天气预报系统项目总结
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本次项目共提供5个选题，本人选择了第一个项目，也就是天气预报系统，其要求如下:
请用观察者模式设计一套天气预报系统，该程序由两部分组成：天气预报信息服务器端和天气预报信息展示端。下面给出这两部分分别要实现的详细功能说明：
- 天气预报信息服务器端： 该程序主要包括以下几个方面的功能：
- 天气信息的采集（可以从某个网页上爬取真实的天气信息）；
- 定时往所有注册过的天气预报信息展示端发送相应的天气信息；
- 采集到的天气信息和展示端的注册信息保存在数据库中，用于存储天气信息和展示端的注册信息的数据表请自行设计，有关数据库的访问接口要求打包在一个动态链接库中，供服务端程序调用，数据库可选择Access或者SQL Server...。
- 天气预报信息展示端（可以设计多个）：
该程序主要包括以下几个方面的功能：
- 随时接收服务端发来的天气信息并实时显示；
- 可往服务端发送注册天气信息预定和取消天气信息预定的请求；
提示：服务端和展示端之间的通信可以自行选择，例如：可以采用UDP方式，展示端通过注册消息将本机IP发往服务端进行注册。
从上述要求可以看出主要内容如下:
- 使用观察者模式构建系统(包含观察者订阅以及消息广播两个部分)
- 需要把数据库接口打包成dll
本项目全程使用C#构建系统，C#提供许多强大的功能，方便进行数据库访问以及链接库打包以及异步编程
服务端设计本项目是花时间最长的部分，也是代码量最多的，主要包括两部分内容：
- 数据接口层(DLL)
- 业务逻辑层(BLL)
数据接口层使用的是C# orm框架entity framework core(官方文档)。 在visual studio中的NuGet管理器安装以下包，这些包用于构建数据库接口
该框架可以方便地进行数据库迁移，利用以下包可以直接通过数据库生成对应的Model
本项目使用的是database first的方法构建数据库，使用的数据库是MySql，在NuGet控制台中运行以下命令即可得到数据模型对应的代码
Scaffold-DbContext 'server={yourserver ip};uid={your database userid};pwd={your password};database={your database}' Pomelo.EntityFrameworkCore.MySql -Outputdir Model -force在mysql中，构建了三个数据表
- 天气表(用于记录城市/市区的天气)
- 用户表(记录用户ip地址以及用户名和密码)
- 记录表(记录用户订阅的地点)
数据库ER图
三个表中的RecordTable就是用来记录订阅信息的，利用关联查询，可以利用usertable记录的信息得到订阅者的ip，然后进行消息推送，观察者的订阅以及取消订阅都是处理这个表，这个表是本项目中观察者模式底层的实现
数据接口的源代码位于DbApi文件夹下，提供同步接口以及异步接口(项目中主要使用异步接口)
DbApi,后缀为Async的方法为异步方法
DbApi.cs中打包了一些项目中常用的接口，把一些sql查询封装成接口，接口输入参数大部分都是使用json格式的字符串格式，保持了接口的统一，例如下面这个接口就包含了异步编程、linq查询以及json序列化等方法在内
C#中打包成dll方法有很多，可以直接运行后复制dll文件，但是由于数据接口DbApi本身还依赖了其它包的dll，所以最好的方法还是使用visual studio的打包功能，具体步骤如下:
- 确定项目配置，要求.NET版本以及cpu架构对应(默认是MSIL，也就是any cpu)，这里使用默认的配置，点击下图选项即可打包得到一个nupkg(把本代码的dll以及依赖项dll打包)
- 确保项目把没用到的依赖去除，保证.csproj文件映射正确
- 重新调整依赖项后，最好清空NuGet缓存再打包
项目属性
打包
出错点在于，不要把没用到的包也放进来打包，否则很容易出现依赖映射出问题，如果打包前需要重置，最好的方法是先把bin/和obj/文件夹删掉，并且把NuGet缓存清空，再进行打包，这样能确保更新后的配置正确地打包进nupkg文件
数据库接口打包后得到以下文件
DbApi.dll就是我的数据库接口
业务逻辑层主要包括了以下内容：
- 爬取天气信息
- 数据更新后推动数据给用户
- 定时更新与推送
- 处理用户提交的请求
以上三个内容都要使用到数据接口，同时相互之间又有一定的依赖关系，并且有些功能类如果重复创建会出现冲突的情况，为了方便管理功能之间的依赖关系，使用依赖注入的方法来管理。
依赖注入用我自己的理解来说就是把依赖的实例化放到本类之外，在本类中留下依赖的一个引用，这样就可以使用到依赖的功能同时减少实例的创建。
在本项目中使用到了C#的一个IoC容器Autofac(官方文档)进行管理，只需要在创建相应的功能后对功能进行登记就可以运行build方法就可以完成依赖注入，非常方便。以下就是我在项目中的使用例子
var cb = new ContainerBuilder();
//数据接口层
cb.RegisterType<DbApi.DbApi>()
.AsSelf();
//.SingleInstance();
//数据更新
cb.RegisterType<WeatherUpdater>()
.Named<IUpdater>("weatherUpdater")
.SingleInstance();
cb.RegisterType<WeatherGetter>()
.AsSelf()
.SingleInstance();
//服务逻辑
cb.RegisterType<ServerBLL>() //需要新增命令时，在这个类中增加服务实例,
.AsSelf()
.SingleInstance();
cb.RegisterType<LoginDisposal>() //登陆处理
.AsSelf()
.SingleInstance();
cb.RegisterType<SendDisposal>() //推送处理
.AsSelf()
.SingleInstance();
cb.RegisterType<RegisterDisposal>() //订阅处理
.AsSelf()
.SingleInstance();
cb.RegisterType<PasswordDisposal>() //修改密码
.AsSelf()
.SingleInstance();
cb.RegisterType<GetRegisterDisposal>() //获取用户订阅
.AsSelf()
.SingleInstance();
cb.RegisterType<RemoveRegDisposal>() //删除记录
.AsSelf()
.SingleInstance();WeatherGetter类图
天气信息爬取我使用的是高德地图天气api(高德地图天气api使用文档)的信息，服务端将会定时访问该api，获得数据存入数据库用于天气预报推送。这部分代码位于UDPserver/Moudule/DataGetter.cs中。 其过程大致如下:
- 查看数据库中预设了哪些地点
- 向天气apihttps://restapi.amap.com/v3/weather/weatherInfo发送请求，获得每个地点的实时天气以及明后4天的天气
- 存入天气表
推送服务使用的是UDP的通信方式，UDP通信可以方便地实现数据广播，并且创建连接的开销比TCP小
ServerBLL类图
天气推送功能集成在了UDPserver\Disposal\SendDisposal.cs.cs文件中，该文件为ServerBLL.cs提供获取推送数据的功能，然后通过ServerBLL.cs中提供的UDPClient进行发送
所设计的函数如下
Updater类图
该定时功能运行逻辑位于\UDPserver\Module\Updater.cs,执行步骤大致如下
- 爬取天气信息，进行数据更新
- 获取用户订阅地点的天气，按照用户ip推送数据
这样就完成了观察者模式当中"一旦被观察者发送改变就通知观察者"的功能
类图(由于使用的是依赖注入的方法，这里自动生成的图中没有画出来)
这部分功能集成在了UDPserver\Module\ServerBLL.cs及其依赖UDPserver\Disposal(不同的请求处理对应Disposal下不同的文件)中，所有的用户请求都使用三个字母作为前缀，加上json格式的请求信息发送到服务端。
当服务端的ServerBLL接收到内容后先解析请求信息头，确定服务类型，然后将后续的json信息传入对应的处理方法(Disposal)中进行处理
各种请求或推送格式如下所示:
// 登录
LOG{
"username":"user", //必选，用户名，并且用户名是唯一标识
"ip":"127.0.0.1:8899", //必选，默认Ip为0.0.0.0:8899
"password":"123456" //必选，默认密码为123
}
// 订阅
REG{
"username":"user",
"password":"123456",
"ip":"127.0.0.1:8899",
"sites":["110000","110105"] //内容为高德地图的adcode
}
// 修改密码
PWD{
"username":"user", //必选，用户名
"password":"123", //必选，当前用户密码
"ip":"127.0.0.1:8899", //必选
"new":"12345" //必选，新的密码
}
// 删除订阅
DER{
"username":"user", //必选，用户名
"password":"123", //必选，当前用户密码
"ip":"127.0.0.1:8899", //必选
"sites":["110000","110105"] //内容为高德地图的adcode
}
// 查看订阅
GRE{
"username":"user",
"password":"123456",
"ip":"127.0.0.1:8899",
}
// 推送
WEA{
//天气信息，参考高德地图天气api字段
}每个请求如果成功操作都会回传一个"SUC"+{请求选项eg. LOG}的字段，客户端可以自行选择是否接收这个数据
服务端启动的时候会开启两个线程：
- 持续监听用户信息的线程，当接收到用户请求后，送入
ServerBLL进行解析，然后执行相应的用户处理线程，该步骤是异步的，所以响应速度很快 - 定时刷新数据线程，刷新数据会做两个动作:
- 向高德地图api发送天气信息请求
- 更新WeatherTable相应数据行
本项目的客户端设计成终端式的客户端，代码位于ConsoleClient文件夹下运行逻辑如下:
运行逻辑
其中订阅操作相当于观察者模式当中的订阅，该操作发送订阅信息到服务端中，服务端再向数据库中的RecordTable加入一行，表示加入了观察者，由此完成了整个基于观察者模式的天气预报推送系统和客户端
本项目使用的编程模式是简单的三层模式，展示层，业务逻辑层以及数据接口层，全程使用C#作为编程语言，在使用同时，学会了很多有用的编程知识，比如异步编程方法，C#提供方便的语法糖，帮助开发人员高效进行异步编程，方便管理多线程;学会了利用依赖注入，管理程序之间的依赖关系，降低程序之间的耦合程度，方便扩展功能；学会了如何利用观察者模式管理多对一的系统。由于时间的关系，在展示端没有使用Gui，而是使用了终端。虽然较为简陋，但基本上体现了本项目的基本功能。本项目可优化的地方还有很多，比如展示端可以变得更美观，服务端可以提供更多的命令等等。这些内容后续将进一步优化。
服务端启动立即进行监听，同时开始第一次天气信息更新
服务端推送数据到客户端
进入客户端后会自动抽取本地未被占用端口与127.0.0.1组成套接字 此处以两个用户为例，进行效果展示
{username:lxc1,password:123,ip:127.0.0.1:8000}
{username:lxc2,password:123,ip:127.0.0.1:8001}
登录界面
按C键，查看两个用户已有订阅
按R键，为两个用户分别订阅两个地点
订阅成功
按tab返回后按R键返回查看结果
按D键，可以退订
lxc1用户退订同安区
退订成功
按esc键，开始实时接收天气更新信息
lxc1用户所得信息
lxc2用户所得信息
建立数据库
在Dbapi下有一个sql文件createDatabase.sql，该文件可以在mysql数据库中建立本项目的数据库weathersys
配置UDPserver
UDPserver需要对数据库的连接地址进行配置，本项目开发时用的时远程数据库，本质上和本地数据库是一样的，可以在UDPserver\App.config中设置对应的字段
如下所示:
配置ConsoleClient
ConsoleClient下也有一个App.Config文件，具体含义如下
项目均在Windows系统下开发，推荐使用visual studio进行项目生成