張代釗 王東 王強(qiáng) 萬(wàn)佳欣 熊林 周輝

摘要：家庭是孩子最直接受教育的地方，父母需要懂得深厚的知識(shí)和道理來(lái)為孩子的前程掌好舵，準(zhǔn)父母有必要獲得“合格父母”上崗證。該文旨在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一個(gè)專為父母人群提供付費(fèi)視頻學(xué)習(xí)、試題測(cè)驗(yàn)等能幫助其獲得“合格父母”認(rèn)證的學(xué)習(xí)平臺(tái)。該平臺(tái)前端使用Vue.js搭建，后端使用Spring Boot+Spring Cloud+Mybatis-Plus等技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，從系統(tǒng)調(diào)試和試運(yùn)行情況看，平臺(tái)具有實(shí)用、可維護(hù)、可分布式部署等優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：SpringCloud;微服務(wù)架構(gòu);Vue;大數(shù)據(jù);準(zhǔn)父母

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）30-0001-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

1 背景

隨著信息化、數(shù)字化時(shí)代的到來(lái)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已觸及生活的每個(gè)角落，為人類的生活帶來(lái)了很多便利。與此同時(shí)，人們也更容易接觸到網(wǎng)絡(luò)中的不良信息。尤其是小孩，他們會(huì)更加容易受到網(wǎng)絡(luò)不良信息的影響，因此，這個(gè)時(shí)代的父母對(duì)孩子的成長(zhǎng)引導(dǎo)顯得比以往更加重要。然而，年輕的父母?jìng)兺侨狈τ齼航?jīng)驗(yàn)的，如果不具備教育孩子的相應(yīng)知識(shí)就結(jié)婚生子，必然會(huì)對(duì)孩子的健康成長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。因此，該文設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)5G時(shí)代下“合格父母”資格認(rèn)證學(xué)習(xí)平臺(tái)，為準(zhǔn)父母人群提供全面的育兒課程推薦、視頻課程教學(xué)、習(xí)題練習(xí)、教育經(jīng)驗(yàn)分享和討論服務(wù);也為擁有豐富教育經(jīng)驗(yàn)的講師，提供一個(gè)可發(fā)布付費(fèi)視頻從中獲取利益的平臺(tái)。該平臺(tái)的建立和應(yīng)用，必將提升準(zhǔn)父母人群在家庭教育方面的素養(yǎng)，促進(jìn)未成年人的健康發(fā)展。接下來(lái)，該文將從需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)幾方面對(duì)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)討論。

2 需求分析

2.1 前臺(tái)功能需求

用戶未登錄時(shí)，是以游客的視角進(jìn)行網(wǎng)站的訪問(wèn)，可以簡(jiǎn)單地瀏覽網(wǎng)站首頁(yè)的相關(guān)信息，比如廣告信息、熱門課程信息、熱門講師信息等。在課程列表，用戶可以通過(guò)設(shè)置類別、瀏覽數(shù)、購(gòu)買人數(shù)、收藏?cái)?shù)等參數(shù)來(lái)對(duì)課程進(jìn)行查看，或直接在搜索欄搜索查找;在講師列表，可以通過(guò)設(shè)置瀏覽數(shù)、關(guān)注數(shù)等參數(shù)進(jìn)行查看。點(diǎn)擊課程封面或講師頭像可進(jìn)入對(duì)應(yīng)的詳情頁(yè)面，包含了該課程的簡(jiǎn)介、課程大綱、評(píng)論或者該講師的教育經(jīng)歷、教育資質(zhì)和創(chuàng)作的視頻等信息。

用戶在通過(guò)驗(yàn)證并登錄該平臺(tái)后，成為該平臺(tái)的正式用戶，擁有了前臺(tái)全部功能的使用權(quán)限。在游客原有的前臺(tái)操作權(quán)限的基礎(chǔ)上，可以在課程的詳情頁(yè)中進(jìn)行評(píng)論、收藏、購(gòu)買、視頻學(xué)習(xí)、題庫(kù)練習(xí)等操作;在講師的詳情頁(yè)中進(jìn)行私信、關(guān)注等操作。正式用戶有個(gè)人中心模塊的操作權(quán)限，可以修改個(gè)人基本信息、查看關(guān)注列表、查看購(gòu)買課程列表、申請(qǐng)加入講師、回復(fù)他人私信等。

2.2 后臺(tái)管理功能需求

講師需要擁有以下權(quán)限：1）可以對(duì)自己創(chuàng)建的課程進(jìn)行查看、添加、修改和刪除等操作;2）可以對(duì)自己每個(gè)課程對(duì)應(yīng)的題庫(kù)進(jìn)行查看、添加、修改和刪除等操作。

管理員需要擁有以下權(quán)限：1）可以對(duì)正式用戶提出的講師申請(qǐng)和講師發(fā)布的視頻進(jìn)行審核的操作;2）可以對(duì)課程進(jìn)行查看、添加、修改、上架和下架等操作;3）可以查看、添加、修改、刪除課程分類。4）可以對(duì)課程對(duì)應(yīng)的題庫(kù)進(jìn)行查看、添加、修改、刪除等操作;5）可以添加、修改、查看、刪除講師賬號(hào)信息等操作;6）可以對(duì)前臺(tái)頁(yè)面的廣告、熱門課程和熱門講師等信息的修改。

超級(jí)管理員擁有管理員的全部操作權(quán)限，除此之外還需要擁有以下權(quán)限：1）可以對(duì)系統(tǒng)的管理員賬號(hào)進(jìn)行添加、刪除等管理操作;2）可以對(duì)管理員賬號(hào)添加后臺(tái)操作權(quán)限、刪除后臺(tái)操作權(quán)限等操作。

系統(tǒng)由準(zhǔn)父母用戶、講師、管理員、超級(jí)管理員四種角色共同參與系統(tǒng)的操作。角色用例圖如圖1所示。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要分為前臺(tái)顯示和后臺(tái)管理兩大模塊。前臺(tái)系統(tǒng)的功能模塊主要有首頁(yè)信息、課程信息、講師信息、練習(xí)題信息、登錄注冊(cè)、個(gè)人中心等;后臺(tái)管理系統(tǒng)的功能模塊主要有權(quán)限管理、講師管理、課程管理、題庫(kù)管理、廣告管理等。系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

根據(jù)功能的需求分析，該系統(tǒng)使用MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)對(duì)大多數(shù)表和字段進(jìn)行設(shè)計(jì)，使用MongoDB非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)對(duì)題庫(kù)進(jìn)行表和字段的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)表的字段長(zhǎng)度時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求對(duì)表中的字段長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)置，要充分考慮各個(gè)字段的長(zhǎng)度，尤其是數(shù)字類型字段和文本類型的字段[1]。在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，確定合適的外鍵和主鍵尤為重要，主鍵是每個(gè)表的唯一標(biāo)識(shí)，表與表之間采用外鍵進(jìn)行聯(lián)系[2]。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)中主要表包括：用戶信息表、講師表、課程表、課程類別表、章節(jié)表、訂單表、題庫(kù)表、父評(píng)論表、子評(píng)論表、視頻表、權(quán)限表等。部分?jǐn)?shù)據(jù)表之間的關(guān)系如圖3所示。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

該系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，前端的前臺(tái)頁(yè)面采用基于Vue.js的Nuxt.js框架，該前端框架有強(qiáng)大的模塊化體系結(jié)構(gòu);前端的后臺(tái)頁(yè)面則采用Vue+ElementUI框架，是一個(gè)美觀、方便的后臺(tái)管理框架。后端是基于Java實(shí)現(xiàn)微服務(wù)開發(fā)的主流框架Spring Cloud+Spring Boot，Spring Cloud是一系列框架的集合;其中的服務(wù)注冊(cè)發(fā)現(xiàn)、服務(wù)日志、負(fù)載均衡、請(qǐng)求限流、服務(wù)容錯(cuò)與服務(wù)配置等功能[3]，都可以基于Spring Boot框架的開發(fā)特性去實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單啟用和部署。數(shù)據(jù)庫(kù)使用MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)、Redis和MongoDB非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。為了應(yīng)對(duì)大數(shù)據(jù)時(shí)代的到來(lái)，部分課程數(shù)據(jù)上傳到HDFS分布式文件系統(tǒng)，以便后續(xù)Hadoop集群進(jìn)行MapReduce任務(wù)的數(shù)據(jù)處理與分析。最后選取MyBatis-Plus框架作為主要的持久層的框架[4]。

4.2 系統(tǒng)主要模塊實(shí)現(xiàn)

5G時(shí)代下“合格父母”資格認(rèn)證學(xué)習(xí)平臺(tái)系統(tǒng)采用Spring Cloud+MySQL+Redis+MongoDB+Hadoop的微服務(wù)架構(gòu)方式進(jìn)行搭建。每個(gè)服務(wù)都會(huì)通過(guò)Spring Cloud Feign，使用HTTP協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程服務(wù)的請(qǐng)求和調(diào)用，用戶的請(qǐng)求由Spring Cloud Ribbon組件來(lái)實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡。當(dāng)前端進(jìn)行服務(wù)接口的請(qǐng)求時(shí)，由Gateway網(wǎng)關(guān)為微服務(wù)架構(gòu)提供簡(jiǎn)單、有效且統(tǒng)一的API路由管理方式[5]。在分布式系統(tǒng)中部署的服務(wù)，由Spring Cloud Hystrix來(lái)提供服務(wù)隔離、故障恢復(fù)等容錯(cuò)功能;最后采用 Nacos 作為服務(wù)發(fā)現(xiàn)和配置中心的微服務(wù)管理平臺(tái)，完成項(xiàng)目簡(jiǎn)單的配置和維護(hù)。

根據(jù)業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)分為八個(gè)微服務(wù)，分別是權(quán)限服務(wù)、課程講師服務(wù)、題庫(kù)服務(wù)、郵件服務(wù)、訂單服務(wù)、用戶服務(wù)、視頻存儲(chǔ)服務(wù)和圖像存儲(chǔ)服務(wù)。每個(gè)模塊的功能由單個(gè)或多個(gè)服務(wù)的調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)中每個(gè)模塊都按照高內(nèi)聚，低耦合的思想，使系統(tǒng)擁有高度可擴(kuò)展性[6]。由于篇幅限制，只介紹該平臺(tái)具有代表性的三個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)。

1）注冊(cè)登錄模塊

游客用戶想要獲取前臺(tái)更多的操作權(quán)限，必須進(jìn)行正式用戶的注冊(cè)與登錄。在用戶注冊(cè)頁(yè)面，調(diào)用郵件服務(wù)，由spring-boot-starter-mail實(shí)現(xiàn)發(fā)送注冊(cè)驗(yàn)證碼的功能;后端使用Redis緩存存儲(chǔ)注冊(cè)驗(yàn)證碼，來(lái)對(duì)用戶的注冊(cè)提交進(jìn)行計(jì)時(shí)驗(yàn)證。

登錄則采用SSO單點(diǎn)登錄，一處登錄處處登錄。登錄成功后，后端會(huì)按照規(guī)則由登錄的用戶信息加密生成一串Token字符串，把該Token字符串以鍵值對(duì)的方式存入Redis，并將Token字符串返回給前端，在前端獲取到該字符串后立刻存入Cookie;當(dāng)進(jìn)入其他需要用戶驗(yàn)證的模塊時(shí)，直接從Cookie中取出Token字符串，然后調(diào)用后端對(duì)應(yīng)的接口，根據(jù)Token值獲取用戶信息來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶驗(yàn)證及登錄，如果在Redis中沒(méi)有查詢到該Token值或者時(shí)間失效，就返回給前端驗(yàn)證失敗的信息，強(qiáng)制其重新回到登錄頁(yè)面進(jìn)行登錄。具體實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示。

2）課程管理模塊

課程管理模塊主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)課程分類、課程詳情、課程章節(jié)、課程列表的管理。

①在添加新的課程分類時(shí)，由后端的MultipartFile對(duì)象實(shí)現(xiàn)Excel文件的上傳，使用阿里巴巴開源的EasyExcel工具來(lái)進(jìn)行文件信息的讀取和存儲(chǔ)。Easy Excel工具對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行按行讀取，逐個(gè)分析，這種讀取數(shù)據(jù)的方式造就了Easy Excel使用簡(jiǎn)單、節(jié)省內(nèi)存的特點(diǎn)，是excel數(shù)據(jù)處理得力助手[7]。這種特性使程序開發(fā)更加簡(jiǎn)單方便。

②課程詳情中包含課程標(biāo)題、課程分類、課程講師、總課時(shí)、課程簡(jiǎn)介和課程封面等信息，課程的添加和修改都由同一頁(yè)面進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，修改操作時(shí)的數(shù)據(jù)回顯，由前端的路由進(jìn)行判斷。對(duì)于課程封面圖片的存儲(chǔ)，需要調(diào)用圖像存儲(chǔ)微服務(wù)的接口，使用阿里云OSS云存儲(chǔ)來(lái)進(jìn)行保存，解決了大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與擴(kuò)展的難題。為了課程簡(jiǎn)介內(nèi)容顯示出更多豐富的格式，前端使用Tinymce可視化HTML編輯器，該富文本編輯器樣式好看、插件多、滿足本系統(tǒng)的各種基本編輯顯示需求。

③課程章節(jié)中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)章節(jié)、小節(jié)的insert、update和delete操作。每小節(jié)包含課時(shí)標(biāo)題、課時(shí)排序、是否免費(fèi)、視頻等信息;調(diào)用視頻存儲(chǔ)微服務(wù)下的接口，由阿里云提供的視頻點(diǎn)播服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)視頻云存儲(chǔ)。

④課程列表中，為管理員或講師分頁(yè)展示了課程信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)course課程表的select、insert、update和delete操作?？筛鶕?jù)課程名稱、課程狀態(tài)、課程添加時(shí)間來(lái)進(jìn)行課程的排序查詢，方便管理員和講師對(duì)課程進(jìn)行管理。當(dāng)刪除課程時(shí)，和課程表相關(guān)聯(lián)的chapter章節(jié)表、comment_son評(píng)論子表、comment_father評(píng)論父表等，需根據(jù)外鍵course_id字段進(jìn)行相關(guān)信息的刪除。

3）課程信息模塊

課程信息模塊主要實(shí)現(xiàn)了課程搜索、課程評(píng)論、課程播放、課程購(gòu)買等功能。

①在前臺(tái)課程展示列表中，課程共有兩個(gè)類別，第一分類是準(zhǔn)父親的職業(yè)類別，第二分類是準(zhǔn)母親的職業(yè)類別。用戶可根據(jù)自身需求點(diǎn)擊課程分類的進(jìn)行查看;或者點(diǎn)擊最新上架、銷量、價(jià)格按鈕對(duì)課程進(jìn)行排序查看，后端則根據(jù)前端操作對(duì)應(yīng)的gmt_create、buy_count、price字段在course課程表進(jìn)行SQL語(yǔ)句的查詢篩選，最后分頁(yè)顯示出每個(gè)課程的封面、課程名、學(xué)習(xí)人數(shù)、評(píng)論數(shù)等信息。由于現(xiàn)在處于5G大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)技術(shù)的使用是必不可少的，課程搜索推薦功能由Hadoop集群實(shí)現(xiàn)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)集的處理與分析。當(dāng)用戶根據(jù)關(guān)鍵字進(jìn)行課程搜索時(shí)，后臺(tái)調(diào)用接口并提交MapReduce任務(wù)，從HDFS分布式文件系統(tǒng)讀取備份的課程簡(jiǎn)介和標(biāo)題等數(shù)據(jù)信息，用MapReduce實(shí)現(xiàn)TF-IDF算法進(jìn)行大數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)挖掘，挖掘出與用戶搜索關(guān)聯(lián)度高的課程對(duì)其進(jìn)行推薦。

②在課程詳情頁(yè)，可以瀏覽其他用戶或講師對(duì)該課程的評(píng)論、回復(fù)。在每個(gè)子級(jí)評(píng)論表中，會(huì)包含該評(píng)論最外層的評(píng)論的id、評(píng)論用戶的id、被評(píng)論的評(píng)論id等信息，其中把被評(píng)論的評(píng)論id作為外鍵，使每個(gè)評(píng)論之間具有從屬關(guān)系，在子級(jí)評(píng)論區(qū)根據(jù)評(píng)論用戶昵稱、被評(píng)論用戶的昵稱和評(píng)論的時(shí)間來(lái)區(qū)分每個(gè)評(píng)論間的回復(fù)關(guān)系。

③在課程詳情頁(yè)，每節(jié)課程是否收費(fèi)由講師來(lái)設(shè)置，用戶可點(diǎn)擊免費(fèi)視頻或者購(gòu)買的課程視頻進(jìn)行視頻播放學(xué)習(xí)。在阿里云提供的視頻點(diǎn)播服務(wù)對(duì)應(yīng)的aliyuncs包中，后端根據(jù)用戶點(diǎn)擊的視頻id，調(diào)用視頻存儲(chǔ)微服務(wù)下的接口，創(chuàng)建獲取視頻憑證的DefaultAcsClient請(qǐng)求對(duì)象和GetVideoPlayAuthResponse請(qǐng)求返回對(duì)象，最后返回給前端一個(gè)視頻播放憑證碼。前端使用ApsaraVideo Player SDK阿里云播放器對(duì)視頻進(jìn)行加密播放、安全下載、清晰度切換等功能操作，為用戶提供簡(jiǎn)單、快速、安全、穩(wěn)定的視頻播放服務(wù)[8]。

④用戶可購(gòu)買自己想學(xué)習(xí)的視頻，購(gòu)買后可解鎖視頻播放和習(xí)題練習(xí)等相關(guān)功能。當(dāng)用戶點(diǎn)擊課程購(gòu)買，后端會(huì)根據(jù)課程id和保存在Cookie中的用戶Token值生成唯一訂單并插入訂單表，在用戶確認(rèn)訂單信息后，使用vue-cli腳手架的vue-qriously組件來(lái)根據(jù)訂單信息生成購(gòu)買二維碼，同時(shí)前端設(shè)置計(jì)時(shí)器，每3秒對(duì)訂單微服務(wù)發(fā)起請(qǐng)求，查詢?cè)撚唵螤顟B(tài)是否已支付，支付成功后銷毀計(jì)時(shí)器并跳轉(zhuǎn)到課程視頻播放頁(yè)面。

5 結(jié)束語(yǔ)

該文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)5G時(shí)代下“合格父母”資格認(rèn)證學(xué)習(xí)平臺(tái)，該平臺(tái)為準(zhǔn)父母用戶提供了視頻學(xué)習(xí)、習(xí)題練習(xí)、評(píng)論互動(dòng)等服務(wù)，目的是幫助其獲得更多優(yōu)質(zhì)的家庭教育知識(shí);也為擁有豐富未成年人教育經(jīng)驗(yàn)和政治思想教育經(jīng)驗(yàn)的視頻創(chuàng)作者提供一個(gè)可以投稿付費(fèi)視頻的平臺(tái)。目前平臺(tái)已按預(yù)定需求完成設(shè)計(jì)與開發(fā)，但仍有許多不足的地方需要完善，下一步重點(diǎn)是充實(shí)平臺(tái)的內(nèi)容和資源。

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