摘要：随着水利信息化建设的不断深入，各级水利部门积累了大量丰富宝贵的水利数据信息。这些数据信息资源分散地存储在各级水利部门的数据库服务器上，但是由于各级水利部门所使用的数据库类型不统一，阻碍了水利数据信息的共享。文中根据这一实际需求，提出了采用J2EE分层架构技术，结合XML，AJAX等相关技术，运用智能客户端与B/S（Browser/Server）相结合的结构模式，设计了数据库维护管理系统，用以实现对水利信息中心数据库的数据及其系统的维护与管理。
关键词： J2EE架构；数据库维护管理系统；B/S
中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2012）28-6655-04
1 J2EE体系结构介绍
1.1 J2EE介绍
J2EE是Sun公司定义的一个开发企业级应用的规范。它的目标是提供平台无关的、可移植的、支持并发访问和安全的，完全基于Java的开发服务器端中间件的标准。J2EE提供了一个多层次的应用模型和一系列开发技术规范。多层次分布式应用模型是指根据功能把应用逻辑分成多个层次，每个层次支持相应的服务器和组件，组件在分布式服务器的组件容器中运行，如Web组件在Web容器上运行，EJB组件在EJB容器上运行，容器间通过相关的协议进行通讯，实现组件间的相互调用。遵从这个规范的开发者将得到行业的广泛支持，使企业级应用的开发变得简单、快速。而Java应用程序具有“Write once，Run anywhere”的特性，使得J2EE技术在分布式计算领域得到了快速发展。
1.2 J2EE的四层结构
J2EE使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各个应用组件根据他们所在的层分布在不同的机器上。事实上，Sun设计J2EE的初衷正是为了解决两层模式（client/server）的弊端，在传统模式中，客户端担当了过多的角色而显得臃肿，在这种模式中，第一次部署的时候比较容易，但难于升级或改进，可伸展性也不理想，而且经常基于某种专有的协议，通常是某种数据库协议。它使得重用业务逻辑和界面逻辑非常困难。现在J2EE 的多层企业级应用模型将两层化模型中的不同层面切分成许多层。一个多层化应用能够为不同的每种服务提供一个独立的层，以下是 J2EE 典型的四层结构，如图1所示。
1.3 J2EE的优势
J2EE为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统提供了良好的机制：
1）保留现存的IT资产：由于企业必须适应新的商业需求，利用已有的企业信息系统方面的投资，而不是重新制定全盘方案就变得很重要。这样，一个以渐进的（而不是激进的，全盘否定的）方式建立在已有系统之上的服务器端平台机制是公司所需求的。J2EE架构可以充分利用用户原有的投资，如一些公司使用的BEA Tuxedo、IBM CICS， IBM Encina，、Inprise VisiBroker 以及Netscape Application Server。这之所以成为可能是因为J2EE拥有广泛的业界支持和一些重要的"企业计算"领域供应商的参与。每一个供应商都对现有的客户提供了不用废弃已有投资，进入可移植的J2EE领域的升级途径。由于基于J2EE平台的产品几乎能够在任何操作系统和硬件配置上运行，现有的操作系统和硬件也能被保留使用。
2）高效的开发： J2EE允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务交给中间件供应商去完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上，相应地缩短了开发时间。高级中间件供应商提供以下这些复杂的中间件服务：
①状态管理服务，让开发人员写更少的代码，不用关心如何管理状态，这样能够更快地完成程序开发。
②持续性服务， 让开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用程序，能生成更轻巧，与数据库无关的应用程序，这种应用程序更易于开发与维护。
③分布式共享数据对象CACHE服务，让开发人员编制高性能的系统，极大提高整体部署的伸缩性。
3）支持异构环境：J2EE能够开发部署在异构环境中的可移植程序。基于J2EE的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。因此设计合理的基于J2EE的程序只需开发一次就可部署到各种平台。这在典型的异构企业计算环境中是十分关键的。J2EE标准也允许客户订购与J2EE兼容的第三方的现成的组件，把他们部署到异构环境中，节省了由自己制订整个方案所需的费用。
4）可伸缩性：企业必须要选择一种服务器端平台，这种平台应能提供极佳的可伸缩性去满足那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户。基于J2EE平台的应用程序可被部署到各种操作系统上。例如可被部署到高端UNIX与大型机系统，这种系统单机可支持64至256个处理器。（这是NT服务器所望尘莫及的）J2EE领域的供应商提供了更为广泛的负载平衡策略。能消除系统中的瓶颈，允许多台服务器集成部署。这种部署可达数千个处理器，实现可高度伸缩的系统，满足未来商业应用的需要。
5）稳定的可用性：一个服务器端平台必须能全天候运转以满足公司客户、合作伙伴的需要。因为INTERNET是全球化的、无处不在的，即使在夜间按计划停机也可能造成严重损失。若是意外停机，那会有灾难性后果。J2EE部署到可靠的操作环境中，他们支持长期的可用性。一些J2EE部署在WINDOWS环境中，客户也可选择健壮性能更好的操作系统如Sun Solaris、IBM OS/390。最健壮的操作系统可达到99.999%的可用性或每年只需5分钟停机时间。这是实时性很强商业系统理想的选择。
2 基于J2EE的水利信息中心数据库维护管理系统设计
2.1 系统总体框架
该本系统采用J2EE框架和B/S结构，系统从服务器到客户端分为数据库层、数据操作及事务管理层、Web组件层、浏览器。如图2所示：
（1）在数据库维护管理系统中，数据库采用Oracle，应用服务器采用WebLogic或JBoss。
（2）通用工具层是提高应用系统的灵活性、可重用性、高可靠性及使用的方便性关键，包括：通用的可任意配置页面和查询条件的数据查询工具、通用的报表工具、通用的基于数据标准规范的数据通讯与交换工具、基于Web的统一接口的GIS显示工具等。
（3）应用层是最终面向用户的定制化的应用系统。
2.2 系统技术架构
水利资源数据分中心数据库维护管理系统在维护管理对象的复杂性、维护管理业务方式的多样性、数据库结构标准的迟滞性等方面构成了特别的背景条件。根据这些背景条件，数据库维护管理系统开发需要考虑以下限制：
（1）建成数据库维护管理系统集成平台，支持水利资源数据分中心各专题数据库数据和系统的维护管理，减少数据库维护与管理的复杂性，提高维护与管理效率。
（2）数据库维护管理系统需要满足数据库查询预览、数据库数据维护、数据库系统维护等三个层次的功能需求，需要按这三个层次实现维护权限控制。
（3）为了支持数据库维护管理基本系统与各专题数据库个性功能的定制和配置，需要开发参数配置库服务中间件。参数配置库记录了各专题数据库对象的各种描述、维护相关规则、个性维护定义。在数据库维护管理系统与各专题数据库之间实现语义映射、功能配置、格式转换等作用。
（4）数据库维护管理系统是水利资源数据分中心集成的数据库维护管理平台，需要考虑数据分中心可能的环境异构、软件标准及其建设规范，采用与平台无关的软件架构，开发基于中间件的数据库维护管理系统和数据库访问系统，建成数据维护管理的基础平台，支持水利资源数据分中心各专题数据库集成化的数据维护管理。
J2EE具有可伸缩性、灵活性、易维护性等优势。基于以上原因，本系统总体采用J2EE技术框架，部分结合AJAX相关技术联接客户层和web层（将页面展示与用户直接交互的层次看作客户层）。客户端通用浏览器访问，核心使用JSP技术，且使用其他页面技术包括CSS和JavaScript技术；Web服务层主要使用Servlet技术作为控制器调用其他对象，完成操作并返回结果到客户层展示。AJAX技术主要作为一种访问请求方式，在客户层和Web层交互，结合JavaScript技术局部改变页面数据显示而不刷新整个页面（使用AJAX的开源框架DWR）。系统技术架构如图3所示。
图3系统技术架构图
（1）客户层主要指与页面显示相关以及能够直接与用户交互的部分。页面的显示的内容使用JSP技术（大部分与HTML相关），页面内容显示的样式使用CSS技术，页面与用户的动态交互使用JavaScript编写相关组件（包括AJAX相关的JavaScript代码）。这三部分尽量分开为独立的部分，便于修改和维护。
（2）Web层为核心业务层，从客户层获得请求信息，通过数据库访问中间件获得对数据库的操作。在本层中进行数据的封装或处理，然后返回给客户层显示或将客户层的数据保存到数据库中去，完成客户层与数据库层的数据交互。每个子系统在该层都对应于一个核心的控制器Controller（主要是servlet类），它调用专门的数据库操作类和数据库中间件进行联系；在数据的处理过程中，可以创建独立的个性处理类提供数据的处理方法；另外，对于部分子系统需要创建用于保存某类信息的JavaBean，这里指的是一个值对象，只提供数据信息的保存和读取方法，这个对象可能需要保存在服务器的Web容器中以供随时调用。JDBC是Java访问数据库的一种途径和接口，它为不同数据提供了一个统一的访问方法，屏蔽了底层不同数据的不同实现细节，是应用服务平台和基础数据库实现透明访问的必不可少的数据访问逻辑层，系统采用JDBC访问异种异地数据库。
（3）数据层，参数配置库存储数据库服务器、专题数据库、数据库信息主题、数据库数据表、数据库数据列、数据库列枚举等相关的概念、标识和约束的描述信息。在数据库维护管理系统与各专题数据库之间实现语义映射、功能配置、格式转换等作用。专题数据库层部署了水文、水质、水资源、水利设施（空间）、土壤侵蚀、灌溉、水能资源调查、农村水电8个方面的数据库。各专题数据库的数据库管理系统基于Oracle数据库、SqlServer数据库以及Sybase数据库系统中的任意一种数据库系统。
2.3 系统功能设计
1）参数库子系统：参数配置库在维护系统和数据库之间作为中介，支持维护系统通用服务功能与专用维护功能之间的语义映射、功能配置和格式转换。开发专门维护管理程序对参数配置库进行维护，其数据来源分别来自于人工输入和数据库模式抽取、同步机制。参数配置库由Oracle系统存储和管理。参数库管理功能主要包括数据库注册、主题注册、表注册、列注册等功能。
2）数据库查询预览子系统：依据各专题数据库数据库结构、数据内容及其约束特点，为各专题数据库定制数据编辑维护、数据校核验证、数据统计分析等个性参数存入参数库。通过数据库查询预览子系统，在获取目标数据集的基础上，对目标数据集实现数据编辑维护、数据检查校核、数据统计分析、数据导入导出等功能。
3）数据库数据维护子系统：依据各专题数据库数据库结构、数据内容及其约束特点，为各专题数据库定制数据编辑维护、数据校核验证、数据统计分析等个性参数存入参数库。通过数据库查询预览子系统，在获取目标数据集的基础上，对目标数据集实现数据编辑维护、数据检查校核、数据统计分析、数据导入导出等功能。
4）数据库系统维护子系统：通过数据库查询预览的数据搜索定位、数据显示预览、数据筛选排序等功能获取目标数据集；或通过数据库查询预览的数据库服务器主机定位功能，获取目标数据库主机或实例，执行数据库备份恢复、数据库安全控制、日志管理、数据库系统性能监测等维护与管理功能。
3 结束语
水利信息中心数据库维护管理系统是一个结构复杂、功能强、一项系统工程，本系统在设计与实现的同时遵循了实用性，安全性，规范行等原则。
1）系统是根数水利信息中心实际需求进行设计和开发的，切合实际，有很强的实用性。
2）系统提供了统一数据访问接口，满足了对客户端屏蔽数据模式以及数据库的异构性、操作系统的异构性和网络的复杂性的要求，且能够集成Oracle、SQLServer、Sybase三种数据库产品。
3）在技术方面，系统总体采用J2EE技术框架，结合AJAX技术局部改变页面数据显示而不刷新整个页面。增加了系统的灵活性。
4）系统的安全控制模块分为查询预览角色、数据维护员、参数库管理员、用户角色管理员以及系统管理员等五个角色，更好的保证了系统的安全。
参考文献：
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