Ｊａｖａ教學(xué)中三層架構(gòu)之講授技巧

周　永　岳　靜

文章編號：1672-5913(2009)02-0127-03

摘要：本文講述了在面向?qū)ο缶幊陶Z言Java的教學(xué)中，如何通過使用有效的教學(xué)方法和技巧，讓學(xué)生從理論上能夠很好地理解三層架構(gòu)，從實(shí)踐上能夠很好地運(yùn)用三層架構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)及數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)。

關(guān)鍵詞：Java教學(xué)；三層架構(gòu)；網(wǎng)絡(luò)程序

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

Java是近年來非常流行的編程語言，其安全性和可移植性是兩個最大的優(yōu)點(diǎn)，并且是純粹的面向?qū)ο笳Z言。因?yàn)镴ava語言的實(shí)用和受歡迎程度，越來越多的高校都選擇了Java這門編程語言給學(xué)生講授。雖然Java摒棄了C和C++語言中一些復(fù)雜的語法格式，不少人認(rèn)為它是簡單的，但實(shí)際上，對于沒有面向?qū)ο罄碚摰膶W(xué)生，仍然需要花費(fèi)比較多的時間才能入門。筆者已連續(xù)七年從事Java教學(xué)，并在教學(xué)中不斷地探索和總結(jié)，找出了一些很好的、能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入Java殿堂的方法。下面以Java教學(xué)中較困難的三層架構(gòu)為例進(jìn)行說明。

1概述

三層架構(gòu)是目前流行的架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，它由表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層三個層次結(jié)構(gòu)組成。通常情況下我們所說的三層架構(gòu)，實(shí)際上并不是指確定的數(shù)值“三”，三代表“多”，三層架構(gòu)實(shí)際上叫做多層架構(gòu)。在本文中，只論述真正只有三層的架構(gòu)，即“客戶端—中間層服務(wù)—后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器”這樣的架構(gòu)，主要探討在Java這門特定的語言中如何更好地向?qū)W生傳授三層架構(gòu)的編程理念與方法。

2讓學(xué)生從感性上認(rèn)識三層架構(gòu)

Java是面向?qū)ο蟮恼Z言，但很多教師在教學(xué)的時候卻忽略了他們“面向的對象”，即坐在教師面前的學(xué)生，不注意因材施教。如果是對于已經(jīng)具有面向?qū)ο笏枷氲膶W(xué)生，在講解很多的內(nèi)容時可以比較輕松的帶過；但對于初次碰到面向?qū)ο缶幊陶Z言的學(xué)生，在講授過程中，教師必須要讓他們先理解面向?qū)ο?，然后才能講在Java中的對象是怎么樣的。同樣的道理，在進(jìn)行三層架構(gòu)編程的教學(xué)時，如果學(xué)生連三層架構(gòu)都認(rèn)識不清，如何能學(xué)好這方面的編程呢？

教師首先可以通過“問答式教學(xué)”讓學(xué)生了解，傳統(tǒng)的兩層架構(gòu)的缺點(diǎn)?？梢赃@樣引導(dǎo)學(xué)生：將大家已經(jīng)編寫好的訪問數(shù)據(jù)庫的程序，轉(zhuǎn)換成Applet在網(wǎng)頁中運(yùn)行。已知在本地計(jì)算機(jī)測試能夠成功運(yùn)行，那么，當(dāng)把Applet傳到Web服務(wù)器上，其他的用戶通過你編寫的網(wǎng)頁能否正常的訪問數(shù)據(jù)庫呢？學(xué)生思考一下便知道，在本地計(jì)算機(jī)上能夠成功是因?yàn)檎_的配置了ODBC數(shù)據(jù)源。但是，瀏覽網(wǎng)頁的用戶并沒有相應(yīng)的配置數(shù)據(jù)源，也沒有訪問數(shù)據(jù)庫的驅(qū)動程序。在這些計(jì)算機(jī)上，就無法連接到后臺數(shù)據(jù)庫。

教師在講授比較復(fù)雜的內(nèi)容的時候，最好不要先講一大堆理論，而是最好先讓學(xué)生建立一種感性上的認(rèn)識。教師要么通過生動的語言，要么通過形象的比喻，讓學(xué)生建立感性認(rèn)識。對于三層架構(gòu)，可以這樣比喻：兩層架構(gòu)是學(xué)生直接把作業(yè)交給教師；三層架構(gòu)是學(xué)生把作業(yè)交給課代表，之后由課代表交給教師。在兩層的情形中，每一個學(xué)生都要知道老師的辦公室在什么地方；而在三層的情形中，普通學(xué)生無需知道老師的辦公室在什么地方，只需課代表知道就可以了。

3讓學(xué)生從理論上認(rèn)識三層架構(gòu)

在傳統(tǒng)的兩層架構(gòu)中，只有客戶端和后臺數(shù)據(jù)庫，這就要求兩點(diǎn)：一是客戶端必須具有數(shù)據(jù)訪問的引擎，這樣才能連接數(shù)據(jù)庫；二是每一個客戶端都需要知道后臺數(shù)據(jù)庫的位置。而對于三層架構(gòu)，客戶端把數(shù)據(jù)發(fā)送到中間層服務(wù)器，中間層服務(wù)器再負(fù)責(zé)和后臺數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳遞。顯然地，三層模型具有很大的優(yōu)點(diǎn)。對客戶端而言，它不需要數(shù)據(jù)訪問引擎，它也不需要知道后臺數(shù)據(jù)庫在什么地方?？蛻糁恍枰乐虚g層服務(wù)器在什么地方就可以了。這種實(shí)現(xiàn)方案，實(shí)際上提高了系統(tǒng)的安全性：對客戶端而言，服務(wù)器是隱藏的，客戶不知道服務(wù)器的具體位置。圖1是三層架構(gòu)程序的示意圖：

在讓學(xué)生從總體上了解了三層架構(gòu)之后，接下來，需要講解和三層架構(gòu)編程相關(guān)的一些概念。學(xué)生必須掌握這些知識，才能進(jìn)行后續(xù)的實(shí)際編程。要給學(xué)生講解的幾個概念是：協(xié)議、套接字、IP地址和端口。

協(xié)議：當(dāng)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通訊的時候，需要遵循一定的規(guī)則。數(shù)據(jù)以包的形式從一臺機(jī)器發(fā)送到另一臺。這些規(guī)則管理數(shù)據(jù)的打包、數(shù)據(jù)傳輸速度，以及重新創(chuàng)建數(shù)據(jù)將其恢復(fù)成原始形式。這些規(guī)則被稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的系統(tǒng)所遵循的一系列規(guī)則和慣例。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如TCP/IP、UDP、Apple Talk和NetBEUI。Java提供了一個豐富的、支持網(wǎng)絡(luò)的類庫，這些類使得應(yīng)用程序能方便地訪問網(wǎng)絡(luò)資源。Java提供了對用戶報文協(xié)議(UDP)及傳輸控制協(xié)議/因特網(wǎng)協(xié)議(TCP/IP)的支持。

套接字：傳輸控制協(xié)議(TCP)提供了一條可靠的、點(diǎn)對點(diǎn)的通訊通道，客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用程序可以用該通道相互通訊。要通過TCP進(jìn)行通訊，客戶機(jī)和服務(wù)器程序建立連接并綁定套接字。套接字用于處理通過網(wǎng)絡(luò)連接的應(yīng)用程序之間的通訊?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器之間更深入的通訊通過套接字完成。Java被設(shè)計(jì)成一種網(wǎng)絡(luò)語言。它將連接功能封裝到套接字類里，而使得網(wǎng)絡(luò)編程更加容易。套接字類(即java.net.Socket類)用于創(chuàng)建一個客戶套接字，而服務(wù)器套接字類(即java.net.ServerSocket類)創(chuàng)建一個服務(wù)器套接字。

IP地址和端口：TCP協(xié)議需要兩個數(shù)據(jù)項(xiàng)：IP地址和端口號?；ヂ?lián)網(wǎng)設(shè)備都帶有一個稱為IP地址的邏輯地址。IP地址具有特定的形式，每個IP地址都是32位的數(shù)值，表示4個范圍在0到255之間的數(shù)值。目前采用的32個二進(jìn)制位進(jìn)行編碼的IP地址又被稱為IPv4標(biāo)準(zhǔn)，下一代編碼將采用IPv6標(biāo)準(zhǔn)，以128個二進(jìn)制位進(jìn)行編碼。端口號是一個邏輯概念，不同的端口用來響應(yīng)不同的服務(wù)，常用的端口如21、80、110等?？梢赃@樣理解：IP地址讓我們找到特定計(jì)算機(jī)，而端口號讓我們找到計(jì)算機(jī)上的程序進(jìn)程。

4讓學(xué)生掌握J(rèn)ava中三層架構(gòu)程序開發(fā)的方法

下面以NIIT提供的Java教材為例，講解三層架構(gòu)程序的開發(fā)。軟件需求是：用戶在界面中輸入數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)以對象的方式發(fā)送給中間層服務(wù)器，中間層服務(wù)器驗(yàn)證數(shù)據(jù)后，連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器并執(zhí)行存儲操作。以下是教學(xué)中的要點(diǎn)。

4.1了解要用到的相關(guān)類和方法

(1) 服務(wù)器使用的類：

創(chuàng)建服務(wù)器的過程就是創(chuàng)建在特定端口監(jiān)聽客戶機(jī)請求的ServerSocket對象的過程。當(dāng)收到一個合法請求時，服務(wù)器套接字獲得客戶機(jī)創(chuàng)建的Socket對象。服務(wù)器和客戶機(jī)之間的通訊通過套接字發(fā)生。服務(wù)器套接字等待來自整個網(wǎng)絡(luò)的請求。它根據(jù)請求完成操作，并將結(jié)果返回到客戶機(jī)。ServerSocket類在客戶機(jī)/服務(wù)器應(yīng)用程序中代表服務(wù)器。ServerSocket類提供在特定端口上創(chuàng)建套接字的構(gòu)造函數(shù)。如果傳入端口的參數(shù)值為0，則在自由端口上創(chuàng)建套接字。

ServerSocket的構(gòu)造方法：

public ServerSocket(int port) throws IOException

功能：創(chuàng)建服務(wù)器套接字，并綁定到指定的端口上。例如：ServerSocket server=new ServerSocket(5460);

注意：該類在構(gòu)造的時候，可能導(dǎo)致例外的發(fā)生。例如，指定的端口已經(jīng)被占用。

(2) 客戶端使用的類：

創(chuàng)建一個套接字客戶機(jī)的第一步是創(chuàng)建Socket對象。Socket類的構(gòu)造函數(shù)接收兩個參數(shù) IP地址和服務(wù)器監(jiān)聽的端口號。

Socket clientSocket =

new Socket(“202.202.96.35”,5460);

在上述代碼片段中，主機(jī)名是“202.202.96.35”，端口號5460是服務(wù)器監(jiān)聽所在的端口。

4.2了解封裝數(shù)據(jù)的方法

創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器時，服務(wù)器程序如何與客戶進(jìn)行交流？也就是服務(wù)器如何知道客戶所傳遞的數(shù)據(jù)到底是什么格式？客戶機(jī)與服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳遞的前提包括：

(1) 二者在數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收上必須保持一定的格式，相互間能識別；

(2) 要保持格式的一致性應(yīng)事先約定；

(3) 實(shí)現(xiàn)一致的方法是，客戶端在發(fā)送數(shù)據(jù)時，將數(shù)據(jù)封裝到一個類里面。服務(wù)器端接收到數(shù)據(jù)后，把收到的數(shù)據(jù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為相應(yīng)類型；

(4) 要達(dá)到上述目的應(yīng)該使用java.io包下的ObjectInputStream、ObjectOutputStream類。

4.3 寫程序時的步驟

(1) 用來封裝要傳遞數(shù)據(jù)的類。下面是一個例子：

import java.io.*;

public class MyFriend extends Object

implements Serializable

{

String vName;

String cSex;

String dBirth;

String cPhone;

}

(2) 編寫接收和存儲數(shù)據(jù)的類(Connect)

用一個客戶請求套接字作為構(gòu)造參數(shù)，之后讀取收到的數(shù)據(jù)并進(jìn)行格式化(造型操作)。

ObjectInputStream streamClient= new ObjectInputStream(inFromClient.getInputStream())

MyFriend data=(MyFriend)

streamClient.readObject()；

(3) 編寫監(jiān)聽端口、響應(yīng)客戶請求的類(AppServer)

服務(wù)器程序通過ServerSocket類監(jiān)聽客戶的請求，由于客戶不止一個，所以，服務(wù)器程序應(yīng)該是一個多線程的程序。通過extendsThread方法可以讓服務(wù)器類實(shí)現(xiàn)多線程。

(4) 編寫客戶端程序

4.4調(diào)試時的注意事項(xiàng)

對于客戶端而言，客戶程序中要指定中間層服務(wù)器的IP地址和端口，通過IP地址和端口連接到中間層服務(wù)器。對于中間層服務(wù)器而言，它要接受客戶端傳遞來的數(shù)據(jù)，所以必須運(yùn)行在和客戶端約定好的一個端口上。另外，中間層負(fù)責(zé)訪問后臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，所以必須保證ODBC的成功配置。調(diào)試的時候必須注意啟動順序：第一，后臺數(shù)據(jù)庫(如SQL Server)正在運(yùn)行；第二，中間層服務(wù)器啟動，開始偵聽來自客戶的請求；第三，運(yùn)行客戶端。

5小結(jié)

以上以三層架構(gòu)為例，展示了如何更好地將知識傳授給學(xué)生。教師要很好地完成傳道授業(yè)的重任，除了在專業(yè)領(lǐng)域提高深度與廣度外，還需要相當(dāng)?shù)呢?zé)任感。要用心去準(zhǔn)備每一堂課，要和學(xué)生換位，站在他們的角度，考慮選擇怎么樣的講授方法。此外，教師還應(yīng)該在自己的教學(xué)中不斷總結(jié)，讓自己不斷提高。

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