王小霞

(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院民族學(xué)與人類學(xué)研究所，北京 100081)

基于Hibernate框架的科研管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

王小霞

(中國(guó)社會(huì)科學(xué)院民族學(xué)與人類學(xué)研究所，北京 100081)

從大數(shù)據(jù)和電子社會(huì)科學(xué)理念入手，研究信息檢索系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，根據(jù)實(shí)際工作需要，進(jìn)行需求分析，針對(duì)現(xiàn)有信息檢索技術(shù)的不足，通過采用Spring + Hibernate + Bootstrap、Solr技術(shù)、J2EE開發(fā)編碼體系結(jié)構(gòu)、MVC框架、MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種基于Hibernate框架的科研管理信息系統(tǒng)。

Hibernate；Spring；Bootstrap；信息系統(tǒng)；MySQL

0 引言

隨著大數(shù)據(jù)和電子社會(huì)科學(xué)的提出與發(fā)展，信息系統(tǒng)在社會(huì)科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)電子信息數(shù)據(jù)的需求越來越多。規(guī)范管理數(shù)據(jù)資源越來越被重視。在此背景下，在社會(huì)科學(xué)研究領(lǐng)域，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種適合民族研究科研管理工作的信息系統(tǒng)迫在眉睫。

經(jīng)過調(diào)研得知，一般系統(tǒng)中有60%以上的數(shù)據(jù)處于后臺(tái)管理狀態(tài)，存儲(chǔ)在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，難以被直接檢索。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)本身提供的檢索服務(wù)不能直接獲取PPT、PDF等多種文檔的文本信息，數(shù)據(jù)庫(kù)檢索服務(wù)有限且不易擴(kuò)展。

Hibernate搜索(Hibernate Search)是 Hibernate 提供的一種開源的數(shù)據(jù)庫(kù)檢索工具。Hibernate Search 可以通過簡(jiǎn)單的設(shè)置和通用的API為數(shù)據(jù)持久模型以及相應(yīng)的 Hibernate 框架提供全文檢索支持。通過數(shù)據(jù)持久層實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)對(duì)象的映射和對(duì)象的持久化。實(shí)現(xiàn)從PPT、PDF 或 Excel 等多種文件中獲取檢索信息。

本文從大數(shù)據(jù)和電子社會(huì)科學(xué)的思想理念入手，研究信息檢索技術(shù)，進(jìn)行需求分析，根據(jù)工作實(shí)際需要針對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)全文檢索技術(shù)的不足，通過采用Hibernate等技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研管理信息系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)管理模塊，創(chuàng)新完成獨(dú)有的“單字段多文檔存儲(chǔ)”的功能。

1 Hibernate框架技術(shù)

在數(shù)據(jù)庫(kù)檢索系統(tǒng)開發(fā)中，程序命令不能直接對(duì)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)直接進(jìn)行檢索，需要進(jìn)行從關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)到對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)的映射，映射后的對(duì)象數(shù)據(jù)只是暫時(shí)存在內(nèi)存中, 而不能長(zhǎng)久保存。若需長(zhǎng)久保存, 需要對(duì)數(shù)據(jù)持久化操作。

對(duì)象數(shù)據(jù)庫(kù)成熟度不夠,關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的使用廣泛而方便，且數(shù)據(jù)是非面向?qū)ο? 為解決 “對(duì)應(yīng)聯(lián)作關(guān)系”, 需要進(jìn)行對(duì)象/關(guān)系的映射(ORM)。ORM 工具能夠在 Java 對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)表之間建立映射關(guān)系,形成相對(duì)獨(dú)立的對(duì)象持久層[1]。

Hibernate作為一種持久層框架，采用 ORM 機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化。它在提供從Java類到數(shù)據(jù)表映射的同時(shí)，也提供了查詢和恢復(fù)機(jī)制[2]。數(shù)據(jù)庫(kù)中間件實(shí)現(xiàn)了對(duì)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的對(duì)象化。在管理類到表映射的同時(shí)提供查詢，獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)[3]。

Hibernate是對(duì)象/關(guān)系映射并與持久性和查詢相關(guān)的框架。有功能強(qiáng)大的查詢語(yǔ)言HQL(Hibernate Query Language)，HQL屬于面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，查詢持久對(duì)象。應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)訪問層位于Hibernate之上，可以從底層數(shù)據(jù)模型中抽象出來[4]。

Hibernate工作原理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 Hibernate工作原理結(jié)構(gòu)圖

從Hibernate工作原理結(jié)構(gòu)圖可以看出，程序通過Hibernate與數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生關(guān)聯(lián)，通過properties和類的映射將類映射到數(shù)據(jù)庫(kù)，Application通過持久化對(duì)象類訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，而不是用JDBC和SQL操作數(shù)據(jù)[5]。

2 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

如何利用高效的查詢工具從海量的信息中快速、精確地找到所需要的信息是信息系統(tǒng)解決的難題。需要多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的交叉查詢，生成多個(gè)臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為橋梁[4]。

從現(xiàn)有的技術(shù)上來說，J2EE(Java 2platform, Enterprise Edition) 開發(fā)編碼體系結(jié)構(gòu)為信息系統(tǒng)提供了完美的解決途徑。與J2EE重量級(jí)體系對(duì)應(yīng)，Web 框架—Spring+Hibernate在保持了J2EE優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，簡(jiǎn)化了Web 的開發(fā)。其在快速開發(fā)可擴(kuò)展應(yīng)用方面有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

Hibernate數(shù)據(jù)庫(kù)框架沒有侵入性，屬于輕量級(jí)框架，移植性好，提供一級(jí)和二級(jí)緩存，在系統(tǒng)中管理類到數(shù)據(jù)庫(kù)表映射和數(shù)據(jù)查詢獲取數(shù)據(jù)的方法[6]。

系統(tǒng)使用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，Hibernate直接提供支持，且與Spring集成，JPA組件用于數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)的自動(dòng)生成與修改。利用POI組件讀取Excel，實(shí)現(xiàn)批量上傳文獻(xiàn)的功能。在系統(tǒng)中，首先用此功能生成積分列表臨時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，再完成成果分值統(tǒng)計(jì)功能。

在民族研究科研管理工作中，為快速定位所需信息，開發(fā)具有靈活檢索與統(tǒng)計(jì)的科研管理信息系統(tǒng)，采用方便靈活的B/S體系架構(gòu)，利用強(qiáng)大的TOMCAT+ JSP組合平臺(tái)和J2EE開發(fā)編碼體系結(jié)構(gòu)提高開發(fā)速度和效率。

在系統(tǒng)需求分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)管理和用戶查詢兩個(gè)一級(jí)模塊。系統(tǒng)包括普通用戶和管理用戶兩種權(quán)限，普通用戶通過“用戶查詢”一級(jí)模塊查詢數(shù)據(jù)，管理用戶通過“數(shù)據(jù)管理”模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的添加、修改、刪除、更新等維護(hù)操作。

一級(jí)模塊下設(shè)9 個(gè)二級(jí)子模塊。數(shù)據(jù)管理模塊有6個(gè)二級(jí)子模塊，按照項(xiàng)目名稱、負(fù)責(zé)人、立項(xiàng)時(shí)間等查詢?？蛻舨樵円患?jí)模塊有3個(gè)二級(jí)子模塊，實(shí)現(xiàn)資源數(shù)據(jù)庫(kù)基本信息的簡(jiǎn)單查詢、合并查詢和或查詢。

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

根據(jù)以上需求分析和研究設(shè)計(jì)，基于Java程序開發(fā)語(yǔ)言和MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，選用Tomcat作為軟件和硬件中間件，實(shí)現(xiàn)民族研究科研管理信息系統(tǒng)。根據(jù)需要和數(shù)據(jù)庫(kù)檢索技術(shù)及當(dāng)前軟件發(fā)展的趨勢(shì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用戶管理、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)檢索、統(tǒng)計(jì)和系統(tǒng)配置5個(gè)功能模塊[7]，結(jié)構(gòu)框架圖如圖2所示。

圖2 民族研究科研管理信息系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)框架圖

Spring+Hibernate+Bootstrap框架實(shí)現(xiàn)了分層體系結(jié)構(gòu)。表示層采用Bootstrap MVC 框架，中間層是Spring，后臺(tái)是Hibernate。持久層是更細(xì)致劃分的軟件結(jié)構(gòu)體系中的一個(gè)邏輯層，而不僅僅提供簡(jiǎn)單的持久化操作，它與系統(tǒng)的其他部分有較為清晰和嚴(yán)格的邊界，能夠提供完整的數(shù)據(jù)持久化解決方案[2]。

系統(tǒng)利用Spring IOC和Spring AOP作為項(xiàng)目粘合劑，動(dòng)態(tài)調(diào)整、更換所需的企業(yè)級(jí)服務(wù)和應(yīng)用組件。借助于Spring IOC，對(duì)需要的應(yīng)用組件進(jìn)行注入；借助于Spring AOP，透明地使用企業(yè)級(jí)服務(wù)；借助于Spring，將主流的開源框架以“熱拔插”方式集成到應(yīng)用，組成了項(xiàng)目輕量級(jí)的J2EE架構(gòu)。將JOTM集成到Spring應(yīng)用中，使得持久化服務(wù)能夠基于Hibernate實(shí)現(xiàn)，借助于Spring DAO抽象將Hibernate集成到應(yīng)用組件中。將JSF、Tapestry Web框架集成到Spring應(yīng)用中，直接使用Spring的集成支持。將基礎(chǔ)程序塊組在一起成為一個(gè)整體。

系統(tǒng)的客戶端瀏覽器負(fù)責(zé)用戶呈現(xiàn)；表現(xiàn)層采用Bootstrap框架和MVC設(shè)計(jì)模式，實(shí)現(xiàn)Model(模型)、View(視圖)、Controller(控制器)的分離；業(yè)務(wù)邏輯層采用 Spring 架構(gòu)處理業(yè)務(wù)邏輯；持久化層采用Hibernate 實(shí)現(xiàn) O/R 映射。

(1)業(yè)務(wù)邏輯層使用 Spring 技術(shù)

Spring運(yùn)用 AOP創(chuàng)建“橫切關(guān)注點(diǎn)”。用 Java Bean和配置文件增強(qiáng)依賴性，在需要時(shí)替換協(xié)作對(duì)象[8]。Spring 還提供MVC Web框架。構(gòu)造Model提供AOP實(shí)現(xiàn)；方便實(shí)現(xiàn) J2EE 的應(yīng)用；MVC和Spring提供Web 應(yīng)用框架。用 Spring反向控制原理成功實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中業(yè)務(wù)邏輯層的功能[9]。

(2)系統(tǒng)持久層使用 Hibernate 技術(shù)

根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)需要，在應(yīng)用和數(shù)據(jù)之間建立“持久層”，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)檢索和更新。需要先將域?qū)ο蟪志没?，通過XML文件映射對(duì)象。系統(tǒng)中的項(xiàng)目管理模塊定義了T_TOPIC_PROJECT表對(duì)應(yīng)的映射類TopicProject。使用 Spring+Hibernate 進(jìn)行配置。系統(tǒng)利用POI組件讀取Excel數(shù)據(jù)，使Excel每一行讀取內(nèi)容與上傳的文件匹配，實(shí)現(xiàn)批量上傳及導(dǎo)出數(shù)據(jù)。

(3)Web框架 ：Bootstrap

系統(tǒng)采用Bootstrap扁平風(fēng)格的用戶界面(User Interface，UI)開發(fā)框架，進(jìn)行整體頁(yè)面封裝，使用松耦合的模塊化思路對(duì)頁(yè)面中的JavaScript開發(fā)進(jìn)行有效整合與封裝，大大增加擴(kuò)展性和可移植性。

4 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

基于MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)、JDBC、B/S框架、MVC、Solr、Hibernate數(shù)據(jù)庫(kù)框架和Tomcat中間件等技術(shù)開發(fā)實(shí)現(xiàn)的基于Hibernate框架具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研管理信息系統(tǒng)已成功運(yùn)行，經(jīng)過測(cè)試使用，系統(tǒng)具有以下功能特點(diǎn)：

(1)基于全文檢索Solr技術(shù)開發(fā)，搜索功能強(qiáng)大。具有多途徑、多層次、多條件聯(lián)合檢索功能。

(2)檢索速度快。Hibernate的底層驅(qū)動(dòng)可以隨意切換數(shù)據(jù)庫(kù)，直接提供數(shù)據(jù)庫(kù)中間件支持，與Spring集成使用可提供快捷的檢索功能。

(3)在瀏覽器兼容上做特殊處理，不受瀏覽器版本和種類的限制。系統(tǒng)使用最新的瀏覽器，其讀取的標(biāo)準(zhǔn)是W3C國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，IE8以下版本的瀏覽器和360瀏覽器(360瀏覽器使用的是IE8內(nèi)核)不執(zhí)行此標(biāo)準(zhǔn)，需要系統(tǒng)做出判斷再做進(jìn)一步編碼修改，完成瀏覽器的兼容。

(4)系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)提供統(tǒng)一的管理界面，具有良好的項(xiàng)目管理、成果管理、專家學(xué)者和文檔管理等多庫(kù)管理功能，一處部署，多處瀏覽。

(5)查詢結(jié)果批量下載功能。系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)表多條數(shù)據(jù)批量上傳/下載功能。可將查詢結(jié)果下載成Excel表，方便使用。

完成該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)路線難點(diǎn)在于：(1)進(jìn)行科學(xué)分析，調(diào)研研究大數(shù)據(jù)技術(shù)和國(guó)內(nèi)外電子社會(huì)科學(xué)的發(fā)展情況，根據(jù)工作需要開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的科研管理數(shù)據(jù)庫(kù)檢索系統(tǒng)；(2)在數(shù)據(jù)錄入模塊上傳文件功能上可以同時(shí)多文件直接框選上傳，且上傳文件的大小不受限制；(3)Bootstrap技術(shù)字段顯示配置可以個(gè)性化選擇顯示，時(shí)間可以跳躍式下拉選擇；(4)自動(dòng)獲取群發(fā)郵址，在查詢到符合條件的數(shù)據(jù)后系統(tǒng)可以自動(dòng)獲取并生成這些人員的群發(fā)郵址。

與其他信息系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)特殊功能在于：在數(shù)據(jù)管理模塊，實(shí)現(xiàn)“單字段多文檔存儲(chǔ)”；做到上傳的多個(gè)文件的鏈接名稱不同；展現(xiàn)通用組件，包含前端展示、后端快速編輯及數(shù)據(jù)庫(kù)整體設(shè)計(jì)等，操作用戶只需一個(gè)界面即可實(shí)現(xiàn)上傳、編輯簡(jiǎn)稱、查看歷史、刪除多個(gè)文件的功能。比如數(shù)據(jù)庫(kù)中“結(jié)項(xiàng)材料”字段鏈接存儲(chǔ)“結(jié)項(xiàng)申請(qǐng)書”、“成果全文”、“成果簡(jiǎn)介”等多個(gè)字段。此功能根據(jù)工作需求獨(dú)立設(shè)計(jì)，方便使用。

5 結(jié)論

本文針對(duì)民族研究科研管理數(shù)據(jù)檢索特點(diǎn)，整合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外信息檢索系統(tǒng)流行的Spring+Hibernate+Bootstrap框架應(yīng)用技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于Hibernate框架的科研管理信息系統(tǒng)。經(jīng)過測(cè)試應(yīng)用表明，該系統(tǒng)表現(xiàn)出良好的性能，具有檢索速度快、方便實(shí)用等特點(diǎn)，同時(shí)具有低成本、高效率、易于維護(hù)和擴(kuò)展以及更新快捷方便等優(yōu)勢(shì)。一方面解決了民族研究科研管理數(shù)據(jù)信息雜亂不易管理的難題；另一方面，開發(fā)過程中，根據(jù)需求突破解決了“單字段多文檔存儲(chǔ)”的技術(shù)難點(diǎn)。

目前實(shí)現(xiàn)的民族研究科研管理信息系統(tǒng)在查詢結(jié)果導(dǎo)出使用方面，還不能自動(dòng)生成打印報(bào)表，這將作為未來工作的一部分，同時(shí)未來也將在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)合檢索方面，進(jìn)一步研究具有更高檢索效率的技術(shù)。

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The design and implementation of a research managemen information system based on Hibernate

Wang Xiaoxia

(Institute of Ethnology and Anthropology, Chinese Academy of Social Sciences, Beijing 100081, China)

Based on big data and concepts of electronic social sciences, this paper studies key technologies of information retrieval system, and makes requirement analysis in accordance with practical needs. By adopting technologies such as Spring + Hibernate + Bootstrap，Solr，J2EE，MVC，MySQL, it designs a scientific research management information system based on the Hibernate framework to fill the gap in the technology of information retrieval.

Hibernate; Spring; Bootstrap; information system; MySQL

TP311.13; TP391.3

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.23.030

王小霞.基于Hibernate框架的科研管理信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36(23)：104-106，111.

國(guó)家民委民族問題研究項(xiàng)目(2016-GMB-012)

2017-09-22)

王小霞(1971-)，女，碩士，副研究館員，主要研究方向：計(jì)算機(jī)軟件工程與應(yīng)用，電子社會(huì)科學(xué)。

《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》主題專欄征稿啟事

《微型機(jī)與應(yīng)用》已于2017年10月獲得國(guó)家新聞出版廣電總局批準(zhǔn)，將從2018年第1期起更名為《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》。

為貼近信息技術(shù)發(fā)展前沿，引領(lǐng)信息技術(shù)發(fā)展潮流，體現(xiàn)與時(shí)俱進(jìn)的“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的辦刊思路，《信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全》新設(shè)“ITNS主題專欄”，面向全社會(huì)征集稿件。

2018年第4～5期征文主題如下(本刊投稿平臺(tái)上常規(guī)欄目照常征稿)：

2018年第4期

主題：虛擬化和容器技術(shù)

分主題參考范圍：

1)容器技術(shù)研究與發(fā)展。

2)彈性計(jì)算服務(wù)。

3)文件存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)庫(kù)研究。

4)大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)研究。

5)網(wǎng)絡(luò)流量生成技術(shù)與用戶行為模擬。

6)數(shù)據(jù)采集與分析技術(shù)。

2018年第5期

主題：大數(shù)據(jù)安全技術(shù)

分主題參考范圍：

1)大數(shù)據(jù)安全產(chǎn)業(yè)動(dòng)態(tài)。

2)大數(shù)據(jù)與云計(jì)算。

3)大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施安全。

4)大數(shù)據(jù)安全保障。

5)大數(shù)據(jù)采集安全。

6)大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全。

7)大數(shù)據(jù)發(fā)布安全。

8)基于大數(shù)據(jù)的安全態(tài)勢(shì)分析技術(shù)。

投稿平臺(tái)：www.pcachina.com，“欲投欄目”選擇“ITNS主題專欄”。