基于微服務架構的線上答疑平臺設計與實現(xiàn)

頁第1章緒論 1.1研究背景及意義隨著網(wǎng)絡的普及，我們也可以考慮答疑方式不應該局限于線下的方式，線下模式受到時間和空間的限制，線上答疑平臺是現(xiàn)代及時，高效獲取解答，鞏固所學知識的重要途徑，相比于傳統(tǒng)的答疑方式，借助于線上答疑平臺可以實現(xiàn)時間和空間的突破，目前的線上答疑平臺大多數(shù)是作為某個系統(tǒng)的子系統(tǒng)而存在，服務于某專業(yè)的問答，加上線下答疑模式存在的不足，或者說有專門的線上答疑平臺，但是多數(shù)是單體架構，不便于維護，基于微服務架構的線上答疑平臺的建立，能讓學生更高效的答疑，讓教育有更好的發(fā)展，建設高性能的，高并發(fā)的線上答疑平臺對于實施科教興國具有重大意義。1.2國內(nèi)外相關研究狀況基于微服務架構的線上答疑平臺讓校園答疑突行為方式不在被局限與線下模式，答疑平臺依靠熱點可以讓學生了解到最近的關注點，答疑平臺通過高效的搜索來滿足學生對問答的獲取，現(xiàn)從系統(tǒng)的獨立性、系統(tǒng)的資源庫等兩個方面對國內(nèi)外網(wǎng)上答疑系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀進行介紹[1]。系統(tǒng)的獨立性：我們國內(nèi)有關于線上答疑平臺的實現(xiàn)比較少，大多數(shù)都是在特定領域的，或者不夠成熟，架構簡單，難以維護。國外優(yōu)秀的線上答疑平臺都是獨立運行的系統(tǒng)，甚至不用去維護，有著完善，健壯的的系統(tǒng)。系統(tǒng)的資源庫：國內(nèi)的線上答疑平臺多數(shù)不夠完善，資源也都是靠學生們大量的問答來進行積累，即便是有，那也多數(shù)是少量分類的部分內(nèi)容，不夠系統(tǒng)，沒有形成完整的體系。國外的線上答疑平臺資源庫內(nèi)容豐富，類型也很豐富，涵蓋知識庫還有信息庫，學生能夠高效的相互答疑，相比于線上答疑系統(tǒng)，以往的答疑方式通常是借助電子郵件、留言板、聊天室等信息通訊工具來完成，這些工具并非為教育“量身定做”從而與答疑需求存在偏差，難以解決實際問題。因此，如果能夠有一個免費的公共的網(wǎng)絡答疑平臺，教師和學生經(jīng)過簡單的設置后，就能開展網(wǎng)上答疑活動，對學?；蚪處焷碚f既經(jīng)濟又方便實用[2]。線上答疑系統(tǒng)平臺的建立，是實施網(wǎng)上教育的技術基礎，線上答疑平臺的普及，使網(wǎng)上教育得到了更好的發(fā)展。只有結合我國的教育現(xiàn)狀，在現(xiàn)有的信息化建設基礎上，利用高新科學技術，建立起具有互動性強、教學資源共享、師生共同交流的平臺，才能夠在現(xiàn)有資源的基礎上更好的完善教育體系，開展和實施網(wǎng)上教育[3]。網(wǎng)上答疑平臺的性能和功能直接決定了網(wǎng)上教育的教學質(zhì)量、教學手段、學習效果、教學資源建設等。所以說，建設高性能的、功能強大的、實用性強的老師與學生共同交流平臺對實施“科教興國”具有重大的意義[4]。1.3本課題研究的意義和主要內(nèi)容1.3.1研究的意義近年來，對于校園信息化建設而言，資訊獲取和答疑的需求貫穿學生的學習和生活，研究利用大數(shù)據(jù)技術和微服務架構建設答疑平臺，使平臺具備良好并發(fā)能力，高可靠、高可用，對實現(xiàn)學校簡化管理、提升服務水平、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有實際價值和意義。1.3.2研究的主要內(nèi)容①本課題開發(fā)一套基于微服務架構的線上答疑平臺，實現(xiàn)大學生的學習和生活中準確的資訊獲取和答疑反饋。②利用大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)熱點推薦，內(nèi)容推送。③基于大數(shù)據(jù)技術和微服務架構的線上校園答疑平臺方便快捷，功能豐富，主要具備發(fā)帖回帖、熱門推薦及個性化推送、私信、搜索、敏感詞過濾等功能。1.3.3網(wǎng)上答疑系統(tǒng)存在的問題及原因分析世界各國都在積極研究和開發(fā)基于Internet和WWW的網(wǎng)絡教育應用系統(tǒng)，由于教學網(wǎng)站比普通網(wǎng)站起步晚得多，大多數(shù)的線上答疑平臺都是參照著其他網(wǎng)站的建設，甚至有的直接套用其他的網(wǎng)站界面邏輯來構建線上答疑平臺，這就導致了線上答疑平臺并非為教育量身定做，功能上也會或多或少有偏差，不能達到用戶的需求[5]。就現(xiàn)有的線上答疑平臺的不足提出一些我的看法。形式單一：實際上，教學問答的內(nèi)容很多。學生不僅可以問一段文字的問題，還可以問幾何題、圖片、音樂和電影的問題。換句話說，現(xiàn)實中涉及到的問題復雜，多樣，現(xiàn)目前，很大部分由E-email,bbs等構成的網(wǎng)上問答平臺，內(nèi)容被限制在文字型，表現(xiàn)形式不夠豐富。我們需要一款功能更為完善的線上答疑系統(tǒng)。操作繁瑣：一方面教師發(fā)電子郵件給學生很不方便。另一方面，教師不方便直接批準或公開展示地圖和附件。我們知道，使用軟件的難度直接決定了用戶使用軟件的熱情。因此，沒有多少老師和學生有耐心用這種方式回答問題。靈活性差：有些線上答疑平臺是基于c/s，需要用戶下載客戶端，這樣的方式安全性，靈活性，兼容性都不太友好，就比如客戶端開始設計時不可能所有機型都去測試，難免會產(chǎn)生兼容性問題，也不方便維護于升級，無法保證用戶安裝的客戶端版本統(tǒng)一。架構簡單：以往的線上答疑平臺大多數(shù)都是單體架構，不便于維護，當有一些必要的需求需要對系統(tǒng)進行改造時會非常的困難，因為單體架構的系統(tǒng)時高度耦合的，我們需要一種解耦的架構去適應不斷變化的需求。1.4研究方法文獻研究法：通過調(diào)查文獻來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題的一種方法。文獻研究法被子廣泛用于各種學科研究中。問卷調(diào)查法：一方面，對相關就業(yè)管理的企業(yè)人員進行問卷調(diào)查，了解企業(yè)的需求與想法。另一方面，對畢業(yè)生進行問卷調(diào)查，了解學生的需求和想法。再一方面，了解學校的管理學生的理念，進行科學的設計。1.5本文組織結構論文共分為七章，各章的主要內(nèi)容如下：第一章：緒論。提出論文選題背景及意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析、本文主要內(nèi)容和組織結構。第二章：相關技術實現(xiàn)及其理論分析。主要時對技術選型，用到的技術做出介紹，與選擇的原因。第三章：系統(tǒng)需求分析。描述系統(tǒng)的需求與功能點，及其實現(xiàn)的分析。第四章：系統(tǒng)設計。主要是描述數(shù)據(jù)庫的建表以及功能劃分。第五章：系統(tǒng)實現(xiàn)。分為數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)，前臺實現(xiàn)，以及后臺實現(xiàn)。第六章：系統(tǒng)測試。系統(tǒng)測試的定義，測試環(huán)境，測試方案設計，測試用例構建，功能測試，測試分析。第七章：總結與展望?？偨Y本次論文，系統(tǒng)實現(xiàn)展望未來發(fā)展方向。第2章相關技術2.1系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境操作系統(tǒng)：Windows10數(shù)據(jù)庫：MySQLServer8.0WEB服務器：ApacheTomcat8.0開發(fā)工具：IntelliJIDEA2021.2瀏覽器：IE9.0以上版本（推薦使用IE10.0版本）、MozillaFirefox2.2系統(tǒng)開發(fā)語言及其介紹Java它是由近年來發(fā)展迅速的SunMicrosystems公司在1995年5月的時候推出的Java程序設計語言（以下簡稱Java語言）和Java平臺的總稱。用Java實現(xiàn)的HotJava瀏覽器（支持Javaapplet）顯示了Java的魅力：它的跨平臺性、以及其動態(tài)的Web、Internet計算等等，讓熱門的Java被廣泛接受并推動了Web的迅速發(fā)展，常用的瀏覽器現(xiàn)在均支持Javaapplet。另一方面，Java技術也不斷更新REF_Ref23475\r\h[6]。Java平臺是由Java虛擬機（JavaVirtualMachine）和Java應用編程接口(ApplicationProgrammingInterface、簡稱API)構成。Java應用編程接口為Java應用提供了一個獨立于操作系統(tǒng)的標準接口，可分為基本部分和擴展部分。在硬件或操作系統(tǒng)平臺上安裝一個Java平臺之后，Java應用程序就可運行?，F(xiàn)在Java平臺已經(jīng)嵌入了幾乎所有的操作系統(tǒng)。這樣Java程序可以只編譯一次，就可以在各種系統(tǒng)中運行。Java應用編程接口己經(jīng)從1.1x版發(fā)展到1.2版。是目前常用的Java平臺[7]?；贘ava8，最近版本為Javal7。Java分為3個體系JavaSE(Java2PlatformStandardEdition),JavaEE(Java2Platform,EnterpriseEdition),JavaME(Java2PlatformMicroEdition)。Java是一種簡單的，可移植的，多線程的動態(tài)語言，面向?qū)ο蟮?，結構中立的，解釋型的，健壯安全的，可移植的，性能優(yōu)異、分布式的[8]。Java語言的優(yōu)良特性使得Java應用具有無比的健壯性和可靠性，這也減少了應用系統(tǒng)的維護費用。Java對象技術的全面支持和Java平臺內(nèi)嵌的API能縮短應用系統(tǒng)的開發(fā)時間并降低成本。Java的編譯一次，到處可運行的特性使得它能夠提供一個隨處可用的開放結構和在多平臺之間傳遞信息的低成本方式。特別是Java企業(yè)應用編程接口（JavaEnterpriseAPIs）為企業(yè)計算及電子商務應用系統(tǒng)提供了有關技術和豐富的類庫[9]。2.3數(shù)據(jù)庫簡介數(shù)據(jù)庫是整個網(wǎng)上答疑系統(tǒng)的核心，根據(jù)需要可選用：SQLServer，SYSBASE或ORACLE，對于整個系統(tǒng)的安全管理有重要的意義。但做這個系統(tǒng)只要用到小型數(shù)據(jù)庫即可，所以這里選擇MySQL。MySQL在市場中使用占比也比較大，也意味著它的生態(tài)比較好，但與大型的數(shù)據(jù)庫進行比較還是有許多的差距，比如大數(shù)據(jù)量的查詢不如Oracle，但我們搜索主要是基于elasticsearch，下面總結一下選擇MySQL的原因：在學校主要對MySQL進行過系統(tǒng)的學習，對MySQL的了解要更多一些。相比與其他數(shù)據(jù)庫MySQL體積相對更適中，功能也基本的滿足項目的需求。市場占比大，遇到問題大概率能通過吸取前人的經(jīng)驗教訓來快速解決問題。2.4Redis介紹總的來說這是一款高效IO的基于內(nèi)存的數(shù)據(jù)庫，如果對于經(jīng)常性的讀取的一些數(shù)據(jù)，我們可以在上線前先將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫加載到redis中，加快查詢效率，降低數(shù)據(jù)庫訪問的壓力。一般用于存放熱點數(shù)據(jù)，訪問量，點擊量等，以及進行熱點推薦。2.5Elasticsearch介紹相較于前面的個，Elasticsearch基礎學習的周期要少一些，會使用倒是不難，但概念很重要，有助于我們更深入的理解，下面對一些必要的概念于工作原理進行簡單的介紹。Ik分詞器：因為elasticsearch是由國外的人設計出來的，對中文分詞并不友好，所以我們需要在開發(fā)時引入一款支持中文分詞的插件，這里選擇ik分詞器，比如輸入“我愛編程”會被分詞成“我”，“愛”，“編程”，然后參與搜索。Elasticsearch索引：Elasticsearch

索引指相互關聯(lián)的文檔集合。Elasticsearch會以JSON文檔的形式存儲數(shù)據(jù)。每個文檔都會在一組鍵（字段或?qū)傩缘拿Q）和它們對應的值（字符串、數(shù)字、布爾值、日期、數(shù)值組、地理位置或其他類型的數(shù)據(jù)）之間建立聯(lián)系。Elasticsearch使用的是一種名為倒排索引的數(shù)據(jù)結構，這一結構的設計可以十分快速地進行全文本搜索。我們輸入會在分詞后在文檔中進行搜索，并智能的根據(jù)相關性進行排序。最后選擇elasticsearch的原因如下。Elasticsearch搜索速度很快，.Elasticsearch建立在Lucene的基礎上，因此它在全文搜索中表現(xiàn)良好。它先是對搜索內(nèi)容進行分詞再去文檔庫匹配分詞，打破常規(guī)的正向搜索方式。在搜索速度上表現(xiàn)良好。Elasticsearch集群模式，Elasticsearch對集群模式有很好的支持，再上線部署后出項問題時間去應對，而不會出現(xiàn)一臺服務宕機就導致系統(tǒng)崩潰的情況。Elasticsearch強大的搜索功能，Elasticsearch在安裝了分詞插件后，不僅能對中文進行分詞，還可以對地理范圍，時間，基本數(shù)據(jù)類型進行范圍查詢，還有打分功能，可以實現(xiàn)自定義排序等。2.6SpringBoot簡介SpringBoot的誕生可以說是為了簡化配置，快速開發(fā)而生，在開發(fā)過程中，我們一般根據(jù)場景來導入開發(fā)過程中需要的依賴，但是往往會因為各個依賴的版本問題而產(chǎn)生沖突，另外我們有許多配置是有默認值并且寫的也是默認值，既然這樣按理說我們是否可以根據(jù)項目導入的依賴分析出要進行的配置呢?springboot框架便為我們統(tǒng)一管理版本并進行默認配置，如果需要修改默認配置我們可以在yml文件中進行配置。選則springboot開發(fā)的原因：①開發(fā)生態(tài)好，就目前來看選擇springboot做開發(fā)的市場占比超過40%，如果在開發(fā)過程中遇到bug，通過常見的搜索引擎可以很容易的找到答案。②SringBoot會對版本進行管理，相當于前輩們已經(jīng)為你摸索出一套相互之間不會產(chǎn)生版本沖突的依賴，讓我們可以有更多的時間去關注業(yè)務邏輯。③自動配置，springboot通過大量的條件注解可以判斷出那些需要自動裝配，并配置默認值，而無需在自己手寫xml。2.7ElementPlus這是ElementUI的升級版本，體驗同樣優(yōu)秀，api更加友好，文檔同樣詳盡，很香。關于ElementPlus我之所以選擇

elementplus一是為了提高開發(fā)效率，二是這是由國內(nèi)餓了么出品的前端組件庫，為vue3做適應，ElementUi誕生于2016年，起初是餓了么內(nèi)部的業(yè)務組件庫，主要用于快速開發(fā)中小型產(chǎn)品。在開源后深受廣大前端開發(fā)者的喜愛，4年多的時間，Element在GitHub上已經(jīng)獲得48.3k的star，11.9k的fork，NPM下載量高達95萬次/月。已經(jīng)成為

vue生態(tài)中最流行的UI組件庫之一REF_Ref23475\r\h[10]。ElementPlus是基于最新的Vue3.0對ElementUI的升級適配，使用TypeScript+CompositionAPI重構的全新項目。官方宣稱用最適合Vue3.0的方式幾乎重寫了每一行ElementUI的代碼。ElementPlus相對于ElementUI提升使用TypeScript開發(fā)，提供完整的類型定義文件使用Vue3.0CompositionAPI降低耦合，簡化邏輯使用Vue3.0Teleport新特性重構掛載類組件使用Lerna維護和管理項目使用更輕量更通用的時間日期解決方案Day.js升級適配popperjs,async-validator等核心依賴完善52種國際化語言支持優(yōu)化的組件API（適應于vue3）更多自定義選項，更加詳盡友好的文檔（學習成本低，能夠快速上手)這是目前Vue生態(tài)圈最火的桌面

Ui組件庫，在前些年的使用率一直碾壓其他主流框架，使用Vue的開發(fā)者幾乎沒有不知道的[11]。設計方面，Element的視覺設計很符合國人的觀賞體驗，而如今ElementPlus的發(fā)布，對于開發(fā)者來說是天大的喜訊，不用學習其他UI框架增加開發(fā)成本了，如果之前有使用過舊版的Element，幾乎不需要學習，使用起來還是和熟悉的Element的相差不大。ElementPlus目前版本的設計沒有重新設計，全新視覺版本正在開發(fā)中，相信在未來不久的版本更新中會發(fā)布，讓使用者更快更容易借助Element優(yōu)秀的設計和體驗，構建出優(yōu)秀的中后臺產(chǎn)品。目前Vue3.0正式版剛剛出爐，就有ElementPlus這么重磅的UI組件庫可以用，這也體現(xiàn)了Vue在市場上很受歡迎。完善的生態(tài)，GitHub大量星標，vue3作者的推薦讓我最終選擇其做頁面開發(fā)。2.7微服務技術簡介微服務架構區(qū)別于傳統(tǒng)的單體軟件架構，是一種為了適應當前互聯(lián)網(wǎng)后臺服務的高并發(fā)，高性能，高可用而產(chǎn)生的軟件架構[12]。單體式應用程序各個服務功能模塊有很強的耦合性，也就是相互依賴彼此，很難拆分和擴容。單體應用程序的優(yōu)點：開發(fā)簡潔：功能都在單個程序內(nèi)部，便于軟件設計和開發(fā)規(guī)劃。容易部署：程序單一不存在分布式集群的復雜部署環(huán)境，降低了部署難度。容易測試：沒有各種復雜的服務調(diào)用關系，都是內(nèi)部調(diào)用方便測試。單體應用程序的缺點：單體程序的缺點一開始不是特別明顯，項目剛開始需求少，業(yè)務邏輯簡單，寫代碼快，噩夢從業(yè)務迭代更新，系統(tǒng)日益龐大開始，前期的輕松就沒有了，取而代之的是軟件維護和迭代更新的無盡痛苦。這一缺點也是致命的。微服務架構介紹：微服務架構的思想就是模塊拆分，搭集群，配置中心進行服務發(fā)現(xiàn)，全局網(wǎng)關，實現(xiàn)高可用，高并發(fā)，服務可以使用不同的語言來實現(xiàn)。相對于單體服務，微服務有很多優(yōu)點，這里列舉幾個主要的好處：技術異構性：不同服務內(nèi)部的開發(fā)技術可以不一致，你可以用java來開發(fā)服務A，用golang來開發(fā)服務B，大家再也不用為哪種語言是世界上最好的語言而爭論不休。為不同的服務選擇最適合該服務的技術，系統(tǒng)中不同部分也可以使用不同的存儲技術，比如A服務可以選擇redis存儲，B服務你可以選擇用MySQL存儲，這都是允許的，你的服務你做主。隔離性：一個服務不可用不會導致另一個服務也癱瘓，單體應用程序中某個模塊癱瘓，必將導致整個系統(tǒng)不可用，當然，單體程序也可以在不同機器上部署同樣的程序來實現(xiàn)備份，不過，同樣存在上面說的資源浪費問題?？蓴U展性龐大的單體服務如果出現(xiàn)性能瓶頸只能對軟件整體進行擴展，可能真正影響性能的只是其中一個很小的模塊，我們也不得不付出升級整個應用的代價。這在微服務架構中得到了改善，你可以只對那些影響性能的服務做擴展升級，這樣對癥下藥的效果是很好的。簡化部署：如果你的服務是一個超大的單體服務，有幾百萬行代碼，即使修改了幾行代碼也要重新編譯整個應用，這顯然是非常繁瑣的，而且軟件變更帶來的不確定性非常高，軟件部署的影響也非常大。在微服務架構中，各個服務的部署是獨立的，如果真出了問題也只是影響單個服務，可以快速回滾版本解決。易優(yōu)化：微服務架構中單個服務的代碼量不會很大，這樣當你需要重構或者優(yōu)化這部分服務的時候，就會容易很多，畢竟，代碼量越少意味著代碼改動帶來的影響越可控。微服務缺點：我們上面一直在強調(diào)微服務的好處，但是，微服務架構不是萬能的，并不能解決所有問題，其實這也是微服務把單體應用拆分成很多小的分布式服務導致的，所謂人多手雜，服務多起來管理的不好各種問題就來了。為了解決微服務的缺點，前輩們提出了下面這些概念。服務注冊與發(fā)現(xiàn)微服務之間相互調(diào)用完成整體業(yè)務功能，如何在眾多微服務中找到正確的目標服務地址，這就是所謂服務發(fā)現(xiàn)功能。服務調(diào)用方訂閱服務變更通知，動態(tài)的接收服務注冊中心推送的服務地址列表，以后想找哪個服務直接發(fā)給他就可以。服務監(jiān)控單體程序的監(jiān)控運維還好說，大型微服務架構的服務運維是一大挑戰(zhàn)。服務運維人員需要實時的掌握服務運行中的各種狀態(tài)，最好有個控制面板能看到服務的內(nèi)存使用率、調(diào)用次數(shù)、健康狀況等信息。這就需要我們有一套完備的服務監(jiān)控體系，包括拓撲關系、監(jiān)控（Metrics）、日志監(jiān)控（Logging）、調(diào)用追蹤（Trace）、告警通知、健康檢查等。防患于未然。服務容錯任何服務都不能保證100%不出問題，生產(chǎn)環(huán)境復雜多變，服務運行過程中不可避免的發(fā)生各種故障（宕機、過載等等），我們能夠做的是在故障發(fā)生時盡可能降低影響范圍、盡快恢復正常服務。程序員為此需要引入熔斷、隔離、限流和降級、超時機制等服務容錯機制來保證服務持續(xù)可用性。服務安全有些服務的敏感數(shù)據(jù)存在安全問題，服務安全就是對敏感服務采用安全鑒權機制，對服務的訪問需要進行相應的身份驗證和授權，防止數(shù)據(jù)泄露的風險，安全是一個長久的話題，在微服務中也有很多工作要做。服務治理說到治理一般都是有問題才需要治理，我們平常說環(huán)境治理、污染治理一個意思，微服務架構中的微服務越來越多，上面說的那些問題就更加顯現(xiàn)，為了解決上面微服務架構缺陷服務治理就出現(xiàn)了。微服務的那些問題都要公司技術團隊自己解決的話，如果不是大型公司有成熟的技術團隊，估計會很頭大。幸好，有巨人的肩膀可以借給我們站上去，通過引入微服務框架來幫助我們完成服務治理[13]。2.8項目技術選型前端技術選型：Vite腳手架搭建基本代碼框架，vue-router官方插件管理路由，vue-resourceAjax通信，pinia做為前端全局倉庫進行存儲，使用Vite作為構建工具，es6+eslinteslint：es6代碼風格檢查工具工程化組件化模塊化flex彈性布局cssstickyfooter舊瀏覽器逐漸淘汰，移動端需求增加，前端交互越來越多，功能越來越復雜，不支持ES5特性IE9+Chromesafarifirefox支持ES5特性MVVM框架針對具有復雜交互邏輯的前端應用通過Ajax數(shù)據(jù)持久化，保證前端用戶體驗。后端技術框架選型：網(wǎng)關：SpringCloudGetway緩存：Redis搜索：ElasticSearch注冊中心：Nacos認證鑒權：JWT消費隊列：RabbitMQ構建工具：Maven分布式配置：SpringCloudConfig數(shù)據(jù)庫：MySql、Redis分布式框架：Spring-Could

系統(tǒng)需求分析3.1系統(tǒng)總體需求隨著軟件系統(tǒng)架構從單體式架構到面向服務架構的不斷演進，面向服務的架構方式由于其靈活、解耦、規(guī)范化等諸多優(yōu)勢，被廣泛應用。對于校園信息化建設而言，資訊獲取和答疑的需求貫穿學生的學習和生活,研究利用大數(shù)據(jù)技術和微服務架構建設答疑平臺,使平臺具備良好并發(fā)能力，高可靠、高可用，對實現(xiàn)學校簡化管理、提升服務水平、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量具有實際價值和意義。本課題開發(fā)一套基于微服務架構的線上答疑平臺，實現(xiàn)大學生的學習和生活中準確的資訊獲取和答疑反饋。利用大數(shù)據(jù)技術實現(xiàn)熱點推薦和個性化內(nèi)容推送，微服務架構去中心化、高度自治、自動化等特點進一步對系統(tǒng)架構進行解耦,滿足軟件研發(fā)體系結構發(fā)展需要,提高研發(fā)效率,規(guī)范服務治理?；诖髷?shù)據(jù)技術和微服務架構的線上校園答疑平臺方便快捷，功能豐富，主要具備發(fā)帖回帖、熱門推薦及個性化推送、私信、搜索、敏感詞過濾等功能。3.2線上答疑平臺功能性需求分析基于微服務架構的線上答疑平臺分為系統(tǒng)管理員、普通用戶兩個角色。用戶可以搜索、收藏和評論他人發(fā)布的問題，可以與其他用戶進行在線交流探討。管理員可以對用戶和文章進行管理，對日志進行查看，系統(tǒng)用例圖如下圖3-1所示。圖3-1系統(tǒng)用例圖3.2.1登錄用例圖管理員和用戶在不同的界面進行登錄，登錄用例圖如下圖3-2所示。圖3-2登錄用例圖3.2.2用戶用例圖用戶可以進行個人信息設置，添加關注，發(fā)布提問，對發(fā)布的文章進行提問，瀏覽問題，登錄系統(tǒng)，在線聊天，管理自己發(fā)布的提問等。用戶用例圖如下圖3-3所示。圖3-3用戶用例圖3.2.3管理員用例圖管理員可以對文章進行管理，批量刪除，可以對用戶進行管理，以及查看必要的日志信息，管理員用例圖如下圖3-4所示。圖3-4管理員用例圖3.2.4登錄流程圖當用戶訪問網(wǎng)站時會先經(jīng)過網(wǎng)關，判斷其是否攜帶token（非登錄頁面），如果沒有就跳轉(zhuǎn)到登錄頁面，用戶通過輸入正確的用戶名和密碼進入前臺首頁，并在redis中生成token，設置有效期，如果用戶名或密碼錯誤，則提示錯誤信息，登錄流程圖如下圖3-5所示。圖3-5登錄流程圖3.2.5文章發(fā)布流程圖文章的發(fā)布流程是這樣的，用戶可以對文章發(fā)布和舉報，發(fā)布時elasticsearch對文章進行倒排索引，當文章被搜索時redis會進行記錄并做熱點排名來推薦，管理員可以對文章進行刪除，文章在展示到前臺時是會先進行敏感詞過濾。文章流程圖如下圖3-6所示。圖3-6文章流程圖3.3系統(tǒng)可行性分析技術可行性∶項目選擇的技術棧較為成熟，許多大公司使用過，對于其中一些新技術通過少量時間是可以快速入門并使用的，應用已有知識，加上一定的對認知盲區(qū)的學習是可以實現(xiàn)基于微服務架構的線上答疑平臺的。經(jīng)濟可行性∶前文已經(jīng)提及了線上答疑模塊的作用及優(yōu)點-能夠更加快捷高效的獲取到自己想要的結果，所以。它能夠帶來很可觀的收益，遠超開發(fā)成本。操作可行性:在項目構建時借鑒了大量的網(wǎng)站操作方式，只為用戶可以有更好的操作體驗。能夠達到用戶的需求。3.4數(shù)據(jù)流程分析3.4.1登錄數(shù)據(jù)流圖系統(tǒng)操作流程為，訪問站點，判斷是否是登錄界面，是則放行，不是則判斷是否攜帶有效的token，攜帶則放行，未攜帶有效token則跳轉(zhuǎn)到登錄頁面，在登錄界面輸入用戶信息，與數(shù)據(jù)庫進行比對，如果存在則生成token，跳轉(zhuǎn)到首頁，如果不存在，這提示錯誤信息。登錄數(shù)據(jù)流圖如下圖3-7所示。圖3-7系統(tǒng)操作流程圖3.4.2文章、評論增加流程添加信息時，數(shù)字字段由系統(tǒng)自動生成，不能修改。用戶輸入其他信息，然后對數(shù)據(jù)進行是否為空的判斷。如果符合要求，則寫入并保存到數(shù)據(jù)庫中，如果不符合要求，則提示用戶重新輸入數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)添加流程圖如圖3-8所示。開始開始自動生成編號輸入文章相關信息xiangguan是否符合要求寫入數(shù)據(jù)庫結束是否圖3-8文章發(fā)布流程圖3.4.3文章修改流程修改信息時，首先選擇要修改的文章，記錄文章唯一id，然后直接輸入數(shù)據(jù)，判斷其是否為空。如果符合要求，則將其保存到數(shù)據(jù)庫中，如果不符合要求，則重新輸入。數(shù)據(jù)修改流程如下圖3-9所示。。開始開始獲取文章id輸入數(shù)據(jù)是否符合要求寫入數(shù)據(jù)庫結束是i否圖3-9文章修改流程圖3.4.4文章、評論刪除流程當用戶選擇一條記錄并點擊刪除按鈕時，系統(tǒng)會提示用戶是否刪除該記錄，用戶確定后根據(jù)唯一id刪除數(shù)據(jù)庫的相關內(nèi)容。數(shù)據(jù)刪除流程如下圖3-10所示。開始開始選擇需要刪除的記錄是否刪除chuchu除更新數(shù)據(jù)庫是否圖3-10數(shù)據(jù)刪除流程圖第4章系統(tǒng)設計4.1功能劃分基于微服務架構的線上答疑平臺主要分為頻數(shù)較高的用戶使用的前臺系統(tǒng)與管理員使用的后臺管理系統(tǒng)構成。4.1.1前臺系統(tǒng)的功能線上問答平臺前臺管理系統(tǒng)主要包括以下6個功能:(1)注冊:用戶在訪問線上答疑平臺后，可以點擊注冊，注冊成為線上答疑系統(tǒng)的會員，本線上答疑系統(tǒng)主要分為2類用戶，不同的會員注冊時所填的信息有所不同。(2)登錄:已經(jīng)注冊成為會員的用戶即可登錄，登錄需要輸入正確用戶名和密碼。(3)答疑中心:查看各種用戶發(fā)布過的各種問題并回答問題。(4)查看問題熱點:登錄后點擊熱點問題信息可查看最新和最熱門的問題的詳細信息并能回答問題。(5)管理我的答疑信息:會員登錄后可以查看當前用戶發(fā)布過的信息;也可以刪除失效的信息。(6)在線答疑:用戶登錄后可以在線于關注的人，好友，粉絲進行聊天回答問題功能說明:不同會員登錄后可以發(fā)布不同的信息。會員可以學生發(fā)布問題信息和問題答案信息;管理員可以發(fā)布最新公告信息和問題信息。前臺層次模塊圖如下圖4-1所示。圖4-1前臺層次模塊圖4.1.2后臺系統(tǒng)的功能線上答疑平臺后臺管理系統(tǒng)主要包括以下5個功能:登錄:已經(jīng)注冊成為會員的用戶即可登錄，登錄需要輸入正確用戶名和密碼。用戶管理:查看用戶注冊的信息，可以添加用戶或者刪除用戶以及查詢用戶。提問文章管理:管理員可以刪除不合格的問題信息，可以修改問題的屬性。(4)日志管理：可以通過日志來查看系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的必要的日志。(5)問答搜索:管理員可以對問答進行搜索。后臺層次模塊圖如下圖4-2所示。圖4-2后臺層次模塊圖4.2數(shù)據(jù)庫設計數(shù)據(jù)庫是按照數(shù)據(jù)結構來組織、存儲和管理數(shù)據(jù)的倉庫，數(shù)據(jù)庫是搭建系統(tǒng)的橋梁，是聯(lián)系實體關系的基本。線上答疑平臺共有用戶、文章、評論、用戶關系、消息5個實體通過其關系設計數(shù)據(jù)庫。4.2.1數(shù)據(jù)庫概要設計E-R圖為實體-聯(lián)系圖，提供了表示實體型、屬性和聯(lián)系的方法。本系統(tǒng)就是指用戶、文章、評論、用戶關系、消息之間的關系。用戶與文章、文章與評論、用戶與消息、用戶關系與文章之間都是一對多的關系，用戶與用戶關系是一對一的關系。該系統(tǒng)ER圖如圖4-3所示。圖4-3E-R關系圖該系統(tǒng)PDM圖如下圖4-4所示。圖4-4PDM圖表4-1實體表概要描述數(shù)據(jù)庫表名稱功能描述message聊天記錄存儲t_article記錄發(fā)布的提問文章t_comment記錄問題的回答t_relation記錄用戶之間的關系（關注，粉絲，好友）t_user用戶個人信息t_article_report舉報記錄表4.2.2數(shù)據(jù)庫詳細設計表4-2article（答疑）表FieldTypeNullKeyCommentidintNOPRI文章idtitlevarchar(50)NO提問文章標題contentlongtextNO提問文章內(nèi)容createddateYES創(chuàng)建時間modifieddateYES修改時間categoriesvarchar(20)YES提問文章分類user_idintYes提問者idallow_commenttinyintYES是否允許回答表4-3用戶實體表FieldTypeNullKeyCommentidintNOPRI用戶idusernamevarchar(200)NO用戶名passwordvarchar(200)NO用戶密碼emailvarchar(200)Yes用戶郵箱createddateYES

創(chuàng)建時間validtinyintYES是否為有效用戶birthdayvarchar(200)YES生日imgvarchar(200)YES頭像表4-4聊天消息表FieldTypeNullKeyCommentIdintNoPRI唯一標識IdFrom_yaVarchar(20)Yes消息發(fā)送者IdTo_yaVarchar(20)Yes消息接收者IdmsgtextYes發(fā)送的消息記錄表4-5關系記錄表FieldTypeNullKeyCommentidintNOPRIIduser_idintNO用戶idfan_listlongtextYES粉絲id列表star_listlongtextYES關注id列表collect_listlongtextYES收藏文章id列表表4-6問答記錄表FieldTypeNullKeyCommentIdIntNoPRI唯一標識IdarticleIdvarchar(20)Yes提問文章編寫者Idreport_timedateYes文章舉報時間user_idIntYes用戶IdreasonTextYes評論內(nèi)容user_idIntYes評論用戶的id表4-7舉報記錄表FieldTypeNullKeyCommentIdintNoPRI唯一標識Idarticle_idintYes提問文章編寫者Iduser_idvarchar(20)Yes舉報者idreasontextYes舉報原因report_timeintYes舉報時間系統(tǒng)實現(xiàn)線上答疑平臺用的是B/S構架，后端是MVVM模式。前端使用的是vue3，一款JavaScript框架，使用ElementPlus框架來美化界面，后端是用SpringBoot框架來進行開發(fā)。分為有提問、聊天、用戶、答疑、關系表五個實體類，通過實體之間的對應關系來進行開發(fā)程序。5.1數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)連接配置，基于springboot的自動裝配原理，簡化了繁瑣的配置，導入java-mysql的連接驅(qū)動，并在application.yml中配置數(shù)據(jù)源，通過idea創(chuàng)建message，t_article,t_comment,t_relation,,t_user,等數(shù)據(jù)表。5.2項目結構后端項目結構圖5-1項目整體圖5-2ElasticSearch模塊圖5-3用戶模塊前端項目結構如下圖5-4所示。圖5-4前端模塊5.3Nacos注冊與配置中心

Nacos服務注冊中心，查看實例狀態(tài)，進行全局配置。如下圖5-5所示。圖5-5Nacos注冊配置中心

5.4前臺模塊實現(xiàn)5.4.1注冊、登錄功能的實現(xiàn)用戶訪問站點，驗證token是否有效，如果有效則顯示網(wǎng)站首頁，如果token失效或者未攜帶則跳轉(zhuǎn)登錄頁面，進行注冊/登陸，登錄頁面如圖5-6所示。輸入用戶名、密碼、輸入驗證碼，點登陸，未注冊則提示注冊，輸入賬號、密碼選擇角色注冊賬號；注冊成功后可跳轉(zhuǎn)到登陸頁面；輸入賬號密碼選擇角色，點擊登陸，進入系統(tǒng)功能頁面，生成token。圖5-6登錄界面5.4.2系統(tǒng)首頁實現(xiàn)根據(jù)文章搜索量來進行查詢展示搜索量前十的文章，側(cè)邊欄展示好友（相互關注即為好友），關注，粉絲等，在首頁有設置個人信息，發(fā)布提問，打開聊天系統(tǒng)，搜索文章等，如圖5-7所示。圖5-7前臺主頁面5.4.3文章編輯文章編輯采用富文本可以上傳圖片與視頻，以及常見的一些字體操作，如撤銷，加粗，字體選擇，下劃線，對齊方式等。如圖5-8所示。圖5-8答疑編輯頁面5.4.4個人信息管理用戶可以對自己的個人信息進行完善，修改，主要包括用戶名，密碼，郵箱，生日等。如圖5-9所示。圖5-9個人信息編輯頁面這是我的主頁界面，可以看到自己的提問、回答、收藏等，并可以對其中的提問進行刪除與修改，對其中的回復進行刪除。如下圖5-10所示。圖5-10我的主頁5.4.5聊天系統(tǒng)用戶打開聊天系統(tǒng)可以與好友，粉絲，關注的人進行聊天。如下圖5-11所示。圖5-11前臺聊天系統(tǒng)界面5.5后臺模塊實現(xiàn)管理員可以登錄后臺對用戶和文章進行管理，主要包括用戶的添加、刪除修改和查看，及可用狀態(tài)查看，根據(jù)各個字段進行精確搜索，和對文章的增加，刪除，修改，查看，根據(jù)各個字段進行精確搜索，后臺界面如圖5-12所示。圖5-12文章管理界面后臺用戶管理主要是對用戶的增加，刪除，修改，查詢，以及批量操作。界面如圖5-13所示。圖5-13用戶管理界面第6章系統(tǒng)測試6.1系統(tǒng)測試的目的系統(tǒng)測試的目的是為了防止用戶在與系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互時因為一些不合法的輸入導致程序崩潰，及時找出系統(tǒng)存在的問題，保證系統(tǒng)的健壯性。6.2測試環(huán)境表6-1測試環(huán)境表計算機硬件環(huán)境CPU2.20GHz、64位操作系統(tǒng)計算機軟件環(huán)境IDEA2021.3.x64、Powerdesigner16.5、drawio、word2019、瀏覽器開發(fā)語言Java1.8、SQL語言通信協(xié)議http協(xié)議、ws雙向通信數(shù)據(jù)庫MySQL8.0、Navicat測試方案設計測試主要采用黑盒測試。黑盒測試法不會去關注程序內(nèi)部的邏輯，只是通過系統(tǒng)的接口進行數(shù)據(jù)輸入檢查系統(tǒng)功能是否符合預期的輸出，工作是否正常。6.4測試用例構建以下是對基于微服務架構的線上答疑平臺的各個功能方面等的測試，表6-2就體現(xiàn)了整個系統(tǒng)階段的測試。表6-2測試階段技術說明表測試階段技術是否采用相關說明信息審評測試是軟件系統(tǒng)的功能和設計文檔的測試，在需求和設計階段進行編寫測試用例是在測試用例的準備階段系統(tǒng)代碼單元測試是在編寫完模塊進行功能測試是在編寫完部分業(yè)務邏輯時經(jīng)行集成測試是集成系統(tǒng)來檢測模塊的要求，業(yè)務流程和數(shù)據(jù)處理是否滿足條件，業(yè)務流處理的系統(tǒng)，如果沒有嚴格的邏輯和錯誤系統(tǒng)測試是包括性能測試，壓力測試和回歸測試6.5功能測試表6-3注冊、登錄測試表測試編號測試用例測試數(shù)據(jù)預期輸出測試結果SW-1都不填入數(shù)據(jù)賬號：空密碼：空分別角色：不選擇提示請輸入用戶名、密碼、選擇角色通過SW-2只輸入賬號不輸入密碼，選擇角色賬號：jxd密碼：空角色：用戶提示請輸入密碼通過SW-3輸入未注冊的賬號密碼，選擇角色賬號：jxd密碼：666666角色：用戶提示未注冊請先注冊通過SW-4 輸入正確的賬號密碼賬號：jxd密碼：123456角色：用戶跳轉(zhuǎn)前臺首頁通過6.5.1前臺模塊測試前臺首頁主要是包括個人信息修改跳轉(zhuǎn)、文章發(fā)布、瀏覽熱點，搜索文章5個功能的測試。用戶相關操作測試如下表6-4所示。表6-4用戶相關操作測試表測試編號測試用例測試輸入數(shù)據(jù)預期輸出測試結果RT-1點擊首頁熱點文章文章id跳轉(zhuǎn)文章詳情頁，展示文章詳情及評論。通過RT-2點擊個人信息設置，修改個人信息，點擊提交按鈕用戶名：zs密碼：123456手示修改成功通過RT-3點擊全部關注按鈕用戶id展示自己的所有關注在側(cè)邊欄通過RT-4點擊我的粉絲按鈕用戶id展示自己的全部粉絲在側(cè)邊欄通過RT-5點擊我的好友按鈕用戶id展示自己的全部好友在側(cè)邊欄通過RT-6點擊去提問，并上傳圖片，視頻，點擊上傳按鈕用戶id提問內(nèi)容：略提問標題：title提問分類：無提示上傳成功并返回主頁面通過RT-6點擊我的提問并點擊查詢出來的文章用戶id展示自己所有的提問，進入文章詳情（包括用戶信息，評論信息，文章信息）通過RT-7點擊我的收藏并點擊查詢出來的文章用戶id展示自己所有的收藏，進入文章詳情（包括用戶信息，評論信息，文章信息）通過提問文章相關操作測試如下表6-5所示：表6-5后臺登錄測試用例測試編號測試用例測試數(shù)據(jù)預期輸出測試結果M-F1文章中輸入違禁詞違禁詞***通過M-F2點擊上傳按鈕無提示請輸入必填信息在提交通過M-F3輸入提問的內(nèi)容后，點擊上傳按鈕用戶id提問內(nèi)容：略提問標題：title提問分類：無提示提交成功通過M-F3根據(jù)關鍵字對提問文章進行搜索方差展示與方差有關的文章通過6.5.2后臺模塊測試表6-6后臺登錄測試用例測試編號測試用例測試數(shù)據(jù)及步驟預期輸出測試結果KG1正確輸入用戶名和密碼輸入正確用戶名：admin輸入正確密碼：123456輸入正確驗證碼點擊登錄登錄成功，進入后臺首頁通過KG2錯誤輸入用戶名和密碼輸入正確用戶名：user輸入正確密碼：1233.輸入正確驗證碼4.點擊登錄提示用戶名或密碼不正確通過KG3不輸入任何類容點擊登錄按鈕提示請輸入用戶名通過表6-7后臺用戶管理測試用例測試編號測試用例測試數(shù)據(jù)預期輸出測試結果RW1批量刪除違規(guī)用戶選中用戶zs,ls，點擊刪除按鈕提示刪除成功通過RW2搜索用戶輸入用戶名：jxd點擊查詢按鈕在用戶列表中分頁展示相關用戶信息通過RW3添加普通用戶輸入用戶名:w5輸入密碼：123456點擊添加按鈕提示添加成功，返回用戶列表通過表6-8后臺文章管理測試用例測試編號測試用例測試數(shù)據(jù)預期輸出測試結果RW1批量刪除違規(guī)文章選中查詢出的違規(guī)文章，點擊刪除按鈕提示刪除成功通過RW2查詢文章輸入文章標題：操作系統(tǒng)，點擊查詢按鈕在文章列表中分頁展示相關文章信息通過RW3添加文章輸入文章標題，內(nèi)容提示添加成功，返回文章列表通過6.6測試分析在寫代碼前因為構思時考慮不周全，出現(xiàn)了一些小問題，通過系統(tǒng)的進行測試還是發(fā)現(xiàn)了問題，比如開始時敏感詞過濾失敗，在測試中并沒有出現(xiàn)預期的結果，通過調(diào)試代碼找到了原因是敏感詞組路徑?jīng)]寫對，并將其解決了。黑盒測試可以快速的對系統(tǒng)進行測試，我們在填寫數(shù)據(jù)時也要多注意邊界數(shù)據(jù)的測試，部分需要入庫的數(shù)據(jù)還要注意SQL攻擊的防護。第7章總結與展望7.1總結線上答疑平臺是教育現(xiàn)代化不可缺少的一個環(huán)節(jié)。線上答疑平臺以成都工業(yè)學院為中心的實施教育信息化，學習網(wǎng)絡大眾化。不論是在各個學校學院的學生教師和社會上工作的人們，會在迷惑時得到清楚的答案。因此該系統(tǒng)有較高的實用性。為老師和學生提供一個操作友好的線上答疑平臺，可以讓我們多一種方式去獲取答案，彌補線下答疑的不足之處。線上答疑平臺的特點：該系統(tǒng)的實現(xiàn)采用了當前流行的技術springboot，這樣既方便以后的二次開發(fā)，又使出現(xiàn)問題時解決方案變得簡單。在設計方面咨詢了教師和在校學生的意見，同時也上網(wǎng)查看了國內(nèi)影響范圍較廣泛的答疑系統(tǒng)，從中獲得不少的教育行業(yè)需求知識。系統(tǒng)完全按照教育行業(yè)的實際需求進行開發(fā)，實用性較強。線上答疑平臺的實現(xiàn)功能：該系統(tǒng)前臺主要實現(xiàn)了發(fā)布問題，回答問題，實時對話，留言回復，熱點推送等功能，該系統(tǒng)后臺主要是對用戶及文章進行管理，以及日志管理，系統(tǒng)接口查看。線上答疑平臺的不足與改進方案：系統(tǒng)目前還存在著一些不足與需要改進的地方:由于技術和時間上的原因，前端用戶界面不是很美觀，用戶體驗效果可能會受到影響，由于前期數(shù)據(jù)庫表設計考慮的不是很全面，造成的系統(tǒng)可維護性降低，架