Struts和Hibernate在信息共享平台中的应用与研究

收稿日期：２００５－０５－１５；修回日期：２００６－０１－１４．资助项目：科技部国家科学数据共享工程（项目编号：２００４ＤＫＡ２０１８０）；南京邮电大学科研项目（项目编号：ＮＹ２０６０３９）。

作者简介：邹志强，男，博士研究生，讲师，主要研究方向：Ｊ２ＥＥ技术，组件技术，ＷｅｂＧＩＳ和分布式信息共享平台。

第８卷第３期２００６年９月地球信息科学ＧＥＯ－ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ．８，Ｎｏ．３Ｓｅｐｔ．，２００６Ｓｔｒｕｔｓ和Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ在信息共享平台中的应用与研究邹志强１，２，３，江南１，胡斌１（１中国科学院南京地理与湖泊研究所地理信息科研室，南京２１０００８；２南京邮电大学，南京２１０００３；中国科学院研究生院，北京１０００４９）摘要：科学数据共享是一个重要的研究领域，但是由于缺乏足够的技术支持，导致从海量数据中找出有用信息，实现信息的完全共享还存在不足。

本文结合Ｓｔｒｕｔｓ和Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ技术，提出了一种信息共享平台的框架。

利用Ｓｔｒｕｔｓ优化了数据表示层和数据处理层的设计，利用Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ优化了共享平台的数据持久层的设计。

文章先分析了这两种技术的应用，接着重点说明了如何利用它们构建一个４层结构的共享平台，该平台可以对多种数据进行管理和分析，能在多个服务器间提取出有用的信息供用户浏览、下载和查询，从而实现了信息的共享。

关键词：信息共享；Ｓｔｒｕｔｓ；Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ；ＷｅｂＧＩＳ１引言科学数据作为信息的重要内容之一，不仅具有明显的潜在价值，而且具有可开发价值的资源属性，但是这些共享数据的类型多种多样，空间数据、属性数据、遥感数据等，要想从这些数据中提取有用的信息是困难的，这已在相当程度上制约了科技进步与创新，并造成重复采集、重复建设的资金浪费，其原因是缺乏强有力的共享服务技术支撑［１］。

所以，搭建结构合理的平台显得尤为重要。

目前，信息共享平台有的是单机版本，即信息的数据源和数据的查询和发布服务都在本机，用户访问只能在本机进行；有些信息共享平台，虽然设计上克服了单机版的缺点，可以在网络下运行，但是它不能够在不同的操作系统下移植，存在可移植性差等问题。

共享平台的框架设计是系统的基础，但是有些框架设计是以面向过程的方法为主来设计系统，其设计的模块存在可重用性差等问题。

一种解决方案是以元数据管理和元数据服务为基础的设计，它可以较好地实现一些Ｗｅｂ共享服务［１］，但在设计模式上，如果再进一步优化，那么设计就更加合理了。

２多层结构信息共享平台的设计针对上述框架设计存在的一些问题，我们引入了Ｊ２ＥＥ技术，结合地学数据共享的特点，把系统划分为４层：数据表示层，数据处理层（业务逻辑层），数据持久层，数据库层。

对层中模块的分析，采用ＯＯＡ（面向对象的分析）方法，抽象出共性问题，引入Ａｄａｐｔｅｒ，Ｓｉｎｇｌｅｔｏｎ，抽象类工厂等经典的设计模式，这样在新的信息共享平台中，提高了系统的可移植性和设计模块可重用性。

下面是分层后细化的设计方案。

２．１数据表示层的设计在信息共享平台中，数据表示是以Ｗｅｂ形式提供给用户的，为了把Ｗｅｂ层的ＨＴＭＬ和Ｊａｖａ分离，使得显示逻辑和业务逻辑不再相互交叉，我们采用了Ｓｔｒｕｔｓ技术来完成Ｗｅｂ层的设计。

Ｓｔｒｕｔｓ［３］是一个ＭＶＣ（Ｍｏｄｅｌ－Ｖｉｅｗ－Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）开源框架，它提供了对开发ＭＶＣ系统的底层支持，我们共享平台的Ｍｏｄｅｌ采用Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ技术［２］来完成，Ｖｉｅｗ由ＪＳＰ和ＴａｇＬｉｂ来完成，Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ由Ｓｔｒｕｔｓ的Ａｃｔｉｏｎ－Ｓｅｒｖｌｅｔ和ＡｃｔｉｏｎＭａｐｐｉｎｇ来完成。

配置文件：ｓｔｒｕｔｓ＿ｃｏｎｆｉｇ．ｘｍｌ负责系统的各个模块之间的交互地球信息科学２００６年（参考图１）。

图１数据查询时的ＵＭＬ顺序图Ｆｉｇ．１ＵＭＬＳｅｑｕｅｎｃｅｄｉａｇｒａｍｏｆｄａｔａｑｕｅｒｙ２．２数据处理层和数据持久层的设计现有的平台设计中，对于数据库的访问，有些是在自己的应用程序中直接提供ＪＤＢＣ连接和管理事务。

这对简单的系统设计是可行的，但是对于数据共享平台，其数据类型复杂，并发访问用户较多和访问流量大的系统，直接用ＪＤＢＣ编程效率较低，且容易出错。

考虑到ＥＪＢ（ＥｎｔｅｒｐｒｉｓｅＪａｖａＢｅａｎ）的应用则显得有些臃肿，它需要额外ＥＪＢ容器（应用服务器），所以没有选用实体Ｂｅａｎ来处理持久层的数据。

现在我们引入Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ把所有的底层ＪＤＢＣ／ＪＴＡＡＰＩ都抽象出来，自己的应用程序就可以不再直接访问数据库了。

Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ［４］是一种实现对象和关系之间映射（ＯＲＭ，ＯｂｊｅｃｔＲｅｌａｔｉｏｎＭａｐｐｉｎｇ）的开源框架。

它对ＪＤＢＣ进行了轻量级的对象封装，使得ＪＡＶＡ程序员可以使用面向对象编程思维来操作关系数据库。

为了更好地实现ＭＶＣ的设计模式，我们把Ｓｔｒｕｔｓ和Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ这两个框架结合起来，如图１所示，在响应数据表示层的ＪＳＰ请求时，会有相应的Ａｃｔｉｏｎ对象（如ｏｂｊＭａｐＱｕｅｒｙＡｃｔｉｏｎ）去调用业务逻辑模块的接口（如ｑｕｅｒｙＧｅｏｃｏｒｅＴｙｐｅ（…）），实现这些业务逻辑接口的Ｊａｖａ类（如ＤａｔａＢａｓｅＭａｎａｇｅｒ）就通过Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ穿过持久层，最后映射到数据库中具体的表，可见，ＤａｔａＢａｓｅＭａｎａｇｅｒ类是数据处理层的一个核心模块，它对不同类型的数据操作进行了封装，是表示层和数据库的桥梁。

２．３分布式共享平台的系统框架信息共享平台是一种典型的面向服务的软件平台，它由多个分布式的节点构成，每个节点由多台服务器组成，系统架构如图２，其中，左边是一个节点，它包含多个应用服务器，如Ｗｅｂ服务器、ＪＳＰ容器和地图处理服务器，右边是平台中的其他节点。

Ｗｅｂ服务器负责处理ＨＴＴＰ请求，ＪＳＰ容器负责解释ＪＳＰ语句；地图处理服务器则专门动态处理对地图的图层调用，并按用户的地图操作，调用空间数据引擎，从而返回请求的结果；数据库服务器则负责管理和存储各种数据。

图２分布式共享平台的系统框架Ｆｉｇ．２Ｆｒａｍｅｗｏｒｋｏｆｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｓｈａｒｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ从图２中可以清楚地看出，在Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ之上是用面向对象的方法开发业务逻辑，其之下是关系型的数据库，正是Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ起了对象／关系的映射作用（Ｏ／ＲＭａｐｐｉｎｇ）。

对于这样一个由多台服务器组成的节点，其部署是很灵活的，可以采用水平扩展，即在多台联网的服务器上分别部署不同的服务，也可以采用垂直扩展，即在一台性能很好的多ＣＰＵ服务器上部署多个服务，目前我们采用的部署方式是垂直扩展。

共享平台的客户端可以通过Ｉｎ－ｔｅｒｎｅｔ与平台中的任何一个节点的ＷｅｂＳｅｒｖｅｒ相连，如ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｉｎｆｏ．ａｃ．ｃｎ／ｍｅｔａｄａｔａ／，执行数据的查询、浏览、汇交、下载等工作。

而节点中内部微ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ代理５８・・３期邹志强等：Ｓｔｒｕｔｓ和Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ在信息共享平台中的应用与研究机一般是通过局域网与本节点的Ｗｅｂ服务器相连，如ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｉｎｆｏ．ａｃ．ｃｎ／ａｄｍｉｎ执行平台的各项管理工作。

各节点之间采用ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ交互［６］，ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ提供者首先向ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ代理注册自己提供的服务，之后ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ请求者通过ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ代理来定位自己需要的服务，请求者使用得到的ＷＳＤＬ生成ＳＯＡＰ消息，并按ＳＯＡＰ／ＸＭＬ格式调用ＷｅｂＳｅｒｖｉｃｅ，最后运行结果从提供者反馈给请求者。

这样数据只存放在平台的一个节点中，数据的存储位置和管理对用户是屏蔽的，用户可以查询到平台中的数据，但不知道它具体存储在分布式共享平台的哪个节点上。

３具体的原形实现根据上述的设计方法，我们实现了一个信息共享平台的原形，图３就是基于Ｓｔｒｕｔｓ和Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ来实现的空间数据查询界面。

信息共享平台展现给用户的首先是Ｗｅｂ表示层，Ｗｅｂ层是通过ＪＳＰ技术结合Ｓｔｒｕｔｓ强大的ＴａｇＬｉｂ来实现的，表示页面包含：Ｌｏｇｉｎ，Ｒｅｇｉｓｔｅｒ，Ａｄｍｉｎ，ＢＢＳ，Ｃａｒｔ和Ｑｕｅｒｙ等几部分，其中最主要的是数据查询和搜索，它还可以实现数据的浏览，下载和在线分析等功能。

目前我们把查询分为两类，一类是基于关键字和主题等字段的查询，另一类是基于地图的查询。

图１展现了对关键字查询的处理序列，由于Ｗｅｂ层采用了ＭＶＣ框架，所以对用户查询的处理首先要经过Ｓｅｒｖｌｅｔ的转发，然后由Ｓｔｒｕｔｓ的ＡｃｔｉｏｎＳｅｒｖｌｅｔ实现对业务逻辑的控制。

为了使系统结构能更好地进行动态扩展，共享平台使用了抽象类工厂设计模式，接着从类工厂中调用方法ｇｅｔＤａｔａＢａｓｅＭａｎａｇｅｒ（），得到数据管理对象ｏｂｊ－ＤａｔａＢａｓｅＭａｎａｇｅｒ，最后通过Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ完成对象和关系的映射，把ＪａｖａＢｅａｎ类里使用的ＨＱＬ语句转换为ＳＱＬ语句，进而利用ＪＤＢＣ驱动操作数据源，至此才真正得到数据库里的数据，并且把这数据返图３空间数据查询的界面Ｆｉｇ．３Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｓｐａｔｉａｌｄａｔａｑｕｅｒｙ５９・・地球信息科学２００６年回给页面用户。

由于采用了Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ框架，所以简化了数据管理，如增加、删除、修改等程序的设计。

假设数据库的元数据表中有１５０个字段，现在要对其中的经度和纬度等字段进行条件查询，不用Ｈｉ－ｂｅｒｎａｔｅ时，其ＳＱＬ查询ｓｅｌｅｃｔ＊ｆｒｏｍ，参数可能会超过１００个，很容易出错，随着ＳＱＬ的增多，系统调试的难度会剧增，而现在采用了Ｈｉｂｅｒｎａｔｅ之后，可以使用面向对象的方法编程，部分设计如下：Ｓｔｒｉｎｇｓｑｌ＝Ｃｏｎｓｔａｎｔｓ．ＭＥＴＡＤＡＴＡＭＥＴ＿ＳＱＬ；／／引入查询常量ｏｂｊＩＳｅｒｖｉｃｅ．ｇｅｔＳｅｒｖｉｃｅ（）．ｇｅｔＩｔｅｒａｔｅｄＤａｔａＩｎｆｏ／／调用查询方法（ｓｑｌ，ｐａｇｅＳｉｚｅ，（ｃｕｒｒｅｎｔＰａｇｅ－１）＊ｐａｇｅＳｉｚｅ，ｘｙ，ｄａｔｅｓ）；／／Ｓｅｓｓｉｏｎｓｅｓｓ＝ｆａｃｔｏｒｙ．ｏｐｅｎＳｅｓｓｉｏｎ（）；／／得到当前的会话ｔｘ＝ｓｅｓｓ．ｂｅｇｉｎＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎ（）；／／赋值事务对象Ｑｕｅｒｙｑｕｅｒｙ＝ｎｕｌｌ；／／ｏｒｇ．ｈｉｂｅｒｎａｔｅ．Ｑｕｅｒｙ／／ｑｕｅｒｙ＝ｓｅｓｓ．ｃｒｅａｔｅＱｕｅｒｙ（ｓｑｌ）；／／执行查询ｑｕｅｒｙ．ｓｅｔＭａｘＲｅｓｕｌｔｓ（ｍａｘ）；／／ｑｕｅｒｙ．ｓｅｔＦｉｒｓｔＲｅｓｕｌｔ（ｆｉｒｓｔ）；／／ｉｎｆｏ＝ｑｕｅｒｙ．ｌｉｓｔ（）；／／得到查询结果ｔｘ．ｃｏｍｍｉｔ（）；／／处理事务，完成查询……只要先定义常量ＭＥＴＡＤＡＴＡＭＥＴ＿ＳＱＬ，再通过对象ｏｂｊＩＳｅｒｖｉｃｅ就可以调用方法ｇｅｔＩｔｅｒａｔｅｄ－ＤａｔａＩｎｆｏ（），最后通过ＨＱＬ语句就可以完成查询，开发和调试变得简单了。