目前使　

用的数据库系统是ＳｑｌＳｅｒｖｅｒ，并添加了对Ａｃｃｅｓｓ数　

据库访问的接口以及实现类，在软件开发使用中不　

同数据库的切换时采用．Ｎｅｔ的反射机制，通过从　

Ａｐｐ．ｃｏｎｆｉｇ配置文件中读取配置信息，利用反射机　

制实现工厂方法，即动态创建方法。　

Ａｐｐ．ｃｏｎｆｉｇ文件的＜ａｐｐＳｅｔｔｉｎｇｓ＞节的配置信　

息如下：　

＜ａｐｐＳｅｔｔｉｎｇｓ＞　

＜ａｄｄｋｅｙ＝”ＤＡＬ”ｖａｌｕｅ＝”ＡｕｔｏＰａｐｅｒ．ＳＱＬＳｅｒｖｅｒＤＡＬ”／＞　

＜！一一ａｄｄｋｅｙ　”ＤＡＬ”ｖａｌｕｅ＝”ＡｕｔｏＰａｐｅｒ．ＡｃｃｅｓｓＤＡＬ”／一　

＞　

＜／ａｐｐＳｅｔｔｉｎｇｓ＞　

在程序中通过如下方法动态创建数据对具体　

数据库访问的对象。　

ｐｒｉｖａｔｅ　ｓｔａｔｉｃ　ｒｅａｄｏｎｌｙ　ｓｔｒｉｎｇ　ＡｓｓｅｍｂｌｙＰａｔｈ＝ＣｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎＭａｎａｇ—　

ｅｒ．ＡｐｐＳｅｔｔｉｎｇｓ＿Ｉ　ｌＤＡＬ”］；　

科学技术与工程　１２卷　

ｐｕｂｌｉｃ　ｓｔａｔｉｃ　ＡｕｔｏＰａｐｅｒ．ＩＤＡＬ．ＩｐａｐｅｒＤＡＬ　ＣｒｅａｔｅＰａｔｉｅｎｔｓ（）｛　

ｓｔｉｒｎｇ　ｃｌａｓｓＮａｍｅ＝ｐａｔｈ＋”．Ｐａｐｅｒ”：　

合作开发的效率，增加代码的可复用度，提高对需　

求变更的应对能力，特别是后台数据访问层的引入　

可有效减少后台数据库变更带来的代码修改量，为　

自动组卷系统的开发提供了一个可复用的软件架　

构，同时为其它基于数据库应用系统开发提供借鉴。　

参

１甄

Ａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｌｏａｄ（ｐａｔｈ）．Ｃｒｅａｔｅｌｎｓｔａｎｃｅ（ｃｌａｓｓＮａｍｅ）；　

ｒｅｔｕｒｎ（ＡｕｔｏＰａｐｅｒ．ＩＤＡＬ　ＩｐａｐｅｒＤＡＬ）　

｝　

通过在程序配置文件中添加两种数据库的访　

问字符串，通过切换两种访问字符串的有效性，就　

考文献　

可以在反射机制的作用下，动态创建用于不同数据　

库操作的数据访问层对象。　

在自动组卷项目中使用抽象工厂模式的主要　

优点是隔离了试题和试卷数据库访问类的生成，用　

镭．．ＮＥＴ与设计模式．北京：电子工业出版社，２００５　

２　Ｇａｍｍａ　Ｅ，Ｈｅｌｍ　Ｒ，Ｊｏｈｎｓｏｎ　Ｒ，ｅｔ　ａ１．设计模式：可复用面向对象　

软件的基础．北京：机械工业出版社，２００５；５７—６３　

３曹国民，陈根才，施文幸．基于．ＮＥＴ平台的电力生产管理系统　

户并不需要知道什么被创建。由于这种隔离，更换　

一

建模与实现．计算机工程与设计，２００８；２９（１）：１７０—１７２　

４李白胜，肖晓萍．基于．ＮＥＴ框架的新型ＰＡＣＳ系统设计．计算　

机工程与设计，２００９；３０（２３）５５０３－－５５０５　

５郝雯，艾玲梅，王映辉．三层结构软件框架扩展点实现方法．　

个数据库实现的具体工厂就变得相对容易。所　

有的访问具体数据库的实体工厂都实现了抽象工　

厂中定义的那些公共接口，因此只需改变实体工厂　

的实例，就可以在使系统从访问一种数据库切换到　

访问另一种数据库。　

计算机应用，２００９；２９（９）：２５４１－－２５４３　

６莫勇腾．深入浅出设计模式．北京：清华大学出版社．２００６　

７王孝明，胡健，陆坤，等．基于．ＮＥＴ平台可复用软件框架的　

３结论　

通过在自动组卷系统中使用了．Ｎｅｔ平台的三　

设计与实现．计算机工程，２００４；３０（２２）：７６—７８　

８候捷，陈硕．１ｉｐｐｍａｎ　Ｓ　Ｂ．Ｃ＃Ｐｒｉｍｅｒ（中文版）．武汉：华中科技　

大学出版社，２００３　

层软构架和抽象工厂设计模式，能有效地提高团队　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ．Ｎｅｔ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ－ｐａｔｔｅｒｎｓ　

ｉｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｔｅｓｔ　Ｐａｐｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ＣＨＥＮ　Ｈｕｉ　

（Ｓｈａａｎｘｉ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ　ａｌｌ　７１００１８，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ；　

Ｓｃｈｏａｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｄ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈａｎｇｈｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ　ａｌｌ　７１００４０，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）　

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］　Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｔｅｓｔ　ｐａｐｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｃａｎ　ａｄａｐｔ　ｔｏ　ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　ｄａｔａｂａｓ－　

ｅｓ　ａｎｄ　ｅａｓｙ　ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ　ａｎｄ　ｕｐｇｒａｄｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｌａｔｅ．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　Ｃ＃ｌａｎｇｕａｇｅ．Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｔｒｏ－　

ｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｔｈｒｅｅ—ｔｉｅｒ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ａｂｓｔｒａｃｔ　ｆａｃｔｏｒｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｐａｔｔｅｒｎ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｔｏ　ｔｏｇｇｌｅ　ａ　ｖａｒｉｅｔｙ　ｏｆ　

ｄａｔａｂａｓｅ　ａｃｃｅｓｓ，ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｒｅｕｓａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｄｅ，ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　

ｔｅｓｔ　ｐａｐｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｆａｃｉｌｉｔａｔｅｓ　ｌａｔｅｒ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｕｐｇｒａｄｅｓ．　

［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］ｔｈｒｅｅ－ｔｉｅｒ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋｓ　ａｂｓｔｒａｃｔ　ｆａｃｔｏｒｙ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｐａｐｅｒ