基于J2EE架构的Java语言学习平台的设计与实现.docx

基于J2EE架构的Java语言学习平台的设计与实现

摘要本文提出了一种基于J2EE的Java语言学习平台的设计模型和实现方式。该系统基于J2EE平台，结合统一建模语言设计了客户端和服务端的关键功能模块；利用多线程技术及同步控制理论实现了更加准确的逻辑错误检测。结合面向对象的工程化设计思想和反射技术解决庞大的测试用例调度问题，提高了系统的扩展性和健壮性。系统实现的面向对象编程环境、逻辑功能检测等服务为Java语言学习者提供了更加完善的学习平台，弥补了现有的支撑平台无法进行功能检测的不足。关键词统一建模语言；面向对象；逻辑检错；Java语言学习；J2EE

1引言J2EE与传统的互联网应用程序模型相比有着不可比拟的优势[1]，这种应用建模系统使用UML语言设计底层架构、数据格式以及数据传输之间的连接。开发者只需关心程序的业务逻辑，把软件开发的注意焦点从代码编写层次提高到了设计建模这一更高层次的抽象，提高了应用开发的效率和程序的可用性。Java语言是计算机专业的必修课程，它功能强大，面向对象，跨平台，面向网络应用。只是初学者学习起来有一定难度。尤其在远程教育中，教师无法面对面辅导学生，更加加大了学习者的难度。如何更好地掌握面向对象的概念，理清编程思路，提高编程经验，是一个Java学习软件设计要考虑的问题，是在设计Java语言平台的过程中要考虑的众多问题之一。当前，基于J2EE的各类学习平台正在不断开发和研究中。文献给出了一种基于网络的Java语言学习支撑平台，主要实现用户程序的编译运行，提供教师与学生的交互功能。文献和介绍了基于组件开发的虚拟实验室平台，可定制特定课程的虚拟实验。文献和分别提出了C/S模式下虚拟编程实验室和应用于计算机编程的交互式学习支撑平台。这些平台虽然针对特定课程实现了交互性和开放性，但在具体实施过程中，只提供了简单的编译运行环境，若遇到逻辑错误与棘手的编译错误，系统无法提供有效帮助，需通过教师端人为解决，缺乏程序功能性检测服务。因此，本文提出了基于J2EE的Java语言学习支撑平台。它提供了面向对象的编程环境，完善的编译检错服务和功能强大的逻辑检错服务，能正确定位编译错误信息，能检测程序的功能完整性。本文采用面向对象的设计开发方法开发，使Java语言学习平台的系统性、灵活性、健壮性、实时性和可扩展性得到非常好的体现，降低了软件开发的难度，并且有助于培养和提高Java语言学习者分析问题和解决问题的实践动手能力。

2系统架构与功能基于J2EE的Java语言学习平台的系统架构如图1所示。系统采用C/S模式开发，客户端(Clients)和服务端(Servers)通过互联网进行通信连接。基于J2EE的客户端程序主要提供Java语言学习的编程环境和实战练习服务。基于J2EE的服务器端程序主要提供用户管理服务、文件服务和逻辑检错服务，并包含四个数据库：用户数据库、用例数据库、完型填空数据库和试题数据库。数据库统一由基于J2EE的数据库操作程序进行规范管理。图1基于J2EE的Java语言学习平台的系统架构平台的功能模块如图2所示。客户端主要包括五个功能模块：用户登录、编译检错、逻辑检错、完型填空和面向对象编程辅助设计。服务器端主要包括三个功能模块：用户管理、数据库管理和逻辑检错服务。其中，面向对象编程辅助设计和逻辑检错是本系统最主要的两大功能。面向对象编程模块主要是向用户提供可视化类图编辑环境并能生成代码，同时也能根据用户写的代码相应地生成类图并展示类图的结构。着重突出了Java程序的面向对象特点，让用户直观了解Java语言的特色。逻辑检错模块主要对客户端提交的Java语言源文件进行安全检测和编译运行，利用重定向技术和数据库管理技术对程序进行逻辑检测，最后将检测分析的结果反馈给客户端。图2基于J2EE的Java语言学习平台的系统模块用户可以通过客户端学习Java语言的相关知识，在客户端提供的面向对象编程环境中编写程序，当用户编写了一个完整的程序后，通过代码自动转化为类图，并展示类图的结构。用户也可先设计类图然后通过类图自动生成代码框架，余下的代码由用户通过手动进行编写。当用户完成了代码的编辑工作之后就通过编译检错功能来进行编译检错，并将编译结果显示在程序界面下的帮助栏内。若遇到了解决不了的错误，通过系统提供的编译错误的帮助功能，得到编译错误提示信息，改正程序的语法错误，得到可运行的程序，然后通过互联网将源程序代码提交服务器端进行逻辑检测，判断其程序的功能是否达到所需的要求，根据反馈信息，对原有程序进行相应修正，达到编译与功能的双重正确性。

3面向对象编程模块的设计与实现面向对象编程模块主要包含两个功能，第一是从通过程序获得类用户在编辑框里写出代码点击界面上的生成类图就可以在界面上生成类图