（交通运输工程专业论文）基于j2ee的高速公路联网收费系统关键技术研究.pdf

摘要 随着我国高速公路网络的日趋完善和交通量的同益增长，现有高速公路的单点收费 方式己越来越不能满足收费快捷、准确、公正、高效的需求。联网收费系统可最大限度 地改善旧有收费方式的弊端，将高速公路网作为个整体进行统一收费，使车辆在路网 内部的顺畅性得以保证，因此联网收费是现代收费系统发展的必然趋势。 j 2 e e 是构建分布式系统的新兴技术，采用j 2 e e 技术，可以方便地将系统分离为四 层或多层：表示层、w e b 层、业务逻辑层和企监信息层( 数据库) 。表示层向客户的测 菱器提供基于w e b 的显示界面；w e b 层和业务逻辑层处理业务流程；数据层则提供数 据存储。它构建以服务端为核心的、模块化的企业应用。在客户端层，多种客户端可通 过多种不同的协议来访问中间层的j 2 e e 服务，提供了一个建立在开放和标准的技术之 上、j 基常灵活的端到端的多层体系架构。采用这种层次结构可以提高系统的扩展性和服 务器的效率、降低开发成本、减少开发时间。 本文在简述收费道路及高速公路联网收费发展情况的基础上，剖析了联网收费系统 的支撑平台，提出了一个基于j 2 e e 的高速公路联网收费系统模型，并就联网收费的若 干关键技术展开了研究。主要涉及总体架构、数据库、系统总体性能的设计，以及安全 策略和性能优化策略的实现。提出了对联网收费系统的安全优化的设计和建议，以提高 高速公路联网收费系统数据的安全性和可靠性。 关键词：高速公路；联网收费系统； j 2 e e a bs t r a c t w i t he x p r e s s w a yn e t w o r ka t t a i n sp e r f e c t i o na n dt r a f f i cv o l u m eg o e su p ，s i n g l ep o i n t c h a r g et y p e c a n tm e e tt h ec h a r g e r e q u i r e m e n t ：q u i c k ，a c c u r a t e ，e q u a l ，a n d e f f i c i e n t n e t w o r k e dt o l lc o l l e c t i o ns y s t e mc a r li m p r o v ea b u s eo ft h eo l dt y p ea tm a x i m u ml i m i t ，l o o k f r e e w a yn e t w o r ka saw h o l e ，t h e np a yaf a t ec h a r g e ，a s s u e rt h ep r o p i t i o u sn e s so fv e h i c l e s w i t h i nt h er o a dn e t s on e t w o r k e dt o l lc o l l e c t i o ni st h ei n e v i t a b l yt r e n di nt h et i m i n gc h a r g e s y s t e m j 2 e ei san e w t e c h n o l o g yt oc o n s t r u c td i s t r i b u t i n gs y s t e m , m a n a g e m e n ts y s t e m sc a nb e e a s i l yd i v i d e di n t of o u rl a y e r sw i t hj 2 e et e c h n o l o g y ：p r e s e n t a t i o nl a y e r ，w e bl a y e r ，o p e r a t i o n l o g i cl a y e ra n de n t e r p r i s ei n f o r m a t i o nl a y e r ( d a t a b a s e ) p r e s e n t a t i o nl a y e rp r o v i d e sw e b d i s p l a yi n t e r f a c et ou s e r sb r o w s e r , w e bl a y e ra n do p e r a t i o nl o g i cl a y e rp r o c e s s e so p e r a t i o n f l o w , a n dd a t al a y e rs t o r e sd a t a 。i tc o n s t r u c t sa ne n t e r p r i s ea p p l i c a t i o nc o r e db ys e r v i c e e n d c o m p u t a t i o na n dm o d u l a t i o n i nc u s t o m e r e n dl e v e l ，v a r i o u sk i n d so fc u s t o m e r - e n d sc a nv i s i t t h ej 2 e es e r v i c ei nt h ei n t e r m e d i a t el e v e lb ym a n yk i n d so fp r o t o c o l s j 2 e ep r o v i d e sav e r y f l e x i b l ee n d t o - e n dm u f t i - - l e v e ls y s t e mf r a m e w o r kb a s e do n a no p e na n ds t a n d a r d i z e d t e c h n o l o g y w i t ht h i ss t r u c t u r e ，s y s t e me x p a n s i b i l i t ya n ds e r v e re f f c i e n c yc a nb ei m p r o v e d ， d e v e l o p i n gc o s tc a nb er e d u c e da n dd e v e l o p m e n tc y c l ec a nb es h o a e n e d i nt h i sp a p e r ，o nb a s i so ft h ed e v e l o p m e n to ft o l lr o a da n de x p r e s s w a yn e t w o r k e dt o l l ， t h es u p p o r t i n gp l a t f o r mo ft o l ls y s t e mb a s e do nn e t w o r ki sr e s e a r c h e d ，am o d e lo ft h e e x p r e s s w a yn e t w o r k e dt o l ls y s t e mb a s e do nj 2 e ei sp r o p o s e d ，a n dt h er e s e a r c ho ns e v e r a l k e yt e c h n o l o g i e so fn e t w o r k e dt o l li sg i v e n i t sc o l l e c t i v i t ys t r u c t u r e ，d a t a b a s e ，t h ed e s i g no f g e n e r a lp e r f o r m a n c ea n dt h er e a l i z a t i o no fs e c u r i t yp ol i c ya n dp e r f o r m a n c eo p t i m i z a t i o na r e m a i n l yd i s c u s s e d 。t kd e s i g na n ds u g g e s t i o no fs e c u r i t yo p t i m i z a t i o no fn e t w o r k e dt o l l s y s t e mi sp r e s e n t e dt oi m p r o v et h es e c u r i t ya n dr e l i a b i l i t yo fd a t ai ne x p r e s s w a yn e t w o r k e d t o l ls y s t e m k e y w o r d s ：e x p r e s s w a y ；n e t w o r k e dt o l ls y s t e m ；j 2 e e l l 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 李调讫 日期删年弓月猡日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：翻泣 导师签名： 日期：冲9 月日 第一章绪论 1 。1 目前高速公路收费管理现状 高速公路作为公路运输现代优的重要标志在各种运输方式中发挥着主导作用，是一 个国家或地区经济发达程度的重要标志，纵观各豳社会经济发展和高速公路的历史经济 的发达程度，与高速公路的发展无不具有直接的关系。随着世界经济区域一体化的发展， 世界各鬻之间的物资交流、入员往来将更加频繁，高速公路的发展也将由局部区域豳络 发展为跨国界、跨地区的大型公路网【lj 。我图高速公路发展从无到有，从少到多，截至 2 0 0 7 年底我国公路通车总罩程达3 5 7 3 万公犟，其中高速公路5 万公里【l j 。高速公路运 营管理体制也随着第一条高速公路的竣工通车相应产生，虽只有十几年的发展历史，却 形成了多种管理体制模式。全国的高速公路管理模式繁多，各不相同，即使是划分为同 一模式的省份的具体做法也不尽致，但都存在着一个相同的特点，当某一条高速公路 建设完工，即成立一个新的高速公路公司或高速公路管理机构负责运营管理，这种管理 模式的主要问题 2 1 ： ( 1 ) 由于实行“一路一公司 的管理模式各条高速公路建成后，组建新的运营管 理公司，需要投入大量的资金进行管理队伍和营运人员的建设和购置设施设备，这种重 复的建设必然对高速公路管理有限资源造成浪费。 ( 2 ) 对于高速公路建设的快速增长，高速公路管理的人才明显不足，特别是既懂 专业技术又懂管理的人才更是缺少。这种局面必然会造成新建高速公路的运营管理水平 的下降，丽时，具有人才和管理优势的高速公路管理公司却不能充分发挥其辐射和带动 作用，有效的输出管理。 ( 3 ) 在高速公路内部也出现了多个利益主体各据一方，分散管理，独立行事的局 面，严重影响了路网的统一性，公路所特有的社会经济效能无法褥以充分发挥。特别是 一些地方的高速公路在同一路线上多个合资公司并存，互相独立，分段收费，造成主线 站设置过密，影响畅通。 现行的各地各行其是的高速公路管理模式，已与社会经济发展不相适应，使高速公 路的效益远没有褥到充分发挥。同时，为即将到来的智能运输设置了众多的障碍。因此， 我国必须尽快实施高速公路网络化管理，由各路公司独立收费过渡到路网环境下的联合 收费的方式，特别是在经济发达地区这个需求同渐强烈。 1 2 联网收费的概念及意义 联网收费是多条高速公路联成路网后，通过计算机管理和通信、网络、监控等先进 技术手段，对路网高速公路采取统一收费的管理方式，是提高公路通行效率和管理水平、 加快收费资金流通程度的重要手段【粥。 通过联网收费，可以更好的发挥高速公路的作用，使高速公路网的优势得到更好的 体现。如果每一条路都单独收费，势必造成收费站口过多，比如同一条路的不同分属区 段，必然要重复建收费站，使车辆停车次数增加，大大降低车辆行驶的平均速度，降低 了高速公路的通行效率。如果进行联网，则车辆即使跨区段行驶，也只需在出入口处停 车交费，分段计费毒计算机自动完成，无需驾驶员在恩一条商速公路上分段停车，运行 效率自然提高。 通过联网收费，可以更好的促进高科技手段的应用与发展。联网收费为高科技手段 的实际应用提供了很好的市场。虽然现在很多路都采用了较先进豹收费手段，如菲接触 i c 卡，甚至不停车收费系统，但只限于菜一条鼹是不够的，要将这些离新技术应用予熬 个路网，在不同区段、不同道路之问实现自动联合计费、自动进行财务分割，真正实现 自动化管理，充分展示这些现代科学技术强大的功能。有市场爿能有发展，联网收费这 个大市场对科学技术的发展具有强大的吸弓l 力，也必将促进离新技术的发展，如全球卫 星定位技术的应用等，将使联网收费步入最高境界，使其真陋成为智能交通系统( i t s ) 的一个组成部分。 通过联网收费，可以极大的提高管理水平和效率。因为无论采用多么高新的技术， 都必须有高水平的管理傲前提，只有这样彳麓充分发挥其应有的作用，实现既定强标。 联网后，变分散管理为集中统一管理，便于先进的管理手段的推广与实施。收费中心盛 接进行宏观控制、微观管理，提高了管理效率。收费行为不再是一站、一段的局部行为， 丽是整个路网的整体行为。各站、各路闯加强了楣互监督，可以进季亍直接的比较，有比 较才能有鉴别，有鉴别才能促进管理水平的提高。这就要求各站、所必须要加强管理， 提高管理水平，与整个路网的发展相一致，以确保业主的投资回报率。 通过联网收费，可以极大的降低运营费用，提高资金回收率。首先，联网后可以减 少一些囊于缝爨分属不同焉建的收费站，减少建设投资。其次，减少了收费及管理人员， 降低了运营成本。另外，由于管理水平的提高及运营费用的降低，必然带来资金回收率 的提高。 通过联网收费，可以在一定程度上减少环境污染，收到良好的社会效益。由于停车 交费次数的减少，带来停车、窟动弓| 起的尾气污染程度的降低。如果使用不停车交费系 统，汽车在高速公路网上行驶完全可以实现畅通无阻，尾气污染会大幅度降低，在现代 和将来的汽车时代里，由此产生的社会效益不容忽视。 总之，无论从哪方面分辑，联网收费都是嵩速公路收费的必壶之路，是科技发震与 经济发展的必然结采。实行联网收费也是贯彻公路法、优化高速公路投资和建设环 境的必要措施。通过联网收费，可以最大程度地减少收费流失、减少运营管理费用，使 道路变得更畅通。嗣对，联网收费系统建设和运行过程所产生的宝贵网络资源和信息资 源对提高高速公路收费管理水平、科学规划和决策路嚣建设及交通信息产监化等方面都 有十分重要的现实意义。 1 3 高速公路必然推行联网收费管理模式 我国高速公路联网收费工程建设滞后，严重影响了交通的社会形象和高速公路“高 速、高效、安全、快捷”优势的发挥，也严重影响了高速公路收费还贷和交通的可持续 2 发展。 交通部张春贤部长在全图交通厅局长会议上擐出：“现在，社会上对公路收费站点 多、影响通行效率和给使用者带来诸多不便，反映比较强烈。”；“我们要拿出加快公路 建设的决心和劲头，上下一条心，积极稳妥地解决主干线的联网收费问题，争取有所突 破。” 据统计，由于交通拥挤，人们每天消耗在上下班途中的时问比平时平均多了1 5 个 小时。同时，交通拥挤还导致商业车辆在交通运输中延误，增加了运输成本；交通事故 频发给社会、家庭造成了灾难性笼害，也严重影响了社会豁稳定。然而有限的土地和经 济条件的制约，使得道路建设不可能达到相对满意的通行能力，所以就需要在不扩张路 网规模的前提下，提高交通路网的通行能力。这就需要综合运用现代信息与通讯技术等 手段来提高交通运输的效率，智麓交通运输系统( i t s 技术) 在全球豹广泛应用就成为 了社会发展的历史必然【引。 美国、话欧和日本等发达国家为了解决交通拥挤问题，竞相投入大量资金和人力， 进行道路交通运输智能化的研究试验。美国是一个智能交通大国，不仅研究使用早，应 用广泛，而且相关的产晶先进性屠世界前列。f t 本政府在i t s 领域也投入了大量的资金， 并在政策等方面予以扶持，通过歼发i t s 产业推动日本经济发展。欧洲的i t s 应用主要 在开发先进的旅行信息系统、车辆控制系统、商业车辆运行系统、电子收费系统等方面， 其整体水乎也处在世界先进行列。除了美、鼹、欧洲等国外，新兴的工业国家和发展中 国家也开始了i t s 的全面开发和研究。如韩国由交通部牵头制定了i t s 框架结构和发展 计划，新加坡已经在全国开始推行不停车电子收费。i t s 在交通运输方面的应用在全球 范圈肉已成为趋势列。 “十五”期间，我国智能运输系统进入了新的发展阶段，i t s 领域标准及检测技术的 提高，满足了i t s 应用系统区域兼容性需要，并为系统建设、设备选取、企业研发提供 技术引导，为速域联网收费的成功实施奠定了基础。僵高速公路联网收费工程建设的滞 后，已严重影响了交通的社会形象和高速公路“高速、高效、安全、快捷”优势的发挥， 也严重影响了高速公路收费还贷和交通的可持续发展。 联网收费工程降低营运成本随着经济的发展，人民群众生活水平的提高，现行的高 速公路收费方式以及低效率的营运管理和低水平的服务已跟不上时代发展的步伐。用现 代通信技术、计算机技术、控制技术、图像处理等高新技术改造传统交通运输管理方式， 提高管理水平和服务质量，是时代发展的要求和必然趋势。 髫翁，大部分高速公路出不圊的公司独立经营，都要设置封闭的收费管理设施，因 而出现各自设站、站台林立、同址两站的情况，使得驶入高速公路的车辆不得不多次停 车缴费，给旅客出行、货物运输带来诸多不便，影响高速公路的通行能力。“高速公路 联网收费系统”作为一种先进的收费管理系统，它的成功实施，将大大提高离速公路遂 行能力。 联网收费就是通过建立统一的收费网络，将两条以上属于不同投资者的高速公路的 计算机收费系统通过高速公路专蠲的通信网络联起来，中间不设主线收费站，统一收费， 按不同路段分帐的收费管理模式。实行联网收费是贯彻公路法优化高速公路投资和 建设环境必要的技术措施，丽通过减少主线收费站，可以降低收费基础设施的投资，减 少运行管理费用，使道路变得更加畅通。同时，联潮浚费系统建设和运行过程中新产生 的宝贵网络资源和信息资源对提高高速公路收费管理水平，科学规划和决策路网建设以 及交通信息产业化方面有着十分重大的现实意义。 1 。4 联网收费的基本原关l 与一般要求 实施联网收费最根本的问题是收益问题，这是一切工作的中心，也是实现联网收赞 的关键。由于每条高速公路的投资主体和投资渠道不同，或出不同的交通主管部门组织 修建，实施联潮收费后，要保证每个业主的剩益，就登须有一个公认的、共同遵守的 原则为基础。 首先是收费联网原则，即车辆在路网内只需在出口一次交费，按车辆行驶的路段分 别计费，由清分中心进行清分，可以采取逐车分配的方法，亦可根据交通量按比例分成。 此原燹| j 澄在改变各业主独立收费的形式，实现囊正意义土的联网收费，是联网收费的最 基本原则。 其次是统一原则，即统一收费、统一清分、统一管理的原则。实施联网收费后，收 费规构、清分机构、管理机构等都应该是独立予各韭主之外的、对所有业主负责的经济 实体，在整个路网内实旋统一收费、统一清算、统一管理。这原则既是公平、公正收 费的体现，也是提高管理水平、提高收费和通行效率的需要。 第三，联合监管原则，即由投资或交通主管各方组成监察、管理机构( 如委员会) ， 对收费行为全过程进行监管，保涯业主剥益不受损失，防止收费舞弊及票款流失，同时 对收费方式的选择、收费标准的确定及设备设施的投资等具有决定权。遮一原则是取得 业主们的充分信任、解决纠纷、确保通行费公证合理清分的必要条件。 第翻，务实原则，即根据我国国情和本地实际，合理选择联网收费和管理模式。任 何事情都不能脱离客观现实，否则就会适得其反，收不到应有的效采。联网收费涉及到 收费方式、收费制式、收费介质的选择及清分方式的确定等问题，存在着先进性与经济 实用性之间的矛盾，务实原则要求综合考虑社会环境、经济实力与收费效果，制定切实 可行的收费方案，确保社会环境改善、交通效率提高、投资豳收加快。僵阕时也要兼顾 长远发展的需要，避免重复建设，目标应是全国联网收费。 上述联网收费的四项基本原则是维系联网收费的基本条件，在此基础上，提出联网 收费的一般要求： ： l 。统一收费标准。 内于在路网内实旋统一收费，有关车型、车类、编号、费率等标准应统一，即便于 通行费的联网征收与清分，也可简化收费软件的编制。 2 统一收费票据。 联网收费、统一管理，要求必须统一收费票据格式、编号等，统一印制、发行、管 理，统一收费业务流程，避免各种舞弊、违规行为的发生。 毒 3 使用统一的技术标准和收费软件。 联网收费系统必须建立在统一的技术标准和规范的基础上，尤其是通信及网络系统 的技术标准和规范的统一。收费软件也应该使用统一的应用软件，减少由于软件设计的 离散性而给网络带来的不安全性和不可靠性。只有符合这个要求，才能够真正实现集中 统一的网络管理。 4 按照“准确、公j 下、高效”的要求，进行通行费的清算和拆分，收费数据必须 确保完整性、准确性、真实性、可靠性和一致性，采取必要的安全防护措施，防止收费 数据的非法篡改和窃取。 应该说，涉及到联网收费的问题很多，上述原则和要求只是实现联网收费、维系网 络运转的最基本条件。联网时，还要考虑采用什么样的技术和产品、网络建设与开发问 题、国产化问题、车型分类方法问题，等等，在不同的时期、不同的经济条件、不同的 社会环境下，会有不同的选择，但都应服从上述基本原则和一般要求，这样才能保证联 网收费顺利、健康地发展，以更好的服务于我国的公路交通事业。 1 5 本文的主要工作 综上所述，联网收费系统的建设需要一个功能强大的、先进的系统开发平台，本课 题的主要研究任务是基于j 2 e e 的联网收费系统模型的若干关键技术。在运用j 2 e e 平台 开发联网收费系统过程中，有许多问题需要解决，如基于j 2 e e 的联网收费系统的总体 架构，系统的逻辑结构，系统的软件结构，结算中心收费中心的结构设计，收费站的结 构设计，收费车道的结构设计，数据通信与传输方案，数据库及数据访问技术方案，系 统的优化策略，系统的安全策略等。 由于论文篇幅有限，本文就基于j 2 e e 的联网收费系统的总体架构、系统的结构、 结算中心、数据库及数据访问技术、系统的优化策略和安全策略等主要的关键技术进行 研究和探讨。 本文的结构大致如下： 第一章为绪论，本章主要介绍目前高速公路收费管理现状、联网收费的概念及意义， 分析了联网收费系统的重要性，给出了联网收费的基本原则与一般要求，并对论文章节 安排进行了说明。 第二章为系统开发平台分析，本章分别介绍了当前流行的两大开发平台一n e t 平台 和j 2 e e 平台，对两大平台进行了分析的比较，总结了j 2 e e 技术在联网收费系统中运用 的优势。并介绍了j 2 e e 应用体系结构、j 2 e e 组件、j 2 e e 容器、j 2 e e 服务和j 2 e e 企 业应用开发模型。 第三章为联网收费系统总体结构设计，本章分析了系统体系结构和联网收费系统的 构架设计原则，进行了联网收费系统的逻辑结构设计，联网收费系统的逻辑结构设计， 最后进行了联网收费系统的总体结构设计。 第四章为收费结算中心设计，本章进行了数据传输方式设计，收费相关设计，结算 相关设计，校核设计。 第五章为数据库子系统及数据访问，本章首先对联网收费系统进行了数据分析，介 绍了几种常用数据库系统的比较，然后进行了联网收费系统采用数据库的选择，最后分 析了j 2 e e 数据访问解决方案、数据访问技术和数据访问对象( d a o ) 模式。 第六章为系统性能和安全策略优化问题。本章首先对性能优化策略进行了分析，给 出了传统的性能优化策略和系统缓存策略，然后对安全策略进行了分析，给出了传统的 安全策略和基于j a v a 的安全策略。 6 第二章系统开发平台分析 分布式多层b s 构架克服了c s 结构和局域网为中心、系统难以扩展、维护成本高、 软件移植性差等缺点，它把表示逻辑、业务逻辑、数据库等操作分离丌来，各层相对独 立。这种多层分布式计算模型( m u l t i t i e r dd i s t r i b u t e dm o d e l ) 适应了企业应用的发展要 求，使企业计算具有良好的可扩展性、可靠性、稳定性、安全性等特点。同时，通过组 件( c o m p o n e n t ) 技术的使用，缩短了系统开发的周期和降低了丌发成本，大大降低了 企业应用系统丌发的复杂度。当前可以使用的、具有一定竞争能力的用来开发分布式多 层体系结构的应用程序的中间件技术包括：n e t 和j 2 e e 二大主流的组件模型。 2 1j 2 e e 平台与n e t 平台的比较 2 1 1 n e t 平台 n e t 是微软公司提出的一种分布式运算框架。2 0 0 2 年，微软公司正式发布n e t f r a m e w o r k 和v i s u a ls t u d i o n e t 开发环境。从此，企业软件开发领域的版图发生了很大 的变化。因为晚于j 2 e e 出生，n e t 在诞生之初就吸收了很多j 2 e e 优秀的地方，一一个 重要的特点就是它也有一个“无关性”。和j 2 e e 的平台无关性不同，m i c r o s o f t 的n e t 平台是一个强调多语言间交互的通用运行环境，这样的环境为w e b 服务端应用提供了 一个支持多种语言的、通用的运行平台。 n e t 平台上拥有两个核心模块：c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ( c l r ，通用语言运行 时) 和n e tf r a m e w o r k 类库。c l r 是一个软件引擎，是n e t 的虚拟机，用来加载应用 程序，确认它们可以没有错误地运行，并进行相应的安全许可验证，执行应用程序，它 是n e t 语言无关性的根本所在。 n e tf r a m e w o r k 类库则向程序员提供软件组件，来编写在c l r 控制下运行的代码， 它们按照单一有序的分级组织提供了一个庞大的功能集，包括从文件系统到对x m l 功 能的网访问的每一样功能。该类库为开发提供了三种基本编程模板：基于a s p n e t 的 w e b 表单应用、基于a s p n e t 的w e b 服务应用和基于传统g u i 交互的w i n d o w s 应用。 可以说，n e t 平台自一诞生开始就深深地打上了w e bs e r v i c e 技术的烙印。它完整 的w e b 服务和s o a p 支持，它对x m lw e b 的良好的契合度，灵活的面向对象的a s r n e t 技术，简洁的部署方式，以及易于c c + + 、v b 甚至j a v a 程序员转型学习的特点，成为n e t 与j 2 e e 并争天下的有力武器。 2 1 2j 2 e e 平台 j 2 e e 平台( j a v a2p l a t f o r me n t e r p r i s ee d i t i o n ) 是s u nm i c r o s y s t e m s 推出的基于j a v a 语言并得到广泛应用的企业级计算平台。j 2 e e 实质是一个分布式的服务器应用程序设 计环境，它提供了基于组件的、以服务器为中心的多层应用体系结构，为w e b 应用系 统提供了一个具有高度的可移植性和兼容性的平台【5 】。j 2 e e 的多层体系结构的设计特点 极大地简化了开发、配置和维护企业应用的过程，它最大的优点就在于将企业的业务逻 7 辑同系统服务和用户接口分开，并放置在它们的中| 日j 层中。它提供了一系列的底层服务， 如事务管理、缓冲池等，使开发者能够将精力集中于企业的业务逻辑，而无需过多关注 与业务逻辑不太相关的系统环境。由于采用多层结构，系统中同时会有多台服务器在工 作，这样不仅能提高系统的整体运行效率，而且一旦某一台服务器出现故障，应用程序 将会自动转移到另一台服务器上接着运行，这就有效地保障了系统整体运行的可靠性。 j 2 e e 由一整套服务、应用程序接口和协议构成，它对开发基于w e b 的多层应用提 供了功能支持。j 2 e e 使用多层的分布式应用模型，应用逻辑按功能划分为组件，各应 用组件则根据他们所在的层分布在不同的机器上。多层化应用能够为每种服务提供独立 的层，以下是j 2 e e 典型四层结构：客户机层：支持浏览器、应用程序等多种客户机 类型；服务器w e b 层：在显示层中通过w e b 容器或组件服务器支持客户机服务； 业务逻辑层：通过e j b 容器提供各种商业逻辑服务；企业信息系统层：提供j d b c j t s 等技术支持对企业信息系统的访问。 j 2 e e 的最新版本是j 2 e e l 4 ，核心技术包括：j s p 2 0 ，s e r v l e t 2 4 ，e j b 3 0 和j d b c 3 0 等。j 2 e e 容器和技术构成了体系框架，从而满足无需太多费用而又需要高可用性、高 可靠性以及可扩展性应用的需求。通过提供统一的开发平台，j 2 e e 降低了丌发多层应 用的费用和复杂度，同时对现有应用程序集成提供了强有力的支持；并且有良好的向导 支持打包和部署应用，添加目录支持，增强安全机制；提高性能。 2 1 3j 2 e e 与n e t 性能对比 m i c r o s o f t n e t 与s u nj 2 e e 是目前企业w e bs e r v i c e s 平台市场上两个最重要的应用 框架( a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k ) 。它们都在针对分布式n t i e r 应用的设计、集成、性能、 安全性和可靠性等诸多方面，为用户提供了总体的指南和规范。基于这些指南和规范， 技术提供商提供了相应的平台、工具和编程环境。在具体的应用框架中，包括了针对应 用的表现层服务、服务器端进程、会话管理、商业逻辑框架、应用数据缓存、应用逻辑、 持久化性、事务、安全和同志服务等内容。 作为彼此竞争的应用平台，j 2 e e 和n e t 开发平台在目标和体系结构上极其相似， 但在实现上又完全不同。平台的体系架构是支撑平台的基础，平台各方面的性能也会因 平台架构实现的不同而有差异。 1 厂商的支持 j 2 e e 是由s u n 公司主导、各厂商共同发起的、并得到广泛认可的工业标准。由于 在j 2 e e 规范制定阶段让供应商充分参与，吸收了他们在企业计算领域多年来的成熟经 验，所以现在已有几十个不同的服务器端平台支持j 2 e e 规范，赢得了大量厂商的支持。 与此相比，n e t 则是由微软单独制定并完成的。客户若是选择了这种没有得到业 界广泛支持的专有架构，可能面临着局限于某个供应商的技术实现上的风险。但是 从n e t 推出以后几年内的迅猛发展速度来看，它也正凭借其平台优势逐渐赢得越来越 大的市场份额【6 j 。 2 类似的平台基础构造 一个平台往往会在语言编译、代码执行、编程支持等基础构造方面，对平台的可用 性、生产性、移植性等因素产生重要的影响，这也是评判一个平台足否适合特定应用的 重要依据。j 2 e e 和n e t 两个平台底层的执行引擎都源于虚拟机。在n e t 和j 2 e e 平台 上，程序的编译都经过两个类似的过程。 n e t 首先指定高级语言编译器将c 撑( 或其它n e t 语言) 翻译成中间语言i l ( i n t e r m e d i a t el a n g u a g e ) 。在执行时，中间语言被即时编译器j l t ( j u s t i n t i m e ) 编译 成特定平台的二进制代码，完成各自语言的指令功能。n e t 在中间语言设计时，通盘 考虑了多个主流高级语言，在这一层面实现了n e t 平台的跨语言承诺。鉴于m i c r o s o r 在代码上的优化功底( 专注于自己的平台) ，n e t 代码的执行速度较之j a v a 有明显的优 势是不争的事实。 j 2 e e 则指定高级语言编译器将j a v a 语言翻译成字节码( b y t ec o d e ) ，然后由j v m 根据不同的操作系统，编译成相应的该操作系统能识别的机器码。因此，采用j 2 e e 技 术的应用程序能实现跨平台性。 3 相同的三层多层体系 基于三层多层分柿式计算结构已毋庸置疑地成为当今企业应用的主流模式，也是两 个平台较量的着力点。 在客户端，表示层负责用户与系统的交互。对于不同的处理要求，n e t 和j 2 e e 都 提出了基于桌面的应用程序和基于浏览器的w 曲应用的开发组件：j a v aa p p l i c a t i o n 与 w i n d o w sf o r m ，j a v as e r v l e t j s p 与a s p n e t 。它们双双形成特角之势。w i n d o w sf o r m 依赖m i c r o s o f t 桌面系统的天然优势，不管在交互速度还是在界面的表现性能上，都较 j a v aa p p l i c a t i o n 稍胜一筹。 s e r v l e t j s p 与a s p n e t 是目前企业在“瘦客户端”应用的重点，两者都基于h t t p 请求响应模型，通过h t m l 浏览器页面完成用户交互。虽然a s p n e t 声称，在底层通 过编译执行获得了相当高的处理速度，以及服务器方控件的浏览器自适应能力，但目前 并没有这方面的硬性数据，很难据此而论高下。在缓存、状态优化等方面两者可谓旗鼓 相当。 在中间层，分布式业务组件负责企业应用的商业逻辑部署。由于这些业务组件经常 负责处理数据库连接、网络资源、线程等高昂的资源，所以一直是三层多层架构的关键 和企业应用的核心。j 2 e e 的e j b 是一个成熟的、得到业界广泛支持的大型企业级组件 框架，而n e t 组件则建立在c o m + 服务之上。两者在组件与操作系统的交互、客户端 资源共享等方面都有很好的支持。 j 在后端数据层，两个平台都为数据库连接量身定做了一套数据存取模型：j 2 e e 的 j d b c 和n e t 的a d o n e t 。它们在支持传统s q l 数据源的同时，也都支持新型的x m l 数据源。这方面由于更多地涉及到具体的数据库产品，很难说清哪种数据模型更有优势。 4 不同的移植、性能和扩展 j 2 e e 的吸引力在于它的跨平台性。借助于j v m 技术，源代码编译形成字节码，可 以不经修改运行在不同的j v m ，从而实现了异构平台的无缝集成，这是j 2 e e 平台相 较n e t 平台的最大优势。而n e t 仅限于运行在w i n d o w s 平台上。为了吸引更多的开发 9 者和鼓励广大企业厂商转到n e t 平台，但微软实现了称为c l r 的虚拟机，应用程序可 以通过托管代码技术编译成中间代码、在虚拟机上运行，使n e t 也具备了跨平台的可 能。然而，n e t 的跨平台特性仍主要体现在支持多种丌发语言上，v b n e t 、c # 、c + + 等都能被编译成相同的中间代码，从而实现不同语言协同开发，这也从开发的角度实现 了跨平台的理念。此外，n e t 还实现了架构在h t t p 等应用层协议基础上的w e bs e r v i c e 技术标准，在运行上实现了跨平台性。 5 动念语言支持 n e t 通用语言运行库( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ) 将被扩展以加入对于动念语言 特性的附加支持，同时也会增加供语言创建者使用的框架组件。微软希望新的特性和现 存的i r o n p y t h o n 源代码( 作为一种参考实现) 能够鼓励开发人员将其他流行的动态语言 带到n e t 平台上。目前几种常用的动念语言特性已被加入n e t 2 0 中，其中较突出的是 轻量代码生成和d y n a m i c m e t h o d 方法。 s u n 则一直在努力改善动态语言支持，并计划在j a v a 标准版第6 版中包含一个 j a v a s c r i p t 实现。为了简化j a v a 虚拟机上的动态语言开发，s u n 已提交了j s r ( j a v a s p e c i f i c a t i o nr e q u e s t ) ，描述了一种叫做i n v o k e d y n a m i ( 意为“被动态调用的”) 的新的字节码操作。虽然已经有几种动态语言能够在j a v a 虚拟机上使用，包括j r u b y 和j y t h o n ，但新的特性仍很重要，因为它们将简化动态语言的开发过程并扩大其可存取 的功能范围。动态元编程是一个特别激动人心的特性，在各领域特定语言的设计 ( d o m a i n s p e c i f i cl a n g u a g ed e s i g n ) 方面有很大潜力1 6 l 。 表2 1 是j 2 e e 与n e t 性能和对分布式技术的支持两个方面的比较。 表2 1j 2 e e 与n e t 性能和对分布式技术比较表 类别项目 j 2 e en e t 易用性 幸幸 幸| 宰 扩展能力 木水+ 多平台支持 枣木书奉 奎 多语言支持 木 宰宰幸孛 性能可靠性 木木宰 + 书 可管理性 丰木乖卡幸 重用性 木木拳番幸奉 负载平衡 木水木木 枣 开放标准 木木木幸宰奉 c o r b a支持不支持 r m l支持不支持 珂万仲a 仪 c o m + 不支持 支持 术的支持 x m l支持不支持 s o a p 支持 支持 总之，m i c r o s o f t n e t 与s u nj 2 e e 是目前企业w e bs e r v i c e s 平台市场上两个最重要 的应用框架( a p p l i c a t i o nf r a m e w o r k ) 。它们都在针对分布式n t i e r 应用的设计、集成、 性能、安全性和可靠性等诸多方面，为用户提供了总体的指南。 1 0 从对比中可知，这两项技术各有各的优势。n e t 的主要优势在于其多语言性，以 及它的执行效率比较高。j 2 e e 的主要优势在于其跨平台性。我们知道，网络教学系统 需要很高的稳定性与安全性，需要支持大量客户并行访问。此时，客户可能选择u n i x 或l i n u x 操作系统而非w i n d o w sn t 。在这种情况下，由于n e t 尚未能实现其跨平台的 承诺，j 2 e e 几乎成了惟一的选择，执行效率的比较也就没有多大意义。 而且，虽然n e t 中的有些技术( 比如s o a p ) 是公开的机制，但它的核心技术都不 公开。j 2 e e 的所有标准都是公开的。许多厂商都可提供兼容的产品和开发工具。 因此，本系统选择j 2 e e 技术。采用j 2 e e 能很好地实现安全性与可扩展性，而且， 所有e j b 容器都提供对事务和e j b 组件的生命周期管理的自动化支持。对于大型的网 络应用程序，采用j 2 e e 技术是一个很好的选择。 2 1 4j 2 e e 技术在联网收费系统运用中的优势 收费管理系统对于安全性、可扩展性、快速开发等要求非常高，在对外数据交换时 要求提供对标准数据格式x m l 的支持。系统采用基于j 2 e e 平台的瘦客户端( 浏览器) 月艮务器( b s ) 模式，目的是利用j 2 e e 成熟的技术规范、安全的开发体系，其优异性 能如下： ( 1 ) 安全性：j a v a 验证和授权服务( j a a s ) 为j 2 e e 平台提供了用户身份验证、 特权管理和证书验证的框架和标准a p i 。 ( 2 ) 可扩展性：e j b 封装的业务逻辑对应用是透明的，因此对局部进行扩展和修 改不会影响系统其它部分的正常运行。 ( 3 ) 快速开发：复杂的商业逻辑以组件形式部署在e j bs e r v e r 中，e j bs e r v e r 集 成的组件命名服务可以使组件位置透明化，简化了组件的部署和维护，使开发过程易于 分工，加快开发速度。 ( 4 ) x m l 数据交换的支持：j 2 e e 平台全面支持x m l ，充分利用x m l 平台独立 性和j 2 e e 平台独立性，建立有效的数据交换平台。 采用j 2 e e 平台构建收费管理系统，可以利用e j b 、j a v a b e a n 与数据库连接、后台 处理、商业逻辑等需要重复使用的功能封装成独立的组件，供j s p 页面、s e r v l e t 调用； 并利用s e r v l e t 服务器端编程能力强的优点，控制系统流程和处理后台事务【5 j 。系统有如 下优点： ( 1 ) 利用面向组件程序设计的思想，提高软件的重用性，节省丌发时间。 ( 2 ) 表现逻辑和商业逻辑、流程控制和后台处理分开，增加了程序的可读性、健 壮性。 ( 3 ) 不同合作伙伴之间可以约定规范的服务接口，便于实现系统间的信息共享与 交互。 基于以上研究与分析：研究j 2 e e 各种技术与开发方法，合理利用j 2 e e 框架构建管 理信息系统具有良好的实用价值。 2 2j 2 e e 应用体系结构 自从1 9 9 5 年3 月阀世以来，j