学生信息管理系统DAO模式改造报告
学生信息管理系统DAO模式改造报告
目录
- 项目概述
- 需求分析
2.1 功能需求
2.2 设计与规范需求 - 系统设计
3.1 DAO模式核心架构设计
3.2 包结构设计
3.3 关键类关系图 - 系统实现
4.1 核心代码实现与说明
4.2 原系统代码改造点
4.3 难点与解决方案 - 系统测试
5.1 测试用例设计
5.2 测试结果分析 - 项目总结
一、项目概述
1.1 原系统核心功能
原学生信息管理系统基于Java开发，核心围绕学生数据操作展开，关键功能与类分工如下：
功能模块：支持学生信息添加（姓名/年龄/性别/ID/专业/GPA）、ID唯一删除、多条件查询（姓名/专业/GPA）、全量数据展示
核心类：Student（封装学生数据）、StudentManagementSystem（实现数据管理逻辑）、Main（提供控制台交互界面）
1.2 原系统局限
存储单一：仅依赖内存List集合，程序退出后数据全丢失
扩展性差：数据操作与业务逻辑强耦合，新增存储方式需大幅修改核心代码
无持久化：无法满足用户长期保存数据的实际需求
1.3 改造目标
采用DAO（Data Access Object）设计模式，实现三种存储模式无缝切换：
保留原功能：StudentDAOListImpl（内存List存储）
新增持久化：StudentDAOTextImpl（文本文件存储）、StudentDAOExcelImpl（Excel文件存储）
解耦架构：通过DAOFactory工厂类实现存储策略动态切换，主程序与数据访问逻辑分离
1.4 改造价值
技术层面：掌握“接口与实现分离”设计思想，理解面向接口编程优势
系统层面：新增存储模式（如数据库）无需修改主程序，扩展性大幅提升
实用层面：覆盖临时测试（List）、长期存储（文本/Excel）多场景需求
规范层面：统一代码结构与命名，降低维护成本
二、需求分析
2.1 功能需求
兼容性需求
完全保留原系统交互逻辑与功能点，用户操作流程无变化
支持原有所有查询条件与数据展示格式，不改变使用习惯
仅新增“存储模式选择”入口，不增加额外操作成本
存储模式需求
独立性：三种模式数据存储介质相互隔离（文本存students.txt，Excel存students.xlsx）
数据迁移：模式切换时自动迁移当前数据至新存储介质，无数据丢失
动态切换：运行中切换模式无需重启程序，新操作自动生效
数据安全需求
文本存储：文件不存在时自动创建，权限不足时提示“文件权限不足，请检查磁盘设置”
Excel存储：处理文件损坏、版本不兼容异常，返回明确错误信息
唯一性校验：所有模式添加学生时验证ID唯一性，重复则提示“ID已存在”
易用性需求
菜单优化：主菜单新增模式选择项（1-List/2-文本/3-Excel），数字选择即可
操作提示：模式切换时显示引导信息（如“正在从文本切换到Excel，数据迁移中...”）
错误反馈：操作失败时提供具体原因（如“磁盘空间不足，文件写入失败”）
2.2 设计与规范需求
2.2.1 包结构规范
- 按“
公司域名.项目名.功能模块”垂直划分包，确保职责单一、依赖清晰 - DAO实现类统一存于
dao.impl子包（如StudentDAOTextImpl在com.student.dao.impl）；工具类存util包，实体类存model包，禁止跨包存放 - 禁止在
dao、main等业务包中混入通用工具类（如FileUtil），避免职责混乱
2.2.2 命名规范
| 类别 | 命名规则 | 正确示例 | 错误示例 |
|---|---|---|---|
| 类名 | 通用类用帕斯卡命名法；DAO实现类严格按“接口名+存储类型+Impl”格式 |
StudentDAOTextImpl、FileUtil |
textStudentDAO、StudentTextDao |
| 接口名 | “业务实体+DAO”格式，无“I”前缀 |
StudentDAO |
IStudentDAO、StudentDataInterface |
| 方法名 | 驼峰命名法，动词开头；查询类用“searchBy+维度”，新增用“add+实体” |
addStudent()、searchByGpa() |
AddStudent()、findByMajor() |
| 常量名 | 全大写+下划线分隔，定义为static final，关联存储场景 |
STUDENT_TEXT_PATH、EXCEL_GPA_COLUMN |
studentTextPath、gpaCol |
| 包名 | 全小写+点分隔，按功能模块划分 | com.student.dao.impl、com.student.util |
com.Student.Dao、com.student.data |
2.2.3 扩展性需求
新增存储模式时，仅需实现StudentDAO接口并在DAOFactory加分支，无需修改主程序
工具类方法设计为静态（如FileUtil.readFile()），参数与返回值类型明确，便于复用
实体类新增属性时，同步更新所有DAO实现类的读写逻辑，确保数据一致性
三、系统设计
3.1 DAO模式核心架构设计
DAO模式分三层：接口层（定义标准）、实现层（具体逻辑）、工厂层（创建实例），架构如下：
1. DAO接口（StudentDAO）
定义所有数据操作标准方法，作为调用端与实现类的契约：
public interface StudentDAO {
boolean addStudent(Student student); // 添加学生
boolean deleteStudent(String id); // 按ID删除
List<Student> searchByName(String name); // 按姓名查询
List<Student> searchByMajor(String major); // 按专业查询
List<Student> searchByGpa(double gpa); // 按GPA查询
List<Student> getAllStudents(); // 获取所有学生
boolean exists(String id); // 验证ID是否存在
}
2. DAO实现类
三个实现类均实现StudentDAO，屏蔽存储介质差异：
StudentDAOListImpl：内存List实现，复用原系统逻辑，无IO操作
StudentDAOTextImpl：文本文件实现，通过FileUtil处理IO，数据格式为“ID,姓名,年龄,性别,专业,GPA”
StudentDAOExcelImpl：Excel实现，通过ExcelUtil（依赖POI库）处理表格读写
3. 工厂类（DAOFactory）
提供静态方法getStudentDAO(String mode)，按模式返回对应实现类实例：
public class DAOFactory {
public static StudentDAO getStudentDAO(String mode) {
switch (mode.toLowerCase()) {
case "text":
return new StudentDAOTextImpl("students.txt");
case "excel":
return new StudentDAOExcelImpl("students.xlsx");
case "list":
default:
return new StudentDAOListImpl();
}
}
}
3.2 包结构设计
按“功能模块+职责分层”设计包结构，所有类归入对应包：
com.student
├── model // 实体类包：封装数据，无业务逻辑
│ └── Student.java // 学生实体：含属性及get/set方法
├── dao // DAO接口包：定义标准，无实现
│ └── StudentDAO.java // 学生数据访问接口
├── dao.impl // DAO实现包：处理具体存储逻辑
│ ├── StudentDAOListImpl.java // 内存List实现
│ ├── StudentDAOTextImpl.java // 文本文件实现
│ └── StudentDAOExcelImpl.java // Excel实现
├── util // 工具类包：通用功能，无业务依赖
│ ├── FileUtil.java // 文本工具：文件创建、读写等静态方法
│ └── ExcelUtil.java // Excel工具：表格处理、流式读写
└── main // 主程序包：用户交互，调用DAO接口
└── Main.java // 程序入口：菜单交互，通过工厂类获取DAO实例
3.3 关键类关系图
四、系统实现
4.1 核心代码实现与说明
4.1.1 DAO实现类：StudentDAOTextImpl（文本文件存储）
核心实现文本读写逻辑，依赖FileUtil，关键方法如下：
package com.student.dao.impl;
import com.student.dao.StudentDAO;
import com.student.model.Student;
import com.student.util.FileUtil;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class StudentDAOTextImpl implements StudentDAO {
private static final String STUDENT_TEXT_PATH;
private String filePath;
// 构造方法：初始化路径并创建文件（若不存在）
public StudentDAOTextImpl(String filePath) {
this.filePath = filePath;
STUDENT_TEXT_PATH = filePath;
FileUtil.createFileIfNotExists(STUDENT_TEXT_PATH);
}
// 添加学生：验证ID→拼接数据→写入文件
@Override
public boolean addStudent(Student student) {
if (exists(student.getId())) {
return false;
}
String studentLine = String.format("%s,%s,%d,%s,%s,%.1f",
student.getId(), student.getName(), student.getAge(),
student.getGender(), student.getMajor(), student.getGpa());
return FileUtil.appendLine(STUDENT_TEXT_PATH, studentLine);
}
// 获取所有学生：读取文件→解析数据→构造Student对象
@Override
public List<Student> getAllStudents() {
List<String> textLines = FileUtil.readAllLines(STUDENT_TEXT_PATH);
List<Student> students = new ArrayList<>();
for (String line : textLines) {
String[] parts = line.split(",");
if (parts.length != 6) continue;
Student student = new Student(
parts[1], Integer.parseInt(parts[2]), parts[3],
parts[0], parts[4], Double.parseDouble(parts[5])
);
students.add(student);
}
return students;
}
// 其他方法（deleteStudent、searchByName等）实现省略...
@Override
public boolean deleteStudent(String id) { /* 读取→过滤→重写文件 */ }
@Override
public boolean exists(String id) { /* 读取所有学生→检查ID */ }
}
4.1.2 主程序模式切换逻辑（Main类）
添加模式选择功能，通过工厂类获取DAO实例，核心代码：
package com.student.main;
import com.student.dao.DAOFactory;
import com.student.dao.StudentDAO;
import java.util.Scanner;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
// 1. 选择存储模式
System.out.println("=== 学生信息管理系统 ===");
System.out.println("1 内存List模式（临时存储）");
System.out.println("2 文本文件模式（存students.txt）");
System.out.println("3 Excel文件模式（存students.xlsx）");
System.out.print("请选择模式：");
int modeChoice = scanner.nextInt();
scanner.nextLine();
// 2. 获取DAO实例
String mode = "list";
switch (modeChoice) {
case 2: mode = "text"; break;
case 3: mode = "excel"; break;
}
StudentDAO studentDAO = DAOFactory.getStudentDAO(mode);
// 3. 菜单交互（添加/删除/查询等功能）
while (true) {
System.out.println("\n1-添加 2-删除 3-按姓名查 4-按专业查 5-按GPA查 6-查看所有 7-退出");
System.out.print("选择功能：");
int func = scanner.nextInt();
scanner.nextLine();
switch (func) {
case 1:
// 添加学生逻辑：输入信息→构造对象→调用DAO方法
System.out.print("ID："); String id = scanner.nextLine();
System.out.print("姓名："); String name = scanner.nextLine();
// 省略年龄/性别/专业/GPA输入...
boolean success = studentDAO.addStudent(new Student(name, age, gender, id, major, gpa));
System.out.println(success ? "添加成功" : "ID已存在");
break;
// 其他功能实现省略...
case 7:
System.out.println("退出系统");
scanner.close();
return;
}
}
}
}
4.2 原系统代码改造点
| 改造维度 | 原系统代码 | 改造后代码 |
|---|---|---|
| 移除冗余类 | 保留StudentManagementSystem（数据+业务耦合） |
移除该类，数据逻辑迁移至StudentDAOListImpl |
| 实例创建 | StudentManagementSystem sms = new StudentManagementSystem(); |
StudentDAO dao = DAOFactory.getStudentDAO(mode); |
| 方法调用 | sms.addStudent(student); |
dao.addStudent(student); |
| Student类 | 原包路径 | 迁移至com.student.model包，属性不变 |
4.3 难点与解决方案
难点1：文本文件ID检测效率低
问题：添加学生时需读取整个文件验证ID，IO频繁
方案：新增内存缓存，加载所有ID到Set，减少IO：
private Set<String> loadIdCache() {
Set<String> ids = new HashSet<>();
for (Student s : getAllStudents()) ids.add(s.getId());
return ids;
}
难点2：Excel大文件内存溢出
问题：XSSFWorkbook加载大文件易OOM
方案：用SXSSFWorkbook流式处理，内存仅存100行：
// ExcelUtil中新增方法
public static Workbook createStreamingWorkbook() {
return new SXSSFWorkbook(100); // 超出行数写入临时文件
}
难点3：模式切换数据迁移
问题：切换模式后原数据丢失
方案：切换前读取当前数据，切换后写入新DAO：
List<Student> temp = currentDAO.getAllStudents();
StudentDAO newDAO = DAOFactory.getStudentDAO(newMode);
for (Student s : temp) newDAO.addStudent(s);
currentDAO = newDAO;
五、系统测试
5.1 测试用例设计
| 测试场景 | 测试步骤 | 预期结果 | 涉及DAO实现类 |
|---|---|---|---|
| List模式-添加查询 | 1. 选List模式；2. 添加ID:001学生；3. 按姓名查“张” | 查到ID:001学生 | StudentDAOListImpl |
| 文本模式-删除功能 | 1. 选文本模式；2. 添加ID:002；3. 删除ID:002；4. 查所有+看文件 | 无ID:002记录，文件对应行删除 | StudentDAOTextImpl |
| Excel模式-GPA查询 | 1. 选Excel模式；2. 添加2个GPA=3.5学生；3. 按GPA=3.5查 | 返回2条记录，Excel数据正确 | StudentDAOExcelImpl |
| 模式切换（List→Excel） | 1. List模式加3名学生；2. 切换到Excel；3. 查所有 | Excel模式显示3名学生，数据一致 | 所有实现类 |
| 文本文件权限不足 | 1. 选文本模式；2. 设students.txt为只读；3. 尝试添加 | 添加失败，提示“权限不足” | StudentDAOTextImpl |
5.2 测试结果分析
1. 核心结论
功能正确性：三种模式增删查均正常，结果符合预期
数据一致性：模式切换数据完整迁移，无字段丢失
异常处理：文件损坏、权限不足等场景均提示明确错误，无崩溃
2. 问题修复
问题：Excel模式读取GPA时，用getStringCellValue()抛异常
修复：判断单元格类型，数字用getNumericCellValue()：
// ExcelUtil中修复方法
public static Object getCellValue(Cell cell) {
if (cell == null) return "";
switch (cell.getCellType()) {
case NUMERIC: return cell.getNumericCellValue();
case STRING: return cell.getStringCellValue();
default: return "";
}
}
3. 性能测试（1000条记录）
| 存储模式 | 添加耗时 | 查询耗时 | 内存占用 |
|---|---|---|---|
| List模式 | 50ms | 10ms | 80MB |
| 文本模式 | 300ms | 50ms | 100MB |
| Excel模式 | 800ms | 200ms | 120MB |
六、项目总结
6.1 完成情况
功能完整：实现三种存储模式无缝切换，保留原系统所有功能
架构解耦：主程序与数据访问逻辑分离，符合DAO模式设计思想
规范落地：统一DAO实现类命名（如StudentDAOTextImpl），包结构清晰
6.2 收获与不足
收获
技术能力：掌握DAO/工厂模式，熟练Java IO与POI库操作
架构思维：理解“高内聚低耦合”，提升系统扩展性设计能力
规范意识：建立统一命名与包结构标准，降低协作成本
不足
安全：文本/Excel文件未加密，存在数据泄露风险
性能：Excel查询无索引，大数据量加载慢
功能：缺乏数据备份与恢复机制
6.3 改进方向
功能扩展
新增存储：开发StudentDAOMysqlImpl（MySQL存储）、StudentDAORedisImpl（Redis缓存）
数据导出：支持任意模式导出为Excel/SQL文件
性能优化
索引优化：为文本/Excel添加ID索引文件，查询直接定位
分页查询：新增getStudentsByPage()方法，减少内存消耗
安全增强
文件加密：对文本/Excel用AES加密，读取需密码解密
用户认证：区分管理员（增删改）与普通用户（查询）权限
本次改造通过DAO模式显著提升系统扩展性与实用性，为后续迭代奠定基础。若有相关技术疑问或优化建议，欢迎在评论区交流！
浙公网安备 33010602011771号