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第五届信息系统国际会议
2019年春季框架针对使用Java平台Arief Ginanjar*的数据库桥接层的可靠性研究
基于Java平台的针对数据库桥接层的Spring框架可靠性研究
摘要:在Java编程环境中，有几种框架可以用来使创建应用程序变得更容易，无论是在网络应用程序还是桌面应用程序中。如果我们更多地关注Java web框架，那么有一个从2004年开始流行的Spring Framework，特别是Spring Framework的能力，它可以与其他各种框架相结合，比如Hibernate Framework、Ibatis或者也就是今天的MyBatis Framework以及其他几个框架。本研究旨在比较使用Java编程语言构建的网络服务应用程序与Spring框架的数据加载能力，特别是如果与数据库桥接层(如Java数据库连接(JDBC)、Hibernate框架、MyBatis框架)以及Hibernate和MyBatis中包含的作为缓存数据层的附加框架功能相结合。性能测试场景在Spring Framework中创建一个web服务，然后通过用第三方代码构建的定制测试脚本进行访问，并在一定的时间段内重复调用它。
导言
1.1.背景Spring Framework是最早开发的框架之一，并在21世纪初开始用于实现使用java平台制作web应用程序。随着时间的推移，出现了其他提供各种优势的框架，但是Spring Framework的流行仍然存在，并且一直使用到2018年。这可以从下面的信息图表中看出，这些图表展示了2004年至2018年间java程序员对世界上一些最流行的框架的兴趣程度。从图1的信息图中可以看出，有一些程序员在工作中非常常用的框架，包括Spring Framework、Hibernate、JSF、Struts和MyBatis，这五个框架是java程序员最常用的框架。印度尼西亚Java程序员的框架在2008年至2010年之间有所波动，这表明应用工作中使用的框架仍处于试用阶段，但在2011年后，它开始显示出程序员从每一个流行的框架中找到安慰和好处的显著趋势。然后在图2-b中看到的是印尼的java程序员倾向于五个框架，周期为2013年到2018年。在基于java的应用程序开发中实现Spring Framework的使用时，它通常与其他框架相结合，包括:Java数据库连接(JDBC)、带有Hibernate商标的对象关系映射、带有Ibatis或MyBatis商标的Java查询公开连接以及缓存的使用除了存储在数据库中的数据之外，还用于存储临时数据的引擎，目的是提高应用程序数据访问速度。
1.2.研究目标本研究要达到的研究目标是了解表1中所列的每个样本的可靠性值，将使用印度尼西亚各省、市、区、分区和村庄的数据名称和98，457行数据进行一系列测试，数据加载性能将通过以一定强度在json数据url上加载循环来测试。通过一系列的测试，当它必须面对使用负载循环的性能测试时，期望能够知道每个框架的可靠性。因此，在选择应用于基于java的应用程序开发的Spring Framework协作时，它有望成为决策制定的参考来源到目前为止，工业控制系统已经发展到实现分布式、实时系统控制和长期稳定性。制造和过程控制应用利用几种独立的工业通信技术(Modbus、以太网和Profinet等)，人机交互的可能性传统上也与这些系统紧密耦合，其形式是位于现场或控制室的专用工业人机界面(HMIs)，提供系统状态的概述。随着自动化程度的提高，工业4.0的理念设想了一个由智能工厂而不是废弃工厂组成的未来(Spath等人，2013年)。根据Gorecky、Schmitt、Loskyll和Zuuml;hlke (2014)的说法，在智能工厂中，人类工人被视为“CPPSs中最灵活的实体”，因为他们将“面临从规格和监控到生产策略验证的各种各样的工作”。在下面的小节中，我们将探讨未来产品的技术质量与其对人类工作的影响之间的联系。我们可以使用多种交互设备以两种方式执行任务:同时使用或顺序使用(Brudy等人，2019年)。在同时使用中，单个/多个活动分布在多个设备上并并行执行。在顺序使用中，单个/多个活动在不同的设备上按顺序执行。虽然多设备交互可以指任何一种情况，但跨设备交互涉及通过同时或顺序地将交互元素分布在多个设备上来协调、流畅地使用这些设备。分布策略可以是逻辑的、空间的或时间的(Brudy等人，2019)。由于在多台设备上进行多任务处理已被证明会降低性能并增加压力，因此不加选择地使用多台交互式设备可能会损害职业健康和安全(Paridon amp; Kaufmann，2010)。因此，近年来，大量的研究工作致力于构建跨设备工作空间，这带来了一些挑战(迪尔曼amp;普伊·e·r·c·e，2008；Santosa amp; Wigdor，2013；Jokela，Ojala amp; Olsson，2015)。首先，设备在它们的形式上有所不同，虽然不同的形式组合可以用来减少认知过载(Elting，Zwickel amp; Malaka，2002)，但必须为每个任务元素选择最合适的设备。其次，由于现在大多数交互设备支持多种应用，一个相关的问题涉及到根据用户需求在使用相同设备生态系统的活动之间切换，并在后台的会话中维护这种配置。第三，随着使用，数据往往分散在不同的设备和云平台上，导致碎片化。此外，任何多设备生态系统也需要满足设备的单独或协作使用的组合(Srensen，Raptis，Kjeldskov，amp; Skov，2014):一个用户一个工件，一个用户多工件，多个用户一个工件，一个n-d多个用户多工件。
1.3.研究范围本研究仅关注数据加载url，不测试具有以下技术规范的插入操作、更新和删除json url:使用单独放置在微软Windows 7操作系统正版64位中的MariaDB版本10.1.19数据库系统(Oracle VM Virtual Box版本5.2.6)。使用本地主机-客户机虚拟箱之间的网络连接。将微软视窗7正版64位操作系统用于主机环境。使用Netbean 8.2作为集成开发编辑器。使用4.0.1版的Spring框架作为MVC框架。使用Spring-json taglib作为json输出的库。使用Apache Tomcat 9 . 0 . 12版应用程序容器作为应用程序部署。使用Java虚拟机版本1.8.0.162 64位，设置核心JVM核心默认设置，无需根据平台环境进行任何调整。2.文献综述2.1。研究方法本研究报告编制中使用的方法是使用定量研究方法和原型，以及通过重复强调元素和组件的过程和系统方法来测试框架性能的过程[1，2，3]，而过程顺序如下进行:文献研究，研究可用作参考的图书馆资源。图书馆资源可以是讨论Spring框架、Hibernate框架、Ibatis框架、Cache Engine的书籍、论文或网页。
2.文献综述
2.1.研究方法本研究报告编制中使用的方法是使用定量研究方法和原型，以及通过重复强调元素和组件的过程和系统方法来测试框架性能的过程[1，2，3]，而过程顺序如下进行:文献研究，研究可用作参考的图书馆资源。图书馆资源可以是讨论Spring框架、Hibernate框架、Ibatis框架、Cache Engine的书籍、论文或网页。Arief Ginanjar等人/Proedia Computer Science 161(2019)1036–1045 1039分析，描述了如何对每个框架的架构和编程技术进行分析，以及该技术如何将这些框架结合起来。软件设计，在基于分析结果构建的框架之间进行软件设计。设计必须满足将要执行的测试场景。软件实施，实施基于设计结果开发的软件。这个实现将产生软件产品，该软件产品包含在要测试的样本中指定的框架的组合。测试和评估，对已经构建的软件产品进行测试，然后对每个测试场景进行性能评估。迭代软件设计和实施阶段以及测试和评估，对软件样本进行测试，当业务流程没有满足研究者的愿望时，将对软件样本进行检查，然后进行样本软件的设计和重新实施。应用程序性能测试，通过url循环加载对应用程序的压力能力进行测试，这是针对样本框架重复进行的，这些样本框架使用url循环脚本方法和研究人员构建的java编程脚本构建到应用程序中。
2.2.进化原型模型在研究的实施部分描述的过程阶段涉及原型模型的进化阶段，过程可以如图3所示。原型的进化过程由四个主要过程组成，输入、原型过程和输出，但过程中也必须受到条件的限制；构建的每个功能必须满足系统要求中规定的适当要求，参与原型方法过程的人员的能力满足最低系统要求[4]。
2.3.样本架构使用面向对象编程的原则以及模型、视图和控制器MVC方法，抽象允许程序员开发复杂的思维，而不必关注详细的组件，而封装允许我们关注软件功能，而不必详细考虑过程发生的复杂性。[5, 6].通过将Spring Framework、Hibernate Framework和MyBatis Framework架构组合成一个系统，该系统重叠了每个框架的缺点，期望在组合这些框架的过程中，可以进行并发现可以优化的测试。1040 Arief Ginanjar et al ./Procedia Computer Science 161(2019)1036–1045 Hibernate框架架构(一)[9]；和MyBatis框架架构(b) [8]。3.研究方法论
3.1.研究背景当使用进化原型开发软件时，执行的步骤从分析、设计和实现开始，在限制性条件下重复测试和评估，以产生期望的输出。寻找最佳框架组合的目的是在java平台中产生web服务生成器。
3.2.样本配置在已经进行的样本测试中，有一些技术方面已经得到应用，即:进行的测试涉及几个系统层，即数据库层、应用程序容器层、逻辑编程层和测试脚本层。然后，在每一层中，都使用了几种配置，以便该层中的每个系统都可以与其他层交互。每层的配置实施。无层技术配置1数据库MySQL Default 2应用程序容器Apache Tomcat Default 3逻辑编程Spring Framework组合具体每个样本4 Script Pengujian Java编程具体每个样本然后将每个样本的测试流程存储在安装在来宾操作系统中的虚拟服务器上，然后将Apache Tomcat安装在主机操作系统中，之后是测试脚本。持久性JPA 2.1是主要的支持工具，它是Spring框架和Hibernate框架之间的桥梁，因此两个框架之间的数据交换是有效的，而AOP联盟则成为持久性JPA 2.1的补充功能，当持久性JPA 2.1不能促进几个功能时，它将得到AOP联盟的帮助，以满足互操作性需求。Ehcache是一种基于硬件或软件的技术，用作临时数据存储，用于帮助提高应用程序或系统的性能水平。缓存技术的应用已经被应用程序开发人员广泛使用，以提高访问应用程序数据视图的速度，每个框架都有自己的架构来实现对其管理的数据的缓存，成为下一个研究材料是很有趣的。
3.3.数据收集研究人员进行的数据收集是以运行应用程序样本的形式进行的，这些应用程序样本是根据表1所示的框架组成构建的，并安装在产品名称为Apache Tomcat 9.0.12版的应用程序容器环境中，然后在Netbean 8.2环境中使用测试脚本运行，如图6所示。命令行测试使用java编程的几个数据库桥接层的spring框架性能。
4 .结果
4.1.研究结果在结合数据库桥接框架的Spring框架样本的性能测试中，发现MyBatis框架和L2缓存的结合有一种积极的趋势，而Hibernate框架和L2缓存的结合有一种消极的趋势。图7。场景一测试结果为100次点击(a)；和500次点击(b)。从已经基于预定测试场景进行的测试中，发现当场景一和场景二的命中高于1000时，包含Spring框架、Hibernate框架和第二级Ehcache的三个样本不能被执行，那么对于场景三、四、五和六，具有相同样本的不能运行到命中高于500。在上述条件下，作者只需关注hit 100和hit 500数据，目的是给出所有标本和场景的观测数据结果的平衡。在接下来的讨论中，所显示的数据的表示已经被转换成如图7至图12所示的线图。从图中所列的数据中，由上面看到的折线图表示，研究者将取主要数据，即；每个场景对每个样本的平均加载速度，每个场景对每个样本的最低加载速度，每个场景对每个样本的最高加载速度，每个场景对每个样本的最频繁发生的加载速度，以及每个场景对每个样本的中间加载速度值。所有数据列于表4、表5和表6。
4.2.讨论结果基于表4、表5和表6中的数据，将每个样本的数据访问速度与每个场景进行比较。请注意:每个测试场景中的样本4和5的访问速度在每个循环访问的平均速度和某些循环访问可以达到的最高速度方面都非常显著。Arief Ginanjar等人/Proedia Computer Science 161(2019)1036–1045 1045某些测试场景中的样本1和2具有足够高的速度，但与每个测试场景中的样本4和5相比不够高，而样本1和2对于所有100的测试场景都足够高。每个测试场景的三个样本在所有测试场景中都有低速趋势。对于最高平均速度，可以在五个样本中以1，370.45毫秒的速度三次击中500的场景中看到。而对于最高的访问速度，可以在第五个样本中以954毫秒的速度命中100次的场景中看到。对于最低的平
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