考試系統(tǒng)第五章WEB應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

34 第五章 WEB 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 5.1 WEB 應(yīng)用程序架構(gòu) 本系統(tǒng) WEB 應(yīng)用程序使用三層架構(gòu)41實(shí)現(xiàn)，其架構(gòu)模型如圖 51 所示。 三層架構(gòu)即表現(xiàn)層、邏輯層、數(shù)據(jù)層分離，在部署上表現(xiàn)為 Web Server（IIS 服務(wù) 器） ， 邏輯層對應(yīng) Application Server （XML WEB SERVICE） ， 數(shù)據(jù)層對應(yīng) Database Server（SQL SERVER） 。 圖 5-1 WEB 應(yīng)用程序架構(gòu) UI 層：是系統(tǒng)用戶可以直接接觸到的層面，包括可以直接看到的界面和使用 的功能等。 邏輯業(yè)務(wù)層：集中于事務(wù)的處理過程，也稱之為中間層。 數(shù)據(jù)層：集中于數(shù)據(jù)的處理。 采用三層結(jié)構(gòu)具有高效，便于開發(fā)、維護(hù)和擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)。 5.2 WEB 應(yīng)用程序功能結(jié)構(gòu) 基于 C#.NET 的 WEB 程序設(shè)計(jì)是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)， 適合用 UML 描述其 UI 層 客戶端 WEB 瀏覽器 邏輯層 DATA 層 WEB 表單 組件服務(wù) XML WEB SERVICE ADO .NET DBMS 35 程序結(jié)構(gòu)，圖 5-2 為本系統(tǒng)的 WEB 應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)示意圖。 圖 5-2 WEB 應(yīng)用程序結(jié)構(gòu) 如圖 5-2 所示，整個(gè) WEB 應(yīng)用程序解決方案包括 system_function 和 dbop 兩 個(gè)項(xiàng)目。 5.2.1 界面項(xiàng)目界面項(xiàng)目 提供實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的各個(gè)界面類，各類的功能如下： 1login.aspx 類：是進(jìn)入 WEB 在線考試系統(tǒng)的登錄界面；三種類型用戶均 由此界面登錄系統(tǒng)。 2index.aspx 類：考試系統(tǒng)主界面，登錄用戶類型不同，主界面顯示的功能 選項(xiàng)不同。 36 （1）學(xué)生用戶：可以查詢已考科目成績，或選擇已選課程在由教務(wù)管理設(shè)定 的考試時(shí)間內(nèi)考試，交卷后系統(tǒng)自動(dòng)評分，可現(xiàn)場查看分?jǐn)?shù)，可以修改自己的用 戶信息，如密碼。 （2）教師用戶：可查看學(xué)生成績及科目匯總信息，可設(shè)定所任教學(xué)課程的考 卷參數(shù)（如難度系數(shù)，試題數(shù)目等） ，可修改自己的用戶信息，可錄入所授課程的 規(guī)范試題。試題編號由系統(tǒng)自動(dòng)生成，試題編號為 8 位，規(guī)則：課程編號 4 位 難度系數(shù) 1 位試題序號 3 位（由系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生，同一門課程試題，后三位編號 連續(xù)） 。 （3）管理員：可以刪除學(xué)生用戶和教師用戶信息，設(shè)置教師用戶權(quán)限，修改 自身用戶信息，導(dǎo)入授課、選課信息和成績表等。 3userinfo_edit.aspx 類：實(shí)現(xiàn)對教師、管理員、學(xué)生用戶的信息編輯，包括 導(dǎo)入（管理員使用） 、編輯，刪除。 4question_edit.aspx 類：實(shí)現(xiàn)對試題的錄入，教師用戶可以選擇所授課程， 錄入各題的題干、選項(xiàng)、答案、分值、難度系數(shù)等。 5test_set.aspx 類：由教師用戶設(shè)置課程考試的參數(shù)，以便隨機(jī)抽題組卷時(shí) 作為組卷依據(jù)。 6test_online.aspx 類：考試主界面，學(xué)生可在該界面下完成解題過程，可修 改答案，提交后系統(tǒng)自動(dòng)評分，并提示考試成績。 7query_grade.aspx 類：分?jǐn)?shù)查詢，學(xué)生用戶可查詢已考各科目的成績，教 師用戶可查詢成績以及匯總和統(tǒng)計(jì)信息。 5.2.2 數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫項(xiàng)目 項(xiàng)目 dbop 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的操作功能，包含五個(gè)類，各類完成的功能如下所述。 1DBop 類：數(shù)據(jù)庫操作統(tǒng)一接口，應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)庫的訪問均通過該接口 進(jìn)行，便于程序的移植，調(diào)用規(guī)范。 2grade_course 類：定義課程和成績信息等屬性，以及對相關(guān)信息實(shí)現(xiàn)增刪 改的操作方法。 3test_info 類：定義各課程的考試信息屬性，以及相關(guān)表操作的方法代碼。 4question 類：定義試題屬性，以及對 so_question 表實(shí)現(xiàn)插入、更新、刪除 操作的方法代碼。 5user_info 類：定義學(xué)生用戶，教師用戶和管理員信息屬性，以及對對應(yīng) 37 表操作的方法代碼。 5.2.3 WEB 應(yīng)用程序部署應(yīng)用程序部署 .NET 平臺的一大優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用程序項(xiàng)目的部署方便，要為基于.NET 的 WEB 在線考試系統(tǒng)生成部署，需要添加一個(gè)部署項(xiàng)目 test_setup，此外，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí) 際需求，為了將后臺數(shù)據(jù)庫 examine 聯(lián)合部署，還需要添加一個(gè)數(shù)據(jù)庫的部署項(xiàng) 目 DB_setup，系統(tǒng)的部署架構(gòu)如圖 5-3 所示。 圖 5-3 在線考試系統(tǒng)部署架構(gòu) 在部署項(xiàng)目中，依次將項(xiàng)目 DB_setup、dbop、examine 的主輸出加入部署項(xiàng) 目，DB_setup 項(xiàng)目主要包含 db_install 類，其功能是將 examine 數(shù)據(jù)庫的腳本 examine.sql 在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上自動(dòng)安裝，從而保證整個(gè)考試系統(tǒng)安裝方便。 5.3 WEB 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn) 5.3.1 login.aspx 類的實(shí)現(xiàn)類的實(shí)現(xiàn) login.aspx 類的運(yùn)行界面如圖 5-4 所示，該類主要實(shí)現(xiàn)用戶登錄系統(tǒng)，用戶首 先選擇登錄的用戶類型，然后輸入用戶 ID（學(xué)生為學(xué)號，教師為教師編號，管理 員為管理員編號）和密碼以及驗(yàn)證碼，即可登錄進(jìn)入系統(tǒng)主頁面。 在實(shí)現(xiàn)該類時(shí)對用戶 ID，密碼進(jìn)行了輸入驗(yàn)證，要求密碼長度不低于 8 位。 類功能實(shí)現(xiàn)的主要代碼如下： 38 private void btnLogin_Click(object sender, System.EventArgs e) try /建立連接 SqlConnection con = new SqlConnection(); con.ConnectionString=System.Configuration.ConfigurationSettings. AppSettings“DSN“; con.Open(); /建立 Sql 命令對象 SqlCommand com = new SqlCommand(); com.Connection=con; com.CommandType=CommandType.StoredProcedure; com.CommandText = “storeProc_login”; /添加參數(shù)用戶類型 com.Parameters.Add(“UserType“,SqlDbType.VarChar,10,“UserType“); com.Parameters“UserType“.Value = txtUserType.Text; /添加參數(shù)用戶名 com.Parameters.Add(“Name“,SqlDbType.VarChar,10,“UserName“); com.Parameters“Name“.Value = txtUserName.Text; /添加參數(shù)用戶密碼 com.Parameters.Add(“UserPass“,SqlDbType.VarChar,2,“UserPassword“); com.Parameters“UserPass“.Value = txtUserPass.Text; /執(zhí)行查詢 SqlDataReader dr = com.ExecuteReader(); /判斷查詢結(jié)果并保存用戶登錄信息 39 bool bExist = false; while(dr.Read() bExist = true; Session“UserID“ = dr.GetString(0); Session“UserName“ = dr.GetString(1); Session“Usertype“ =txtUsertype.text; if(bExist) Response.Redirect(“023Query.aspx“); else Response.Write(“ alert(用戶名稱或密碼錯(cuò)誤!)“); con.Close(); Catch ex As Exception Label1.Text = “連接服務(wù)器出錯(cuò),請重試!“ End Try 40 圖 5-4 系統(tǒng)登錄界面 該類主要實(shí)現(xiàn)用戶登錄系統(tǒng)，用戶首先選擇登錄的用戶類型，然后輸入用戶 ID（學(xué)生為學(xué)號，教師為教師編號，管理員為管理員編號）和密碼以及驗(yàn)證碼， 即可登錄進(jìn)入系統(tǒng)主頁面。 在實(shí)現(xiàn)該類時(shí)對用戶 ID，密碼進(jìn)行了輸入驗(yàn)證，要求密碼長度不低于 8 位。 5.3.2 index.aspx 類的實(shí)現(xiàn)類的實(shí)現(xiàn) index.aspx 類的運(yùn)行界面如圖 5-5 所示。 該類實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主界面的功能. 1根據(jù)登錄用戶的類型，打開頁面左邊可用的功能選項(xiàng)。學(xué)生只可以查詢單 科或所有科目考試成績、選擇任一科目參加考試或修改密碼；教師可選擇相關(guān)科 目進(jìn)行試題添加、考試設(shè)置、查訓(xùn)所授科目的考試成績或修改密碼。管理員可以 進(jìn)行密碼修改、管理用戶信息（學(xué)生用戶、教師用戶以及管理用戶信息） 、數(shù)據(jù)導(dǎo) 入（學(xué)生選課數(shù)據(jù)、教師授課數(shù)據(jù)及相應(yīng)用戶信息） 。 41 圖 5-5 系統(tǒng)功能主界面 2 顯示用戶登錄信息， 登錄賬戶信息由 login.aspx 類通過 Sessionuser_type， Sessionuser_ID變量傳送，實(shí)現(xiàn)會(huì)話狀態(tài)數(shù)據(jù)保存。 3課程選擇下拉列表中的選項(xiàng)，由學(xué)生所選課程組成，教師用戶的該數(shù)據(jù)項(xiàng) 列表由其所授課程數(shù)據(jù)組成。 4 操作功能選擇和課程選擇將通過會(huì)話變量傳送至業(yè)務(wù)流的下一個(gè)類實(shí)現(xiàn)相 應(yīng)功能。 5.3.3 userinfo_edit.aspx 類的實(shí)現(xiàn)類的實(shí)現(xiàn) userinfo_edit.aspx 類的運(yùn)行界面如圖 5-6 所示。 該類主要實(shí)現(xiàn)如下功能： 1學(xué)生用戶和教師用戶修改密碼，當(dāng)學(xué)生用戶和教師用戶使用時(shí)，添加用戶 和刪除用戶按鈕不可用，其 Enabled 屬性為 false。 2管理員可以添加新的三種類型用戶，也可刪除制定用戶的信息。 3頁面所有的文本輸入均使用驗(yàn)證控件進(jìn)行輸入驗(yàn)證。 42 圖 5-6 用戶信息編輯 其中，修改按鈕的單擊事件代碼如下： private void btnUpdate_Click(object sender, System.EventArgs e) string strSql = “UPDATE”+ ExcuteSql(strSql); private void ExcuteSql(string strSql) try SqlConnection con = new SqlConnection(); con.ConnectionString = System.Configuration.ConfigurationSettings.AppSettings“DSN“; 43 con.Open(); /執(zhí)行操作 SqlCommand com = new SqlCommand(strSql,con); com.ExecuteNonQuery(); con.Close(); /Response.Write(“alert(操作成功!)“); catch(Exception ee) Response.Write(“發(fā)生錯(cuò)誤:“+ee.Message); 5.3.4 question_edit.aspx 類的實(shí)現(xiàn)類的實(shí)現(xiàn) question_edit 類的運(yùn)行效果如圖 5-7 所示。 1該頁面實(shí)現(xiàn)試題維護(hù)課程，任課教師登錄系統(tǒng)進(jìn)入系統(tǒng)主界面，選擇試題 添加以及相應(yīng)課程便進(jìn)入此頁面，同時(shí)利用會(huì)話變量保存所選課程編號和課程名 稱。 2 該頁面可輸入試題和修改制定課程的試題， 頁面的課程名稱由程序從會(huì)話 變量中讀取，其中題目編號由課程編號和試題表情況自動(dòng)生成，教師只需輸入題 干、選項(xiàng)、難度系數(shù)（默認(rèn)為 3） 、分值（默認(rèn)值為 2）和正確答案選項(xiàng)即可完成 試題輸入。 3系統(tǒng)支持單選題和多選題，所有試題均歸一化為選擇題。在輸入題干和選 項(xiàng)時(shí)， 用于輸入內(nèi)容的文本框設(shè)置了多行屬性， 可自動(dòng)折行輸入較多的文本內(nèi)容， 同時(shí)支持剪貼板的相關(guān)操作。 44 圖 5-7 試題添加頁 其中，下一題按鈕單擊時(shí)間的代碼實(shí)現(xiàn)添加試題存入試題庫的功能，其事件 代碼如下所示： private void btAddnext_Click(object sender, System.EventArgs e) string strSql = “insert into so_question values(“+quesID.Text+“,“ +question.text+“,“+“+SelectA.text+“,“+“+SelcectB.text“,“+“ + SelectC.text+“,“+“+SelectD.text+“,“+“+SelcectE.text“,“+“ + SelectF.text+“,“+“+style.text+“,“+“+answer.text“,“+“ +Fenzhi.text+“,“; ExcuteSql(strSql); private void ExcuteSql(string strSql) try SqlConnection con = new SqlConnection(); 45 con.ConnectionString= System.Configuration.ConfigurationSettings.AppSettings“DSN“; con.Open(); /添加紀(jì)錄. SqlCommand com = new SqlCommand(strSql,con); com.ExecuteNonQuery(); con.Close(); Response.Write(“ alert(插入成功!)“); catch(Exception ee) Response.Write(“發(fā)生錯(cuò)誤:“+ee.Message); 5.3.5 test_online.aspx 類的實(shí)現(xiàn)類的實(shí)現(xiàn) test_online.aspx 類的運(yùn)行效果如圖 5-8 所示。 該頁面是基于.NET 的 WEB 在線考試系統(tǒng)的核心頁面，負(fù)責(zé)完成自動(dòng)組卷、 考試以及自動(dòng)評分三個(gè)核心流程。 1 自動(dòng)組卷： 頁面根據(jù)學(xué)生在登錄界面和主界面中保存的會(huì)話變量中的課程 編號自動(dòng)抽題，抽題的參考依據(jù)是考試設(shè)置中的難度系數(shù)和試題數(shù)量。將隨機(jī)產(chǎn) 生的數(shù)字作為試題編號的后 3 位，按難度系數(shù)和試題數(shù)量從試題庫中提取相應(yīng)的 試題并實(shí)時(shí)組成試卷，將試卷保存于加密 cookie 中。 2考生可選擇上一題，下一題逐題做答，也可返回已做過的題目進(jìn)行修改， 當(dāng)選擇上一題，下一題時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)對剛才的題進(jìn)行評分，并將各題的得分存放于 加密的 cookie 中。 3學(xué)生提交試卷后，系統(tǒng)自動(dòng)將學(xué)生的考試記錄存儲到數(shù)據(jù)庫，并提示本次 考試成績。得分提示如圖 5-9 所示。 46 圖 5-8 在線測試頁 實(shí)現(xiàn)頁面的功能程序，主要為上一題和下一題和交卷按鈕。 學(xué)生交卷或考試時(shí)間到計(jì)算考試成績的函數(shù)代碼： private void Button4_Click(object sender, System.EventArgs e)/最后計(jì)算分?jǐn)?shù) try for(qustionNO=0;qustionNO 50 2定義統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫連接字符串 其中，連接字符串的 user ID 和 PWD 子串部分由選擇的登錄用戶類型決定， 一旦登錄類型確定， 系統(tǒng)將自動(dòng)產(chǎn)生完整的連接字符串并加密后存放于cookie中， 后續(xù)同一會(huì)話的連接字符串均使用該加密連接字符串。 5.4.2 WEB 應(yīng)用程序的安全性應(yīng)用程序的安全性 為了保證 WEB 應(yīng)用程序的安全性，采用了以下手段： 1驗(yàn)證所有的輸入 使用 ASP.NET 提供的 5 種驗(yàn)證控件以及使用正則表達(dá)式(eg,WEB service 參 數(shù))對用戶輸入進(jìn)行全面驗(yàn)證，在查詢語句中，使用參數(shù)化的存儲過程和查詢語句 來避免輸入攻擊。 2機(jī)密信息加密 對于輸出的重要數(shù)據(jù)（如用戶密碼，連接關(guān)鍵字等）進(jìn)行加密，對敏感信息 進(jìn)行必要的加密，加密代碼實(shí)例如下： string strEncryPass = System.WEB.Security.FormsAuthentication. HashPasswordForStoringInConfigFile(strPass,“md5“); 3表單身份驗(yàn)證 表單身份驗(yàn)證是指系統(tǒng)：將未經(jīng)身份驗(yàn)證的請求重定向到一個(gè)超文本標(biāo)記語 言(HTML) 表單，使用戶能夠在其中鍵入他們的憑據(jù)。在用戶提供憑據(jù)并提交該 表單后，應(yīng)用程序?qū)φ埱筮M(jìn)行身份驗(yàn)證，然后系統(tǒng)以 Cookie 的形式發(fā)出身份驗(yàn) 證票證。此 Cookie 包含憑據(jù)或用于重新獲取標(biāo)識的密鑰。瀏覽器的后續(xù)請求自 動(dòng)包含此 Cookie。 利用 ASP.NET 表單身份驗(yàn)證進(jìn)行驗(yàn)證， 如果用戶不正常登錄系統(tǒng)， 將無法使 用在線考試系統(tǒng)的其他功能。表單身份認(rèn)證的設(shè)置如 5.4.1 所示。 4.啟用身份模擬 51 由于學(xué)生用戶角色無 student_course 表的 insert 權(quán)限， 因此在學(xué)生交卷時(shí)啟用 代碼身份模擬，實(shí)現(xiàn)成績存儲。 啟用身份模擬的典型示例代碼如下： System.Security.Principal.WindowsImpersonationContext impersonationContext; impersonationContext = (System.Security.Principal.WindowsIdentity)User.Identity).Impersonate(); 身份模擬執(zhí)行完相應(yīng)的寫入操作后， 應(yīng)及時(shí)使用 undoImpersonation(); 命令 取消身份模擬，恢復(fù)用戶權(quán)限。 5.4.3 隨機(jī)抽題過程實(shí)現(xiàn)隨機(jī)抽題過程實(shí)現(xiàn) 隨機(jī)抽題過程的流程圖如圖 5-12 所 示： 1 系統(tǒng)先根據(jù)考試設(shè)置要求的題目數(shù) 量，產(chǎn)生同樣數(shù)量的不重復(fù)的隨機(jī)數(shù)存放 于數(shù)組 th中，隨機(jī)數(shù)的最大值由本門課 程在題庫中編號的最大值決定。 2將 th轉(zhuǎn)化為字符串?dāng)?shù)組，分別在 各元素前面加上課程編號和難度系數(shù)字 符。 3 將 2 所得字符串?dāng)?shù)組轉(zhuǎn)化為數(shù)字提 交給試題提取程序。 4試題提取程序通過執(zhí)行帶參數(shù)的 SQL 存儲過程返回所要求數(shù)目的記錄組 成 dataset 并將其存放在加密 cookie 中， test_online.aspx 類依次讀取 dataset 中的記 錄顯示于考試頁面。 圖 5-12 隨機(jī)組卷過程 52 5.4.4.動(dòng)態(tài)閱卷評分的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)閱卷評分的實(shí)現(xiàn) test_online.aspx 類依次讀取加密 cookie 中存放的 dataset 中的記錄顯示于考試 頁面，頁面每次只顯示一題。 1 當(dāng)解答完本頁試題時(shí)點(diǎn)擊下一頁， 系統(tǒng)評分函數(shù)自動(dòng)對比該題答案與正確 答案是否相符，如果相符，則將該題分值存入對應(yīng) score 數(shù)組元素 scorei，數(shù)據(jù) score 為加密 cookie 存儲。 2 考生點(diǎn)擊上一頁可一次調(diào)出已解答過的題復(fù)審或修改答案， 評分方法同 1。 3 當(dāng)考生交卷或考試結(jié)束時(shí)間到， 系統(tǒng)自動(dòng)將 score 數(shù)據(jù)讀出并累加元素值， 得到考生成績。然后將考生成績記錄存入數(shù)據(jù)庫對應(yīng)的成績表。 5.4.5 題型歸一化處理題型歸一化處理 本系統(tǒng)的試題結(jié)構(gòu)如圖 5-13 所示。 圖 5-13 試題數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 試題表 so_question 包含 11 個(gè)字段。 1quesID 代表試題編號，其編號規(guī)則為課程編號（4 位）難度系數(shù)（1 位） 試題序號（3 位） ，其中，難度系數(shù)的值對應(yīng)字段 style 的值，取值范圍為 15， 相應(yīng)試題難度由低到高，系統(tǒng)默認(rèn)難度系數(shù)為 3。 2question 字段為題干字段。 3selectAselectF 為選項(xiàng)字段，最多可有 6 個(gè)選擇項(xiàng)。 4answer 為試題正確答案，類型為整形。 53 其值為所有正確選項(xiàng)權(quán)值和。各選項(xiàng)的權(quán)值如表 51 所示。 表 5-1 選項(xiàng)全值對應(yīng)表 選項(xiàng) selectA selectBselectCselectDselectE selectF 權(quán)值 1 2 4 8 16 32 例如：某題的正確答案為 ABDF， 則 answer 字段的值1283243。 5fenzhi 字段：為本題的得分，默認(rèn)為 2 分，對選項(xiàng)比較多，且選項(xiàng)內(nèi)容較 多的題目，最多可為 10 分，對于簡答題和程序設(shè)計(jì)題，均可由此方法轉(zhuǎn)化為多項(xiàng) 選擇題，但應(yīng)提高其分值。 網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)一般使用標(biāo)準(zhǔn)化試題，對于單項(xiàng)選擇題，比較簡單，可直接實(shí) 現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)化試題。對于多項(xiàng)選擇題、簡答題、填空題、計(jì)算題等題型本系統(tǒng)均按 上述規(guī)則轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化多項(xiàng)選擇題。 5.4.6 自定義控件自定義控件 .NET 系統(tǒng)提供了豐富的 WEB 控件供用戶使用，使用系統(tǒng)控件可極大地提高 程序的開發(fā)效率，同時(shí)也使程序設(shè)計(jì)變得簡單易用。 使用與 ASP.NET 頁相同的語法創(chuàng)建的用戶自定義 WEB 服務(wù)器控件，可以 在多個(gè) ASP.NET WEB 應(yīng)用程序之間劃分和重復(fù)使用