基于J2EE架構的Java語言學習平臺的設計與實現(xiàn)

1、基于J2EE架構的Java語言學習平臺的設計與實現(xiàn)         08-07-30 14:37:00     作者：郭輝 陳松喬    編輯：studa0714  摘  要本文提出了一種基于J2EE的Java語言學習平臺的設計模型和實現(xiàn)方式。該系統(tǒng)基于J2EE平臺，結合統(tǒng)一建模語言設計了客戶端和服務端的關鍵功能模塊；利用多線程技術及同步控制理論實現(xiàn)了更加準確的邏輯錯誤檢測。結合面向?qū)ο蟮墓こ袒O計思想和反射技術解決

2、龐大的測試用例調(diào)度問題，提高了系統(tǒng)的擴展性和健壯性。系統(tǒng)實現(xiàn)的面向?qū)ο缶幊汰h(huán)境、邏輯功能檢測等服務為Java語言學習者提供了更加完善的學習平臺，彌補了現(xiàn)有的支撐平臺無法進行功能檢測的不足。     關鍵詞統(tǒng)一建模語言；面向?qū)ο螅贿壿嫏z錯；Java語言學習；J2EE 1引言    J2EE與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應用程序模型相比有著不可比擬的優(yōu)勢1，這種應用建模系統(tǒng)使用UML語言設計底層架構、數(shù)據(jù)格式以及數(shù)據(jù)傳輸之間的連接。開發(fā)者只需關心程序的業(yè)務邏輯，把軟件開發(fā)的注意焦點從代碼編寫層次提高到了設計建模這一更高層次的抽象2，提高了應用開

3、發(fā)的效率和程序的可用性。    Java語言是計算機專業(yè)的必修課程，它功能強大，面向?qū)ο螅缙脚_，面向網(wǎng)絡應用。只是初學者學習起來有一定難度3。尤其在遠程教育中，教師無法面對面輔導學生，更加加大了學習者的難度。如何更好地掌握面向?qū)ο蟮母拍?，理清編程思路，提高編程?jīng)驗，是一個Java學習軟件設計要考慮的問題，是在設計Java語言平臺的過程中要考慮的眾多問題之一。     當前，基于J2EE的各類學習平臺正在不斷開發(fā)和研究中。文獻4給出了一種基于網(wǎng)絡的Java語言學習支撐平臺，主要實現(xiàn)用戶程序的編譯運行，提供教師與學生的交互功能。文獻5和

4、6介紹了基于組件開發(fā)的虛擬實驗室平臺，可定制特定課程的虛擬實驗。文獻7和8分別提出了C/S模式下虛擬編程實驗室和應用于計算機編程的交互式學習支撐平臺。這些平臺雖然針對特定課程實現(xiàn)了交互性和開放性，但在具體實施過程中，只提供了簡單的編譯運行環(huán)境，若遇到邏輯錯誤與棘手的編譯錯誤，系統(tǒng)無法提供有效幫助，需通過教師端人為解決，缺乏程序功能性檢測服務。    因此，本文提出了基于J2EE的Java語言學習支撐平臺。它提供了面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境，完善的編譯檢錯服務和功能強大的邏輯檢錯服務，能正確定位編譯錯誤信息，能檢測程序的功能完整性。本文采用面向?qū)ο蟮脑O計開發(fā)方法開發(fā)，使Ja

5、va語言學習平臺的系統(tǒng)性、靈活性、健壯性、實時性和可擴展性得到非常好的體現(xiàn)，降低了軟件開發(fā)的難度，并且有助于培養(yǎng)和提高Java語言學習者分析問題和解決問題的實踐動手能力。2系統(tǒng)架構與功能    基于J2EE的Java語言學習平臺的系統(tǒng)架構如圖1所示。系統(tǒng)采用C/S模式開發(fā)，客戶端(Clients)和服務端(Servers)通過互聯(lián)網(wǎng)進行通信連接?；贘2EE的客戶端程序主要提供Java語言學習的編程環(huán)境和實戰(zhàn)練習服務。基于J2EE的服務器端程序主要提供用戶管理服務、文件服務和邏輯檢錯服務，并包含四個數(shù)據(jù)庫：用戶數(shù)據(jù)庫、用例數(shù)據(jù)庫、完型填空數(shù)據(jù)庫和試題數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫

6、統(tǒng)一由基于J2EE的數(shù)據(jù)庫操作程序進行規(guī)范管理。圖1  基于J2EE的Java語言學習平臺的系統(tǒng)架構    平臺的功能模塊如圖2所示?？蛻舳酥饕ㄎ鍌€功能模塊：用戶登錄、編譯檢錯、邏輯檢錯、完型填空和面向?qū)ο缶幊梯o助設計。服務器端主要包括三個功能模塊：用戶管理、數(shù)據(jù)庫管理和邏輯檢錯服務。其中，面向?qū)ο缶幊梯o助設計和邏輯檢錯是本系統(tǒng)最主要的兩大功能。面向?qū)ο缶幊棠K主要是向用戶提供可視化類圖編輯環(huán)境并能生成代碼，同時也能根據(jù)用戶寫的代碼相應地生成類圖并展示類圖的結構。著重突出了Java程序的面向?qū)ο筇攸c，讓用戶直觀了解Java語言的特色。邏輯檢錯模塊主要

7、對客戶端提交的Java語言源文件進行安全檢測和編譯運行，利用重定向技術和數(shù)據(jù)庫管理技術對程序進行邏輯檢測，最后將檢測分析的結果反饋給客戶端。圖2  基于 J2EE 的Java語言學習平臺的系統(tǒng)模塊    用戶可以通過客戶端學習Java語言的相關知識，在客戶端提供的面向?qū)ο缶幊汰h(huán)境中編寫程序，當用戶編寫了一個完整的程序后，通過代碼自動轉(zhuǎn)化為類圖，并展示類圖的結構。用戶也可先設計類圖然后通過類圖自動生成代碼框架，余下的代碼由用戶通過手動進行編寫。當用戶完成了代碼的編輯工作之后就通過編譯檢錯功能來進行編譯檢錯，并將編譯結果顯示在程序界面下的幫助欄內(nèi)。若遇到了解

8、決不了的錯誤，通過系統(tǒng)提供的編譯錯誤的幫助功能，得到編譯錯誤提示信息，改正程序的語法錯誤，得到可運行的程序，然后通過互聯(lián)網(wǎng)將源程序代碼提交服務器端進行邏輯檢測，判斷其程序的功能是否達到所需的要求，根據(jù)反饋信息，對原有程序進行相應修正，達到編譯與功能的雙重正確性。3面向?qū)ο缶幊棠K的設計與實現(xiàn)    面向?qū)ο缶幊棠K主要包含兩個功能，第一是從通過程序獲得類圖：用戶在編輯框里寫出代碼點擊界面上的生成類圖就可以在界面上生成類圖。具體實現(xiàn)方案是：模塊先分析用戶編寫的Java源文件，調(diào)用Jdk里的javac編譯聲明，建立類程序的內(nèi)部表示，包括類層次和“使用”關系。

9、然后對源程序再進行詞法分析，將結果與javac分析的結果比較和綜合。得出相應的類的結構。調(diào)用Javadoc從源代碼的文檔注釋中獲取用戶的文檔，把生成的類成員的信息保存在文檔當中。生成類圖，用不同的箭頭和連線表示類之間的關系。類圖生成過程流程圖如圖3所示。圖3  代碼生成類圖過程流程圖    第二是類圖生成代碼：將類圖畫在主窗口的面板上，將類與類之間的關系用箭頭聯(lián)系。并生成類屬性對話框，在對話框里填寫相應的輔助信息就可以生成相應的代碼框架。模塊設計主要包括四個子功能：編程界面的實現(xiàn)，包括主菜單設計、工具欄的設計和控制面板的設計。類圖實現(xiàn)。在面板上表示的類圖通過重寫Java語言里的JLABEL實現(xiàn)，并在JLABEL里直接定義了句柄功能。通過調(diào)整句柄的位置實現(xiàn)類圖的放大和縮小。類與類之間連線的實現(xiàn)和箭頭的實現(xiàn)，來可視化地表示類與類之間的關系，并由事先定義好的Line Renderer接口，在設置箭頭的范圍、位置、大小。代碼生成。讀取用戶輸入信息，并添加注釋信息，輸出到控制面板上。類圖生成代