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一种基于Java企业系统架构实现连续支持且完全基于Web的解决方案演习

摘要

由于基于机器的运动仍然使用当地的设施，它是由时间和地点的影响。我们设计了基于Java 2企业版，可以实现持续支持基于机器的运动基于Web的系统架构。在这个系统中，运动项目和机器是松散耦合的动态集成，通过互联网行使的网站上。然后，我们扩展了传统的健康促进模式，它包含三种类型的玩家（用户，运动教练，和制造商），加入一个新的球员：锻炼计划创造者。此外，我们开发了一个自我描述的战略，以适应各种运动项目，并提供了易用性在Web上的用户。我们举例说明从我们的可行性研究一个基于网络的功率自行车运动系统上采取的例子我们新颖的设计。介绍了一种基于生物信号的工作负荷控制方法，以确保用户单独进行适当的运动。

索引词:基于生物信号,工作量控制，运动系统，功能上分布的设计，Java，自描述的策略，基于Web。

1. 介绍

最近的健康促进研究调查不断支持运动的可能性。这些研究集中在如何利用电话或互联网通信工具，如电子邮件，允许用户从他们的监督教练锻炼获得点播建议。但是，仅此口头意见是不够的用户正确执行基于机器的运动。用户的难度判断和由自己控制适当的运动水平有时会导致过度训练综合征的危险因过度和不适当的运动水平。基于使用的健身器材目前的健康改善做法受到时间和地点的限制。在这些约束下，很多用户无法中断正在进行的演习计划后，维持其动机。

个人运动项目，目前在预装由不同厂家生产的个体商业机器。升级这些预安装程序是非常困难。不仅如此，这些方案缺乏变化，因此它们不能在运动时的身体活动的变化作出反应，虽然某些程序可以通过监测心电图和血压调节运动水平。一个运动教练仍然有频繁调节运动水平的用户，尤其是老人。由几个研究小组研究了基于智能生物信号的工作负荷控制方案表现出极大的承诺，作为一种有效的方法，可以让用户没有风险进行适当的基于机器的运动。但是，这种方法还没有通常在当前的运动系统中使用。

一些厂商已经开始发布应用程序编程接口（API），用于控制其运动机器。在构建基于机器的运动系统，我们建议添加新播放机，锻炼程序制作者，在现有球员，这是用户，运动训练员，以及制造商。运动程序的创作者一旦决定已经作出有关控制接口和健身器材，流动从厂家独立工作，如格式和序列如何输出控制指令和使用。此外，运动节目的创作者应该能够适用于使用任何计算机语言在任何操作系统上，为任何类型的运动机提供运动项目的发展能力。因此，发现，描述运动节目的各种类型的一个标准方式是很重要的。一种合适的方法，这是在我们的设计中使用，是由锻炼计划创作者另外提供一个描述文件证明的标准描述规格。这

图1

种方法下的每个锻炼计划所要求的执行信息是一个自我描述的策略。

我们做运动资源，包括训练计划，工作负载模式，以及基于生物信号的工作负荷控制控制规则可在互联网上继续支持适当的基于机器的运动。在我们的设计，五金制品（健身器材）和软件（运动项目和协议，其中一个协议包括的控制规则以及工作负载模式）的松散耦合，并在通过互联网行使时动态集成。

我们决定设计健康促进系统的企业架构在一个成熟的企业平台，如Java 2企业版（J2EE）或.NET因为使用互联网的健康相关的系统必须是可靠的，持续可用和安全的。此外，我们决定以解决在设计阶段简化系统维护的需求。在网络技术可以在客户端上使用的设计是可取的，因为Web客户端需要最少的更新，以适应健康促进系统内部工作流程的变化。Web技术也适用于任何流行的网络浏览器开发平台中立的健康推广应用。

我们设计了一个基于J2EE的一个四层的客户机/服务器的基于Web的企业架构开发不断支持基于机器的运动体系。首先，我们提出以下四种类型的玩家的扩展健康促进模式：用户，运动训练师，制造商和锻炼计划创造者。然后，我们描述健康促进特定应用的设计，通过采用J2EE和分布式应用程序同时其丰富的开发功能优势，解决了系统的可维护性。我们也解释了运动项目的自我描述的战略，使各运动项目的创作者来开发和部署正确的运动项目。最后，我们提出使用基于Web的功率自行车运动系统设计的可行性研究。

1. 系统结构和运动计划

图1呈现在扩展健康促进模式的四种类型的球员和他们的关系和预期活动的概述。他们可以通过互联网远程利用其现有的健康促进服务。制造商和锻炼计划的创作者在功能分布在我们的设计;制造商提供所需的信息，如控制接口和具体的健身器材序列，实行谁使用这些信息独立开发的运动计划方案的创造者。此外，运动节目的创作者可以灵活地添加和更新自己开发的运动项目。由于运动项目使用运动协议来定制在运行时锻炼期间，节目制作者还可以选择显示教练锻炼包含在演习协议的每台计算机文件的格式。教练锻炼必须遵循这些格式来设计运动的协议。因此，为了简化运动协议的设计，最好是运动项目的创作者提供设施，通过简单的操作界面行使教练谁可能无法熟练使用电脑。

为用户提供适当的运动水平不连续的时间和地点的限制，关键的一点是，运动项目和协议是在锻炼的时候动态地集成。锻炼项目是相对稳定的（现有的程序可以通过它的创建者进行升级，但不经常），但运动的协议，远程设计与运动训练师的帮助下，可以根据在用户的体力活动或运动目的的变化而改变每次。因此，在实践中，用户甚至当它们使用相同的运动计划执行不同的练习。

1. 健康促进系统架构

我们的结构是通过采用基于J2EE平台上的一个四层的客户机/服务器模式，包括客户层，表示层，服务层和数据库层设计。客户层代表访问健康促进服务的客户端。表示层负责所有客户的互相交流。该层包含的Java Servlet和JavaServer Page生产用户界面元素。服务层封装了健康促进系统的业务逻辑来处理来自客户端的请求，同时与后台数据库系统进行交互。健康促进系统的业务逻辑代表了一组用于定义，使健康促进服务工作流程的程序或方法。数据库层代表数据库系统，以提供并存储健康促进应用的数据，如为玩家的个人信息，锻炼程序和锻炼结果。

服务层主要包括企业JavaBeans（EJB），这共同努力通过应用健康促进系统的业务逻辑来处理来自客户端的请求。该EJB提供了声明式事务管理的简单机制，而不需要在源代码中的健康促进交易过程中，这将有当交易行为发生改变重新编译的硬编码。一些技术，如对象事务服务和Java事务服务，使开发人员能够使用事务资源直接合作。然而，人们普遍认为，显式管理交易流程是相当复杂的，并容易导致编程错误。因此，通过使用在部署描述符控制交易行为的EJB，我们可以减少开发健壮的事务健康促进系统的复杂性。同样地，在数据库中访问和更改的数据也通过使用EJB，而不是通过直接硬编码Java数据库连接的命令实施。

为了便于系统的维护，我们主要考虑降低服务层和其它层之间的紧耦合和依赖与改变健康促进系统的业务逻辑轻松应对。在服务层的核心，无状态会话EJB封装许多健康促进系统的业务逻辑。这些无状态会话EJB被称为会话外墙，露出粗粒度接口来远程操控客户端。这是为了完成一个特定的任务，客户端应用程序

图2

访问只是一种特定的会话外观，而不是直接相互作用的许多组件中的服务层这样一种常规做法。因此，会议外墙来自客户端的解耦服务层的组件。

B.自描述战略的锻炼计划

我们采用XML，一个万维网联盟标准，作为我们描述的运动项目，因为XML呈现在不同的平台，形成了良好的数据结构描述语言。然而，XML的主要局限性在于它只描述结构而不给文档中包含的数据解释。因此，我们使用的XML模式语言定义基于XML的文档的法律结构和约束。

每一个锻炼计划创建者必须以书面的XML描述文件中的一个锻炼计划准备所需执行的信息。基于XML的描述性的文件必须遵守我们的使用XML架构开发的标准规范。此外，它必须与运动计划在注册时一起提交。描述性文件解释程序是什么，包括作为运动类别和相应的操作系统，以及在哪里可以找到该程序来执行它这样的信息。一种运动类是负责一个锻炼目的，如肌肉的健身，身体组成，以及其它定制用途。

1. 部署的运动计划：由于我们要实现一个完全基于网络的解决方案，运动项目必须通过网络浏览器访问。我们使用Java Web Start，这是与Web浏览器相关联，用于部署锻炼计划一个新的辅助技术。当用户点击一个网页指向的一个特殊的启动文件中的链接（Java网络启动协议（JNLP）文件）Java Web Start将陆续推出。在本例中，Java Web Start的最吸引人的特点是，它处理一个锻炼计划的全过程无需任何用户交互，除了最初单一的鼠标点击。随后，的Java Web自动开始下载，缓存和运行选择的锻炼计划。这为用户提供了易用性。

图3

1. 描述的运动项目规格：完整的规范附录I提供它要求所有的锻炼计划创建者严格遵守规范，以确保他们开发的程序可以正常启动。由于我们采用Java Web Start的作为我们的部署解决方案，在规范中最重要的要求是开发一个且只有一个主JNLP文件和基于XML的描述性的文件写入其文件名。这个文件名是构建描述文件中最重要的信息。图2示出了根据标准规范描述一个锻炼程序的一个例子。 JNLP文件（Main1.jnlp）包括有关在基于Java的应用程序归档的主类文件（main1.class）的.The文件名也应该在某个地方插入基于Java的应用程序归档（Application1.jar）信息在JNLP文件，以满足标准要求JNLP。
2. 实施范例

我们已经开发了一个基于互联网的功率自行车系统，并创建相应的历史数据库。我们还提供了一个实用工具简单的界面，以帮助教练锻炼设计了基于历史数据库[26]对运动的协议。每次练习协议包含工作负载模式和实现基于生物信号的工作负荷控制控制信息（模糊规则和成员函数）。作为可行性研究，我们实施应用我们的企业架构一个基于网络的功率自行车运动系统（图3）。用户，运动训练师，制造商和锻炼计划的创作者假定在地理上不同的地方是工作。可行性研究的目的是检查用户是否可以很容易地访问最新的演习的协议，无论执行的时间和地点合适的功率自行车锻炼。

1. 系统开发

我们基于J2EE1.3，EJB 2.0规范，Java 2标准环境1.4实现了我们所有的设计理念。我们开发了四届外墙：用户门面，运动教练门面，门面制造商和锻炼计划创造者门面。每个会话门面提供许多所需的系统服务，为服务于一个类型的球员。每个服务的实现需要协同工作的一些内部程序。例如，用户门面提供锻炼计划服务的下载。为了实现这种业务，它需要若干不同的程序，如从数据库获取指定锻炼计划，确定对应锻炼协议和动态插入的协议进入锻炼计划束在运行时，也可以顺利完成。需要注意的是由于相应的锻炼方案已被动态插入的运动项目，用户可以再进行适当的运动。如果他们每次只是下载的运动项目，那么这次行动是对用户隐藏。

我们已经开发出三种类型的运动项目，为功率自行车要取决于肌肉疲劳，提供适当的工作负载的控制。因此，我们开发了三种相应的基于XML的文件描述与我们的自我描述的战略（见附录二本说明的一个例子）规定。这些程序的控制和测量功能是用软件驱动程序的低级的Windows API与数据采集卡进行通讯C语言开发的。反过来，数据采集卡会转移控制参数（例如，工作负荷），并获取生物信号。

通过Web浏览器，用户能够审查工作的记录，选择的运动项目，锻炼检查进展情况，并联系教练锻炼。图4提供了一些在Web界面提供的功能。在图4（a）中，一个Java小应用程序描绘心脏速率和工作负载信息作为时间的函数。用户能够通过观看这样的Java小程序displays.To选择首选的运动计划，了解他们当时的演习状况，他们可以先调用所有可用的锻炼programs.To帮助用户快速找到自己喜欢的节目，节目可能在若干优选的方案进行排序，该方案可以以多种方式，例如通过提交日期和由锻炼类别进行排序，并使用最频繁的运动项目被突出显示的网页上。确认一个特定锻炼计划后，Java Web Start的弹出顶端窗口，下载如图10所示的所需的锻炼计划。图4（b），并执行该锻炼计划。用文字和声音提示都开始消息被通知后，用户然后能开始练习。在某些特殊情况下，如果他们有困难或暂时停止需要，他们可以按“Enter”键暂停程序，并再次按同一键恢复程序。演习结束后，演习结果被自动提交到中央服务器。基于Web的系统提供的易用性，为用户：由于只有一个鼠标点击，用户可以得到所有可能的资源，包括训练计划和适当的运动方案;执行锻炼计划;然后提交行使的结果。

B.可行性实验和结果

该系统经与100 Base-T以太网连接的假设基于互联网的环境下三个月的时间进行测试。所有计算机必须在Windows 2000操作系统。一个锻炼计划的创造者，EPC1，和两个厂家，A和B，分别注册。此外，他们的描述基于XML的文件沿三个运动项目被上传到数据库。十男二女受试者（22.1plusmn;1.3岁）自愿在实验中。他们每周一次行使一次或两次30分钟。这次演习流为同我们以往的研究对个人定制的运动。起初，所有科目采取了逐步增加的工作量测试，以评估他们的基本物理工作的能力。然后，根据此测试的结果，一个运动训练中使用的设计工具来创建定制的工作量模式和通过评估各种生物信号的随时间变化的特性调整为每个主题模糊规则（见[7]的详细设计）。受试者然后登录到我们的健康促进的网站，选择了一个锻炼计划，通过鼠标点击一个网页链接到程序执行的程序，并执行工作负载控制运动。在科目和由教练合适工作负载模式设计的负荷控制练习重复进行。

图4

对于每一个练习会话，约450KB的运动计划以及

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