基于Java的高校学生工作系统的设计与实现(论文+源码)

摘要
本系统为高校学生工作管理系统，系统能够为高校提供便捷的学生信息管理功能。该系统采用 Java 语言编写，系统采用MVC架构进行设计，通过Servlet和JSP等技术实现前后端数据交互和页面呈现；采用 Mysql作为后台数据库，实现对学生学籍信息的增删改查以及成绩的增删改查等操作；使用shiro作为安全框架，验证用户，实现用户授权和加密；使用Mybatis来操作数据库，使用redis作为缓存框架；本系统运用了SSM框架实现前后端分离。系统主要实现的功能有用户管理，课程管理，班级管理，成绩管理和选课管理等。学生可以进行课程选择，进行成绩查询，教师可以查看学生所选课程以及对所任课程进行考评结课，管理员可以对用户进行增删改查，进行选课设置，对各类用户进行管理。该系统经过测试，有效地解决了用户的问题，满足了用户的需求，并提供足够的功能。系统界面友好、操作简单，有一定的应用价值。
关键字： Java技术； Mysql数据库；学生工作管理系统

ABSTRACT
This system is a student work management system for universities, which can provide convenient student information management functions for universities. The system is written in Java language and designed using MVC architecture. It achieves front-end and back-end data interaction and page presentation through technologies such as Servlet and JSP; Using MySQL as the backend database to achieve operations such as adding, deleting, and modifying student registration information, as well as adding, deleting, and modifying grades; Using Shiro as a security framework to authenticate users, achieve user authorization and encryption; Use Mybatis to operate the database and Redis as the caching framework; This system utilizes the SSM framework to achieve front-end and back-end separation. The main functions implemented by the system include user management, course management, class management, grade management, and course selection management. Students can choose courses and query grades. Teachers can view the courses selected by students and evaluate and complete the courses. Administrators can add, delete, modify, and check users, set course selection settings, and manage various types of users. The system has been tested and effectively solved user problems, met user needs, and provided sufficient functionality. The system has a friendly interface, simple operation, and certain application value.
Key Words：Java;Mysql; student work management system

目录
第1章引言
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 研究意义
第2章关键技术介绍
2.1 Java语言
2.2 MySQL数据库
2.3 Tomcat
2.4 Mybatis
2.5 数据并发控制技术
第3章系统分析
3.1 系统设计目标
3.2可行性分析
3.2.1 技术可行性分析
3.2.2 经济可行性分析
3.2.3 操作可行性分析
3.3 需求分析
3.4 系统功能用例分析
第4章系统设计
4.1 系统功能结构设计
4.2 系统功能模块设计
4.2.1 登录模块设计
4.2.2 学生信息管理模块设计
4.2.3 班级信息管理模块设计
4.2.4 教师信息管理模块设计
4.2.5 课程信息管理模块设计
4.2.6 成绩信息管理模块设计
4.2.7 选课信息管理模块设计
4.3 数据库设计
4.3.1 概念结构设计
4.3.2 逻辑结构设计
第5章系统实现
5.1 用户注册
5.2 用户登录
5.3 学生课程查询
5.4 学生选课
5.5 学生成绩查询
5.6 教师查看选课情况
5.7 教师录入分数
5.8 用户管理
5.9 角色管理与权限管理
5.10 课程管理
5.11 班级管理
5.12 管理员课程管理
第6章系统测试
6.1 测试目的
6.2 测试技术
6.3 测试用例
结论
7.1 全文总结
7.2 展望
参考文献
致谢

第1章引言
1.1 研究背景
随着教育现代化的不断推进，学生管理工作日趋复杂，传统的手工管理方式已经无法满足现代化管理的需要。为了更好地解决学校在管理学生中的不便捷，管理不明确的问题，高校学生工作管理系统作为辅助学校进行管理的工具而诞生。
高校学生工作管理系统是一种基于计算机程序而来的辅助工具，目标是为了促进大学生成才。它可以对学生进行全面、系统、实时的管理，包括学生档案管理、成绩管理、课程管理、教师管理等方面，实现了信息的共享、便捷和高效。高校学生工作管理系统可以提高学生管理的科学化、规范化和现代化水平，为学校的教育教学工作提供有力的信息支持。
随着网络技术的飞速发展，高校学生工作管理系统已经成为现代化学校的一项基础性工作，它在学生管理中发挥着越来越重要的作用。同时，高校学生工作管理系统的需求也不断增加，如今已经成为学校信息化建设的重要组成部分。
1.2 国内外研究现状
高校学生工作管理系统是高校管理的重要环节之一。2013，窦传海在《基于S2SH高校学生工作管理系统的设计与实现》中运用Struts+Spring+Hibernate和多层架构模式，实现支持未来用户增加的需求；2019年王东新《基于Apache学生工作管理系统的设计及应用》发挥SecuriTyManager框架作用，以它特有的安全机制实现对用户的权限管理。Apache可以根据用户需求的改变，具有针对性的调用出相应用户需求的数据源。2015年，刘钊勇《基于ASP.NET高职学生工作管理系统》，基于ASP.NET技术和工作流技术，采用B/S架构模式，到达数据共享，管理自动的目的。
国外高校一般具有较大规模的技术团队，而国内信息化起步比较晚，国外采用生物识别等功能；借助互联网技术进行校园信息的互联互通。2010年Patel在《Development of an innovative VoIP Student Attendance Recording Application》运用Cisco呼叫管理器，NET框架；XML，为BHI的管理提供一种经济、高效和安全的方式来记录和检索学生出勤数据。2018年，S Srikajan，U Vithusha等在《A THEORETICAL APPROACH OF BIOMETRICS BASED STUDENT MANAGEMENT》中，将生物认证技术运用到了系统里，利用C#技术进行开发，Net和MYSQL数据库，对学生指纹及面部进行识别，得知学生进出校门和返校情况。
1.3 研究意义
1、提高学校管理效率
高校学生工作管理系统可以将学校信息化，实现信息共享、数据整合，提高学校的管理效率。通过统一管理学生成绩、选课等群众化的工作，可以避免过多的纸质文件、繁琐的手工操作，以及信息不流通的情况，从而提高管理工作的效率。
2、提高学生管理的科学化程度
高校学生工作管理系统可以通过数据分析、数学模型等方式，深入分析学生的学习行为和特点，为学校提供科学的管理决策，促进学生的全面发展。
3、促进学生素质教育
高校学生工作管理系统可以为学校提供实时的学生数据信息，对于学生的行为、成绩等都进行全方位的监管，挖掘学生的潜在能力，同时能够为学生提供更为精准的学习信息，辅助学校进行素质教育。
4、提高学校的信息安全性
高校学生工作管理系统可以将学校的学生信息进行集中管理，防止泄露甚至丢失。同时为一些重要的业务隔离出相应的权限，从而保护学校的信息，提高学校的信息安全性。

第2章关键技术介绍
2.1 Java语言
Java是一种高级编程语言，Java程序可以在任何安装了Java虚拟机（JVM）的计算机上运行，而不需要修改代码。Java的特点包括：安全性、可靠性、许多大型软件公司都在使用Java开发软件，包括Oracle、IBM和谷歌。
2.2 MySQL数据库
MySQL数据库采用GNU General Public License授权，可以免费下载、复制、使用、修改和发布。MySQL采用了多线程架构，在高并发情况下，性能表现稳定，能够很好地处理大量数据的读写请求。MySQL提供了完善的数据备份和恢复机制，数据库的主从同步和数据分区机制使其能够很好地应对系统升级、数据灾备和负载均衡等问题。MySQL具有简单易用的管理工具和清晰易懂的文档，大大降低了管理员的维护成本。MySQL支持SQL语言，可以执行多种查询、操作和聚合操作，可以通过插件来扩展其功能，满足不同的应用需求。支持在多种操作系统上运行，包括Linux、Unix、Windows、Mac等。MySQL是开源数据库领域的老兵，拥有庞大的用户基础和支持者，具有稳定的发展方向和生态环境。
2.3 Tomcat
Tomcat是由Apache软件基金会开发的开源web服务器，用于运行Java servlet和JavaServer Pages (JSP)。它既充当Java servlet容器，又充当web服务器，用于部署基于Java的web应用程序。Tomcat是用Java编写的，支持Java EE(企业版)规范。它广泛用于企业应用程序，并提供了几个特性，包括可扩展和安全的web应用程序、集群、会话管理和HTTPS支持。Tomcat是高度可配置的，并且可以定制以满足个人需求。
2.4 Mybatis
灵活：Mybatis是一种非侵入式的持久化框架，可以轻松地集成到各种Java应用程序中，支持多种数据源的访问。
易用：Mybatis使用简单的XML或注解配置，以及直观的SQL语句映射，开发人员可以轻松地编写和维护数据访问层。
易于优化：Mybatis提供了灵活的SQL语句设计以及多种缓存机制，可以优化查询性能和减少数据库访问的开销。
易于整合：Mybatis可以与各种依赖注入框架、Web框架和数据库连接池集成，提高应用程序的可维护性和可扩展性。
易于调试：Mybatis的SQL语句与Java代码分离，可以在运行时查看实际执行的SQL和参数，方便进行问题调试与性能优化。
易于扩展：Mybatis提供了插件机制，可以方便地扩展和定制框架的功能。
2.5 数据并发控制技术
锁定：通过锁定某个资源，只允许一个用户访问，直到该用户完成操作并释放资源，其他用户才能访问。在Java中，可以使用synchronized关键字和ReentrantLock类来实现锁定。
乐观锁：利用版本号或时间戳进行控制，当多个用户同时访问同一数据时，系统会比较各自的版本号或时间戳，判断是否有冲突。如果发现冲突，则系统会返回错误信息，用户需要重新尝试。
MVCC(Multi-Version Concurrency Control)：在MVCC中，每个事务都可以看到一个版本的数据，事务对于数据的修改并不会影响其他事务的访问。当出现并发访问时，系统可以通过历史版本的数据来解决冲突，并保证数据的一致性和正确性。
针对数据冗余问题，可以使用主从复制和分片技术来实现。主从复制是指将数据分布在多个服务器上，并通过复制技术保证数据的一致性和可靠性。分片是指将数据分割成多个部分，每个部分可以分布在不同的服务器上。分片可以提高数据的查询性能和扩展性，同时也可以降低单个数据节点的故障风险。

第3章系统分析
3.1 系统设计目标
针对高校实际应用需求，提出合理的设计方案，设计了高校学生工作管理系统，解决了学生信息时的耗时耗力问题，使教师和学生都能够体验到高校学生工作管理系统的高效和便捷。
3.2可行性分析
3.2.1 技术可行性分析
技术可行性分析是评估一个技术方案的可行性和可实施性的过程。它是在确定设计和开发解决方案的技术方面时进行的一项调查，可以帮助确定项目的成本效益和风险。根据预算及资源和时间限制，本系统采用Java语言进行开发，Java语言面向对象，将设计方案中的问题抽象成学生、教师等具象化的对象来解决问题。可以对本系统的数据进行良好的封装，Java可以对不想被访问的数据进行良好的隐藏，具备平台无关性，可移植，更加可靠与安全，具备多线程支持，进行网络交互更容易。它支持本系统的Ｂ/S模式。
3.2.2 经济可行性分析
经济可行性分析是对系统开发的经济成本和经济效益全面剖析，探究是否具备经济利润，以确定系统的开发是否值得。本系统几乎没有任何经济成本。开发效益方面，本系统一旦开发成功并且面向社会，就会让大多数的学生教师体会到便利办公的乐趣，随之促进提高本系统的使用率和经济利润，所以在经济方面，对于零成本开发且高利润的学生管理系统是可行的。
3.2.3 操作可行性分析
Java语言是流行很久的开发语言，人们对其开发的软件系统都已经能够熟练地操作使用，并且，由于本系统采用了效率更好，代码更简洁的SSM框架，所以在开发时也会减少许多代码冗余的问题。本系统主要面向对象是学生和老师，那么就需要系统简洁明了，便于办公，恰好本系统能够满足此需求，所以在操作方面是可行的。
3.3 需求分析
用户可以进行注册登录，未登录过的用户可以进行注册，管理员和老师可以设置课程，管理员对学校相关人员发布各自公告信息。学生可以在学生端进行选课，查看自己的成绩，教师可以在教师端查看所任课程的选课情况，对学生成绩进行录入，对所任的课程进行结课等操作。
3.4 系统功能用例分析
进行需求分析和系统设计，包括数据库表结构、系统架构等方面的设计，避免后期大幅度修改。同时，在开发和测试过程中需要有代码审查、测试用例编写等工作，确保代码质量。此外，还可依托第三方工具和组件，例如加密算法工具包、代码性能调优工具等，提高开发效率和代码质量。
系统设计的用户角色有：学生，教师，管理员。学生主要完成的功能包括注册登录、个人基本信息查看与修改、选择课程、查看选课信息、查看课程成绩信息等。
学生功能用例图如图3.1所示。

图3.1 学生功能用例图
教师完成的主要功能包括注册登录、个人基本信息查看与修改、选择课程、查看选课信息、课程成绩打分、学生管理、班级管理等。
教师功能用例图如图3.2所示：

图3.2 教师功能用例图
管理员完成的主要功能包括注册登录、个人基本信息查看与修改、课程管理（课程的增删改查）、选课信息管理、课程成绩管理、学生管理、教师管理、用户管理、班级管理、系统管理等。
管理员功能用例图如图3.3所示。

图3.3 管理员功能用例图