陳 輝,丁春莉,孫 悅

（陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陜西 西安 7100180）

軟件架構(gòu)模式[1]（Design pattern）是一套比較通用的軟件開發(fā)流程和代碼編寫規(guī)范，也是很多編程設(shè)計人員的代碼設(shè)計經(jīng)驗總結(jié)。使用軟件架構(gòu)模式的目的是為了有效的組織程序架構(gòu)，提高代碼的可重用性、保證代碼可靠性。

目前有多種軟件構(gòu)建模式被開發(fā)者使用，例如三層框架模式、Struts模式和MVC開發(fā)模式，其中MVC開發(fā)模式是Trygve Reenskaug提出的一種開發(fā)模式，最早出現(xiàn)在Smalltalk中，后來普遍用于Java開發(fā)中，近年來基于Java的Web開發(fā)中的主流開發(fā)模式都是基于MVC的軟件架構(gòu)模式。在Java的開源框架中，著名的Struts架構(gòu)就是MVC模式典型應(yīng)用。由于MVC軟件架構(gòu)模式的優(yōu)秀特性，微軟也在VS2008的ASP.NET的開發(fā)中開始支持ASP.NET MVC開發(fā)模式，該模式是ASP.NET WebForms后的又一種開發(fā)方式。它提供了一系列優(yōu)秀特性，使ASP.NET開發(fā)人員擁有了另一個選擇。

在.NET平臺下的ASP.NET MVC解決方案，不但具備ASP.NET的易用性，而且也繼承了MVC的優(yōu)秀架構(gòu)，大大降低了開發(fā)復(fù)雜度，JavaWeb開發(fā)框架Struts要更直觀，更容易上手。也對Ajax技術(shù)有更好的支持[2]。

ASP.NET MVC要優(yōu)于Java平臺上的Struts和Struts2。使用Struts實現(xiàn)MVC時，除了要寫一堆ActionForm、Action和ActionResult外，還需要進(jìn)行各種復(fù)雜的xml映射配置文件。Struts2雖然不用再寫ActionForm，并且降低了侵入度 （其實Struts2和Struts關(guān)系不大，而基本可以認(rèn)為是WebWork的后續(xù)版本），但是仍無法避免xml配置文件。

微軟提出的.NET框架，是基于微軟開發(fā)集成工具Visual Stdio中應(yīng)用的開發(fā)架構(gòu)，可以只用在微軟的主流開發(fā)語言C#、J#、VB等中?？梢员容^方便跨平臺移植，具有較高的開發(fā)效率、部署簡單及支持軟件自動更新等特點(diǎn)，逐漸成為各類系統(tǒng)開發(fā)工具的首選[3]。我院開發(fā)學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)系統(tǒng)中應(yīng)用了MVC開發(fā)技術(shù)，重復(fù)的利用這種技術(shù)的分層開發(fā)的特點(diǎn)，開發(fā)小組分工合作，開發(fā)效率較以往項目提高了30%以上。并且開發(fā)完成的項目的代碼質(zhì)量較高，軟件也具有較好的健壯性。

1 MVC軟件架構(gòu)模式

MVC（Model-View-Controller，模型—視圖—控制器模式）用于表示一種軟件架構(gòu)模式。它把軟件系統(tǒng)分為3個基本部分：模型（Model），視圖（View）和控制器（Controller），基本結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

圖1 MVC模型的基本結(jié)構(gòu)Fig.1 Basic structure of the MVCmodel

MVC框架組件的基本功能如下[4]:

1)模型對象的部分應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的邏輯應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)域，封裝應(yīng)用程序狀態(tài)，并呈現(xiàn)應(yīng)用程序的功能。通常,模型對象檢索和模型狀態(tài)存儲在一個數(shù)據(jù)庫中。例如,一個產(chǎn)品對象可能會從數(shù)據(jù)庫中檢索信息,操作它,然后寫回產(chǎn)品的更新信息表在SQL Server數(shù)據(jù)庫。

2)視圖是顯示的組件應(yīng)用程序的用戶界面(UI)。視圖通?？梢员硎灸Ｐ停⑶铱梢韵蚩刂破靼l(fā)送用戶的輸入，允許控制器選擇不同的視圖進(jìn)行操作。通常,這個UI創(chuàng)建從模型數(shù)據(jù)。 一個例子將是一個產(chǎn)品表的編輯視圖顯示文本框,下拉列表,根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)的復(fù)選框產(chǎn)品對象。

3)控制器的組件處理用戶交互,使用模型,并最終選擇一個視圖顯示UI的呈現(xiàn)。 在MVC應(yīng)用程序中,視圖只顯示信息;控制器處理和響應(yīng)用戶輸入和交互。例如,控制器處理query-string值,并將這些值傳遞給模型,進(jìn)而可能使用這些值來查詢數(shù)據(jù)庫。

MVC模式可以幫助您創(chuàng)建單獨(dú)的應(yīng)用程序應(yīng)用程序的不同方面(輸入邏輯、業(yè)務(wù)邏輯和UI邏輯),同時提供這些元素之間的松散耦合。3個主要組件之間的松散耦合的MVC應(yīng)用程序也促進(jìn)并行開發(fā)。

采用MVC的軟件設(shè)計模式的目的是關(guān)注點(diǎn)分離，不同的開發(fā)人員可以專注于架構(gòu)中的不同位置，例如,一個開發(fā)人員可以在視圖中,第二個開發(fā)人員可以使用控制器邏輯,和第三個開發(fā)人員可以專注于業(yè)務(wù)邏輯的模型。MVC架構(gòu)主要的優(yōu)點(diǎn)集中在以下幾個方面[5-6]：

首先，采用這種模式可以將數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯從界面層中分離出來，多個視圖可以同時共享一個模型，這樣可以極大提高代碼的重用，提高編程的效率。在開發(fā)中可以更好的進(jìn)行分工，有利于提高軟件的開發(fā)質(zhì)量。

第二，在視圖和控制器中封裝的業(yè)務(wù)邏輯，與具體的底層數(shù)據(jù)庫沒有直接的關(guān)聯(lián)，只有模型層封裝了對具體數(shù)據(jù)庫訪問的邏輯，如果進(jìn)行數(shù)據(jù)庫移植就，就只要改變模型中具體的訪問代碼，無需改變視圖和控制器，因此可以提高程序的可維護(hù)性。

2 學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)的軟件構(gòu)架和系統(tǒng)設(shè)計

在學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)是一個基于B/S結(jié)構(gòu)的WEB應(yīng)用程序，主要功能是對學(xué)生上機(jī)實訓(xùn)的作業(yè)發(fā)布管理、作業(yè)提交管理、作業(yè)考評管理、考勤管理、在線考試管理等功能。該應(yīng)用開發(fā)的目標(biāo)主要是為了在實訓(xùn)機(jī)房中系統(tǒng)地管理實訓(xùn)整個過程，改變以往教師每次布置作業(yè)后學(xué)生完成練習(xí)后提交作業(yè)，這樣的過程相互不關(guān)聯(lián)，沒有系統(tǒng)管理的過程，不能很好地評估一門課程在整個學(xué)期中實訓(xùn)的情況（包括學(xué)生實訓(xùn)考勤、教師的布置的上機(jī)任務(wù)和學(xué)生的上機(jī)提交作業(yè)等等）。整個系統(tǒng)采用基于MVC4框架的ASP.NET進(jìn)行開發(fā)，開發(fā)環(huán)境采用Visual Studio 2010，后臺數(shù)據(jù)庫使用SQL Sever2005。系統(tǒng)的軟件構(gòu)架如圖2所示。

圖2 學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)的軟件架構(gòu)Fig.2 Students practice management system software architecture

在學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計中，采用MVC構(gòu)架進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，首先進(jìn)行系統(tǒng)分析，設(shè)計的步驟是從底層開始，首先設(shè)計是完成數(shù)據(jù)訪問設(shè)計，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行模型的設(shè)計和實現(xiàn)，然后以此為基礎(chǔ)設(shè)計控制器，最后完成視圖的設(shè)計。系統(tǒng)的功能模塊如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能模塊圖Fig.3 System functional block diagram

根據(jù)系統(tǒng)功能需求分析，劃分了相應(yīng)的系統(tǒng)功能模塊，在vs2010中使用ASP.NET MVC4框架創(chuàng)建WEB應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)，系統(tǒng)框架物理結(jié)構(gòu)圖如4所示。

3 MVC系統(tǒng)架構(gòu)實現(xiàn)

3.1 Model實現(xiàn)

Model對象表示實體類，在ASP.NET MVC框架中，模型是負(fù)責(zé)應(yīng)用程序或業(yè)務(wù)邏輯的應(yīng)用部件，模型類并不直接處理HTTP的請求，也不生成HTTP的輸出，模型通常是使用數(shù)據(jù)庫訪問類獲取所需要的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)根據(jù)需要執(zhí)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)邏輯，并將數(shù)據(jù)提交給控制器[7]。

在學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)開發(fā)中，首先創(chuàng)建模型類的抽象基類Entity，在Entity中封裝了數(shù)據(jù)庫訪問的代碼，主要的模型類包括：

圖4 系統(tǒng)框架物理結(jié)構(gòu)圖Fig.4 System framework of physics charts

1)學(xué)生（Student）

2)教師（Teacher）

3)實訓(xùn)作業(yè)對象（TrainWork）

4)實訓(xùn)考試試卷（TrainPaper)

5)學(xué)生成績(StudentScore)

這些模型類與數(shù)據(jù)庫的表相對應(yīng)。主要用來對數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的數(shù)據(jù)表進(jìn)行操作?；緮?shù)據(jù)庫操作包括數(shù)據(jù)庫表的增、刪、改、查操作，在Entity類中添加4個抽象方法，模型類實現(xiàn)Entity抽象類的虛擬方法。對具體的數(shù)據(jù)表進(jìn)行操作。

3.2 控制器的實現(xiàn)

控制器是程序的中樞，在程序中連接模型和視圖，起到承上啟下的作用，復(fù)制對用戶的輸入進(jìn)行響應(yīng)，根據(jù)用戶的不同輸入，執(zhí)行相應(yīng)的行為，調(diào)研模型中的業(yè)務(wù)邏輯代碼，最后將結(jié)果返回給用戶，控制器主要是復(fù)制數(shù)據(jù)的傳送，根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯的執(zhí)行結(jié)果，決定轉(zhuǎn)向不同的視圖，給用戶呈現(xiàn)不同的結(jié)果[8]。

根據(jù)程序的功能，需要對控制器進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計。本程序中包括用戶登陸、作業(yè)發(fā)布、作業(yè)提交、成績發(fā)布、在線考試等模塊，每個模塊需要一個控制器類，在類中實現(xiàn)該模塊所需的控制器方法。以作業(yè)發(fā)布模塊控制器為例，設(shè)計如下：

將控制器和Action的框架設(shè)計以后，有助于了解網(wǎng)站與用戶的交互，控制器與視圖之間的信息傳遞。完成控制器和模型的設(shè)計之后，就可以進(jìn)行設(shè)計的設(shè)計。

3.3 視圖的實現(xiàn)

視圖的作用是提供一個數(shù)據(jù)顯示和與用戶交互的窗口，在MVC中可以使用Action創(chuàng)建視圖頁面，通透Visual Studio中的“新增視圖”功能，可以創(chuàng)建HTML頁面。以這樣的HTML頁面為基礎(chǔ)進(jìn)行后續(xù)的開發(fā)，可以簡化頁面編寫的工作。

在設(shè)計視圖之前，通常需要設(shè)計母版頁面，這種母版頁面是一個模板，在頁面中通常添加一些在網(wǎng)站中某一類頁面共有的一些要素，例如LOGO，版權(quán)信息等等。在實訓(xùn)管理系統(tǒng)的作業(yè)瀏覽控制器WorkPubController中，包含Index、WorkList、WorkDetail 3 個 Action,每個 Action 中，控制器的作用是定位并執(zhí)行Action方法，并確保它能正確執(zhí)行；獲取Action方法所需的參數(shù)并傳遞給它；捕獲Action方法執(zhí)行期間出現(xiàn)的錯誤；提供“WebFormViewFactory”類以便生成ASP.NET頁面類型的視圖。每個Action方法對應(yīng)一個視圖，使用VS2010可以自動創(chuàng)建Action對應(yīng)的視圖。例如，在本項目中，創(chuàng)建的TrainWorkDetail視圖，采用實訓(xùn)作業(yè)對象（TrainWork）模型創(chuàng)建強(qiáng)類型視圖，將傳遞TrainWork對象給視圖模板作為它的模型類。

本項目采用在MVC4中的Razor引擎創(chuàng)建視圖，Razor的兩大主要功能是模板文件和動態(tài)編譯器。ASPX的視圖引擎依靠<%和%>來調(diào)用C#指令。而MVC3以后有了一套新的使用@標(biāo)記的Razor語法，使用起來更靈活更簡潔。 Razor引擎語法設(shè)計如下：

使用使用MVC模式進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，最大的優(yōu)點(diǎn)就是便于團(tuán)隊開發(fā)和良好的重用性，例如在系統(tǒng)設(shè)計中開始設(shè)計了實訓(xùn)作業(yè)瀏覽視圖，在后期根據(jù)需要，可以顯示指定日期段的實訓(xùn)作業(yè)視圖，其中模型類和初始視圖不需要進(jìn)行修改，只要增加一個新的指定日期段的實訓(xùn)作業(yè)視圖就可以實現(xiàn)新的額功能。在這種模式下，視圖、控制器和模型之間的關(guān)系示意圖如圖5所示。

圖5 視圖、控制器和模型之間的關(guān)系示意圖Fig.5 View,controller and model schematic diagram

4 結(jié)論

通過在學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)ASP.Net平臺的MVC設(shè)計模式，開發(fā)小組深刻的體會到了這種開發(fā)模式相比較普通三層開發(fā)模式的優(yōu)越性，特別是對合作開發(fā)的便捷性是其他開發(fā)模式不能比擬的。目前學(xué)生實訓(xùn)管理系統(tǒng)已經(jīng)在我院的實訓(xùn)室應(yīng)用了一個學(xué)期，使用效果良好，深受實訓(xùn)教師的好評，通過本項目的開發(fā)，開發(fā)小組也深刻的理解了這種開發(fā)模式的優(yōu)越性，為今后的系統(tǒng)開發(fā)提供了良好的借鑒。

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