基于Java技术的实时移动学习系统的研究与实现.pdf

信息化教育基于Java 技术的实时移动学习系统的研究与实现新潮电子第2 0 期（总第5 5 1期）孔娅妮（四川化工职业技术学院，四川泸州摘要：实时移动学习是近年来智慧教学发展的一个方向，并且随着5 G网络的推广，无线带宽已经能够对人们实时移动学习的需求满足，同时Java技术、移动设备、智能操作系统也可以为实时移动学习提供支持。基于当前各项技术和各类设备，可以对实时移动学习系统进行设计研究和实现。本文将从Java技术入手，对实施移动学习系统进行设计研究，从系统设计和关键技术两个方面对该系统进行研究和实现，为智慧教学的开展提供支持。关键词：Java技术；实施移动学习系统；移动设备实时移动学习是当前远程教学、智慧教学必备的组成部分，在当前信息技术、通信技术、计算机技术以及人工智能等技术的支持下，实时移动学习的设计与应用成为可能，并且成为当前教育技术研究的热点。可见，实时移动学习系统具备技术和设备等方面条件的支持，因此该系统的研究与实现具备可行性。一、系统设计(一)功能设计该系统的主要结构包括Android平台、手机客户端、后台管理等部分。其中Android平台与手机客户端系统，构成了整个手机APP软件系统，该系统的功能主要包括课程分类、课程评价、资源下载、视频播放、互动平台、在线测试等；后台管理系统的主要功能则包括课程管理、用户管理、课类管理、模块管理、试题管理、任务管理、评价管理、教师分配管理、学习管理、实时移动学习成绩管理、学习进度管理以及权限管理等。该系统的主要功能设计能够满足学生自学、远程学习、互动交流学习、线上学习等多项需求，同时也能够满足教师开展教学管理活动。(二)总体设计总体设计方面，该系统主要是通过智能手机对APP客户端进行安装，并将服务器C/S结构以及后台管理浏览器访问的B/S结构有机结合形成架构方案。该系统主要是由JavaEE服务器、Android手机APP客户端、数据库和流媒体服务器等部分所构成，其中，JavaEE是Java三大分支之一，主要包括Java框架技术、Java分布式开发、Java网络 2 。其与流媒体以及数据库作者简介：孔娅妮（19 9 6 一），女，四川泸县人，助教，学士学位，主要从事软件技术研究。2831646100)服务器均是通过阿里云端来完成运行。JavaEE服务器使用的版本为Tomcat8.0，数据库版本为Mysq15.7，服务器架构属于SSM架构，流媒体为nginx，其架构见图1。返回多媒体数据根据URL地址获取视频资源手机客户端Json响应Http请求请求浏览器响应阿里云服务图1系统总体架构设计1.服务器架构JavaEE架构一般采用Struts、Sp r i n g、St r u t s 2、SpringMVC、My b a t i s 以及Hibernate等若干框架相互整合所成，这些框架整合模式一般为四层架构组合模式，包含业务层、展示层、数据库层以及持久层。其中，数据展示层框架包含Struts、Sp r i n g MVC和Struts2等架构，业务层主要功能为逻辑处理，其框架为Spring，而持久层框架包含Mybatis、H i b e r n a t e 两种。在对实时移动学习系统进行开发时，需要依照该项目的实际业务需求和对系统性能的要求，采用业务层、展示层以及持久层中的随意框架实现组合，便可将MVC框架显现的复杂问题予以解决。根据组合框架不难看出，一般情况下，只有业务层框架比较稳定，其他两层框架均易发生变化，因此，在对框架进行整合研究时，需要将重点放在数据层以及展示层。在展示层各种框架之中，因Struts框架在易测性、线程安全性、视图展示效果以及捕获输入等多方面与Struts2相比较弱，但SpringMVC在内存资源利用、数据获取、系统性能以及文件配置等方面均比Struts2更加优秀 3 ，因此，可将实时移动学习系统的展示层选用SpringMVC这一框流媒体服务JavaEE服务器返回数据库访问第2 0 期（总第5 5 1期）架。对持久层方面而言，将Mybatis和Hibernate两者对比可知，其数据库所具备的移植性以及缓存方面均比较弱，而Hibernate则可以在表中查询全部字段，也因此形成性能消耗这样的问题，而Mybatis的SQL编写是通过手动方式完成的，可依照具体需求对相关字段实施查询，该学习系统对查询提出的要求比较高，可采用Mybatis优化SQL语句，使数据读写的性能得以提升,并且使系统速度得以加快。因此，实时移动学习系统可以采用SpringMVC4、My b a t i s 3、Sp r i n g 4三种框架进行组合，形成整个服务器架构。2.系统的数据流在实时移动学习系统之中,数据流通常是Android手机APP客户端下形成的数据流以及后台管理这两个系统所形成的数据流。其中，后台管理系统主要是以浏览器为传递中心，向JavaEE服务器提出Http请求，同时JavaEE服务器拦截系统还会对请求进行拦截，并对请求的类型做出判断，若请求类型确定为后台管理系统发出的请求，则会对网络控制器进行访问，若将请求类型确定为Android手机APP客户端，则会对移动控制器进行访问，两种控制装置均是通过SpringMVC继续处理，网络控制器取得请求数据之后，会将数据项服务层发送，然后再由服务层对数据进行传递，由Dao层将其获取，该层中包含的Mybatis可以采取半自动模式向Mysql数据库传递数据，从而使数据库将实时移动学习系统数据进行存储，若后台管理系统产生并发送查询请求，在这种情况下，网络控制器便会将自身取得的数据向Model之中存储，同时利用View组件向浏览器进行数据传递，并将数据予以展示，而Android手机APP客户端会利用网络编程将Http请求发送至JavaEE服务器端口，请求数据可以为基本数据、Json数据等，JavaEE服务器拦截系统发出拦截请求，同时对移动控制器访问，移动控制器将获取数据向服务层传递，服务层对数据持久层中的Dao进行访问，并由Dao层开展数据处理，完成数据处理之后将处理的数据返回到控制层和服务层，由控制层的移动控制器对数据格式进行转换，使之成为Json格式，然后向手机客户端传递，并对Json数据进行解析和显示，该系统数据流的具体设计思路如图2 所示 4。二、关键技术的实现（一）客户端的实现1.视频播放目录结构的设计与实现课程知识的整体架构组织形式一般为一级目录结构或者是二级目录结构，其最基本的方法便是通过新潮电子Json返回Android手机的多级列表控件，这一空间能够对简单分级的目录结构进行实现，但是对于N级目录结构难以实现，并且具有非常弱的可扩展性。考虑该学习系统的目录结构之中包含模块、课程名以及任务三级目录，因此，必须以自定义的形式建立树形算法，然后对N级目录予以构造。具体内容如下：(1)叶子结点叶子结点即为0 度结点，在该学习系统之中，叶子结点主要是通过FileBean类对象实现表示，该对象主要包含父结点ID、结点的描述、结点ID以及结点名字。(2)适配器在Android系统中，适配器通常包括单工适配器、数组适配器、简易课程适配器，这些适配器均继承了底座适配器的特点，其中数组适配器将List或者是数组当作数据源予以处理，并且List元素从归属角度来讲,其一定属于Map类型，必须满足相应的泛型规则，即StringMapList，简易课程适配器将数据库作为数据源进行处理。而在实际应用过程中，很多高级控件之中经常会出现一些事件型控件，而这些控件并不能通过数据映射，并且这些控件所附带的监听装置并未能产生响应，为了使该问题得以解决，必须借助自定义适配器，同时要求自定义适配器必须继承底座适配器，同时还要对获取计数、获取项目、获取项目ID等内容进行重写。本研究系统所使用的自定义适配器为树列表视图适配器，这种适配器能将全部结点的List进行存储，还可以将可见结点List进行存储，将数据信息ListView284信息化教育Android客户端浏览器发出Http请求立拦截器Android客户端类型判断移动控制器(SpringMVC)SpringMybatisMysql图2 系统数据流的具体设计思路View后台管理系统Model返回网络控制器信息化教育予以展示。在自定义适配器之中可对课程名称、类别、任务集合、播放器对象进行扩展。(3)有序树集合这一集合的底层数据在处理方面通常是借助二叉树算法实现处理的，该算法的特别之处在于有着较高的排序效率，可将不重复的一些元素实施有效存储，而内部排序所用方法通常包括两种方法，即比较器以及自然两种排序。本系统采用有序树集合对课程模块名称进行存放，同时将重复名称予以去除，可以将课程的N级目录对应的主要代码进行确定，并对这些代码进行显示。2.图片缓存高效技术的应用与实现实时移动学习系统一般会利用客户端服务器加载较多的课程图片，这些图片的像素比较高，同时也会占用较多的内存控件，Android虚拟机的堆大小一般仅为16M，若对图片数据读取过大，又或是内存中的图片对象的声明周期比较长，则在未释放的情况下便容易发生内存泄漏。为了使该问题得到合理解决，可以在Android中对所获图片进行转换,例如,可以将之转换为Bitmap,并将其与软引用相结合或是与弱引用之间相结合，从而使图片对内存空间的占用以及消耗实现有效降低。现阶段，GC回收机制对持有软弱引用的相关对象比较容易被吸引,导致Bitmap与软弱引用进行结合时有失稳定性。而LruCache则属于一种强引用缓存，适用于限定数量一类缓存对象，且可对内存实施主动控制，借助LRU算法可以开展内存管理，还可将泄漏问题解决。因此,该学习系统的图片加载技术可以选择使用Bitmap与LruCache相结合的方式予以应用和实现。3.蓝牙多人互动技术的应用与实现蓝牙属于一种常用的无线电技术，其能够支持设备之间在10 m之内通信，同时也可以实现智能手机、平板电脑等多种设备之间的信息交换，可以简化设备间通信。因此，可通过蓝牙技术将课堂距离拉近，且能够满足课堂互动的实时性和便捷性，实现一对多互动。实时移动学习系统可以使用Android手机确定为客户端，建立蓝牙互动学生客户端以及蓝牙互动教师服务器端，通过蓝牙设备实现课程教学内容的互动交流，并且还可以一对多开展文件传输，便于开展实时移动学习。（二）服务器端的设计和实现1.调用组合框架该学习系统主要是对客户端所需数据实施管理，后台管理则可以通过组合框架满足系统管理的主要需新潮电子求。可以采用SSM、JQ u e r y 以及BootStrap等框架组合将这些需求实现，该框架与服务器架构SpringMVC4、Mybatis3、Sp r i n g 4三种框架进行组合，可以形成组合应用框架，如图3 所示。表示层灵纸器JsPJQueryBootstraP2.资源权限认证具体认证操作的步骤如下：首先，需要对Android平台、手机客户端、后台管理的资源路径对应的访问权限加以定义，同时完成用户认证之后，还必须对资源路径对应的权限加以访问；其次，对Spring框架所配置的拦截器定义，重点拦截SpringMVC控制器类。该学习系统可以对用户权限实施认证，可通过PreHandle对权限文件的权限获取，如果获取的权限和用户访问的资源权限等同，则认证将会通过，如果不等同，则不会通过，并且会对资源权限重新回访；再次，权限认证通过之后，还要确定用户登录成功与否，若用户成功登录，还需要进行资源访问认证；最后，系统配置的自定义拦截装置可以将全部请求资源拦截，因此应该设置拦截声明。三、结束语综上所述，本研究基于JavaEE实现了实时移动学习系统的设计和实现，学生利用该系统进行学习，不仅可以通过智能终端设备进行移动学习，还可以通过5G通信网络实现学习资料的实时查阅，同时也可以在线与教师、学生进行互动沟通，提升课程学习效率。而该系统具备的考试功能，有利于学生轻松面对课程考试，真正实现该系统的远程、实时、移动学习。参考文献：1李伟.基于Java技术平台的办公管理系统设计与实现 J.信息与电脑,2 0 2 2,3 4(13):15 2-15 4.2孙滨,邱雪峰,基于JavaEE的海量学习资源分析平台的设计与实现 J.电脑知识与技术：学术版，2022(19):61-62,65.3王瑛瑛.基于Java技术的英语学习激励系统设计与实现 1.微型电脑应用,2 0 2 1,3 7(12):7 1-7 3,7 7,4 刘娟,唐玄,基于移动学习的教学改革研究一以Java程序设计为例 J.集宁师范学院学报，2 0 2 1,43(2):43-46.第2 0 期（总第5 5 1期）控制层业务层SpringMVC4Spring4图3 集成框架图数据持久层Mybatis3数据雄285