摘要：针对传统校园二手商品交易的不足，结合高校特定区域的优势以及RESTful架构风格的特性，提出基于RESTful的校园二手商品交易系统。对系统进行总体架构、功能模块、数据库以及RESTfulAPI设计，运用Python语言、ORM技术以及Flask框架，实现了系统的商品发布、商品分类展示、商品搜索、商品交易等主要功能。实际测试与应用结果表明，该系统运行比较稳定，具有较强的扩展性，能够较好地满足大学生进行闲置物品交易的需求。
关键词：校园二手商品，RESTful，Python语言，ORM技术，Flask框架
0 引言
随着学生购买能力的提高以及每年升学和毕业，在大学校园里存在着各种各样的二手物品。这些物品食之无味，弃之可惜，于是出现了校园二手商品买卖，从张贴小广告到沿路摆摊设点，这种经营方式不但破坏校园的环境卫生，而且不能满足校园二手商品畅通交易。随着近年来因特网在高校的迅速普及，加之二手商品交易需求的日益增长，各大高校纷纷建立起自已的二手商品交易平台，其开发技术由本地服务发展到网络服务（Web Service）。
Web Service的本质是通过网络调用其他网站的资源，与本地服务相比，它具有平台无关性、跨越防火墙以及编程语言无关性等优势。WebService的两种主要方式是SOAP（英文全称：Simple Object Access Protocol）和RESTful（英文全称：Representational State Transfer），SOAP是一种基于XML的数据交换协议规范；RESTful是一种软件架构风格，提供了设计原则和约束条件。与SOAP相比，RESTful有三个重要特性：一是充分利用HTTP协议本身语义，规范了请求动作的使用；二是暴露资源存在，URI透明地显示了请求的资源；三是无状态性，不用考虑上下文以及当前状态，极大的降低了复杂度。
针对传统校园二手商品交易的不足，以及RESTful的特性，提出基于RESTful的校园二手商品交易系统，充分利用网络设备资源，对高校的二手商品交易市场进行系统管理，创建节约型校园。
1 相关技术介绍
本系统基于RESTfu API设计风格进行API设计，同时运用Python语言以及ORM、Flask等技术，实现了系统功能。
（1）RESTfulAPI：API是系统前后端交互数据的接口，RESTful API设计风格一般满足三个约束：第一，把网络上的所有事物抽象成资源，每一个资源都有唯一的资源标识符URI；第二，RESTful使用的是标准的HTTP方法，常用的有四种方法：GET（获取资源）、POST（新建资源）、PUT（更新资源）、DELETE（删除资源）；第三，系统前后端进行数据传输一般采用JSON格式。
（2）Python语言：Python是一种面向对象的解释型语言，具有丰富和强大的库，常被称作胶水语言，它具有免费开源、可移植性、运行速度快等特性。
（3）ORM技术：对象关系映射（Object Relation Mapping，简称ORM）是指在操纵数据库表的时候，不需要用复杂的SQL语句，而是简单的操作实体对象的属性和方法。ORM的一个重要目标是提供能兼容众多数据库（如SQLite、MySQL、Postgres、Oracle、MS-SQL以及SQL Server）的企业级持久性模型。
（4）Flask框架：Flask是一个使用Python语言编写的轻量级Web应用框架，它使用简单的核心，用extension增加其他功能，比如用Flaskextension加入ORM这个功能。
2 系统设计
2.1 总体架构设计
由于考虑到系统的稳定性、安全性及可维护性等特点，本系统采用分层架构开发，分层架构可以使得层与层之间的耦合度尽可能降低，以保证开发过程中不会相互干扰，提高工作效率。如图1所示，系统架构分为数据层（Data Layer）和应用层（Application Layer）。
（1）数据层：即系统后端，用MySQL数据库存储数据；与数据库交互采用Python第三方库SQLAlchemy对数据库进行增删改查，实现ORM技术；DBmodel是系统创建的所有映射类；后端服务用Python的Web应用框架Flask；后端的单元测Python第三方库Nose，为前端提供可验证的交付产品。
（2）应用层：即系统前端，采用HTML5和CSS3来实现静态页面设计与布局；前端框架用目前很受欢迎的Bootstrap；采用JavaScript和AJAX创建动态页面效果并且与后端进行数据交互。系统前端文件主要分为页面文件（pages）和静态文件（static），其中每个页面有对应的css样式和js交互代码，另外将页面中的图片存放于images文件。
系统前后端数据交互通过RESTfulAPI实现，API将前端请求参数通过AJAX对象发送到系统后端，后端根据API中的URI找到处理函数，进行逻辑处理之后将结果以JSON格式返回给前端。
2.2功能模块设计
本系统主要实现商品管理和用户管理两大功能模块：
（1）商品管理：商品管理分为商品发布、商品搜索、商品推荐、商品分类展示、订单处理、购物车等模块。商品发布模块可以输入主题、价格、描述以及上传多张图片；商品搜索模块是通过关键词快速找到用户所需要的商品；商品推荐模块是根据用户的历史数据把商品个性化推荐给用户；商品分类展示模块是在系统主界面，以“最新”、“最热”和“推荐”三个类别把商品展示给用户；订单处理是用户下单后，进行支付的过程；购物车是用户暂时选中的商品列表，可以灵活的删除增加商品，修改商品数量等。
（2）用户管理：用户管理分为用户注册、用户登录、找回密码、修改密码等模块。用户注册时采用MD5加密技术对用户密码进行加密，保障用户账号的安全性；用户登录成功的同时系统后端会传给前端一串无规律长字符串“usertoken”，用于保证前后端交互数据的安全性；找回密码模块就是验证密保答案是否一致；修改密码是判断用户输入的原密码是否跟注册时的密码一致。
2.3 数据库设计
数据库设计是整个系统的基础和核心，因此数据库设计的好坏将直接影响到整个系统完成的成败和好坏。本系统的数据库设计分为三个阶段，首先，通过需求分析得到数据项和数据结构以后，设计出能够满足用户需求的各类实体，以及实体与属性之间的关系，系统E-R图如图2所示。
其次，根据第一阶段的E-R模型，确定符合关系范式的数据库表如下：
（1）会员用户（用户编号，用户姓名，用户密码，密保问题，密保答案）
（2）认证表（认证字符串，用户编号）
（3）用户信息（信息编号，用户编号，用户手机，用户头像）
（4）商品信息（商品编号，商品主题，商品总价，商品描述，商品时间，完成日期，完成状态，用户编号），本系统商品信息表名用“manifest”表示。
（5）评论表（评论编号，评论内容，评论日期，用户编号，商品编号）
（6）订单表（订单编号，完成日期，下单时间，完成状态，收件人信息，用户编号，商品编号）
（7）图片表（图片编号，图片名称，商品编号）
最后，在以上两个阶段的基础上进行数据库的物理结构设计，确定每个数据库表中各个字段的数据类型，解释字段含义，判断字段是否为空，以及主键和外键的确定。
2.4 API设计
根据RESTful API的设计风格以及系统的功能需求，本系统共设计32个API，包括用户注册、用户登录、找回密码、修改密码、商品发布、商品搜索、商品推荐、商品分类展示、订单处理等，每个API都包含路径（URI）、请求方式（POST、GET、PUT、DELETE）、JSON格式的请求参数和返回值。以“发布商品”这个重要API为例，如图3所示，此API路径是“/v1/manifests/publish/”。请求方式是POST，因为发布商品相当于新建资源。系统前端向后端请求的参数有：“usertoken＿str”，这是认证字符串；“manifest＿title”，这是商品的名称，不能超过30个字；“manifest＿price”，这是商品的价格，“manifest＿desp”，这是商品的描述，“manifest＿pics”，这是商品的照片，传到后端的格式是列表。后端给前端的返回值有三种情况，一是数据正常交互，即发布成功；二是usertoken＿str无效，即登录过期；三是数据库发生错误。
3 系统实现
3.1 关键技术的实现
（1）ORM技术的实现
本系统后端操作数据库时，从SQLAlchemy的ORM库中导入sessionmaker，用它定义会话类，用会话类的实例对象session进行数据库的增删改查，其对应的四种方法是：add（）、delete（）、update（）和query（）。
以“发布商品”功能为例，后端用session的add方法向商品信息表中追加数据，其代码为：session．add（Manifest（manifest＿userid＝userid，manifest＿title＝manifest＿title，manifest＿price＝manifest＿price，manifest＿desp＝manifest＿desp，manifest＿datetime＝nowtime，manifest＿finish＝0））。
用户在发布商品页面输入的“manifest＿title”为“卖二手电脑显示器”；“manifest＿price”为“200”；“manifest＿desp”为“电脑显示屏为8成新”；另外说明，“manifest＿userid”为当前发布者用户编号；“manifest＿datetime”为当前发布时间。用户点击页面的“发布”按钮进行发布商品，此时系统运行终端部分截图如图4所示，由图中第一行可知，session的add方法被转换为标准的SQL插入语句，图中下半部分则为输入的参数值，系统已成功将这些参数值插入到数据库表中，由此可知，不用写复杂的SQL语句也可以操作数据库，这对系统后期的维护和扩展奠定了良好的基础。
（2）RESTfulAPI的实现
本系统在API设计阶段运用了RESTfulAPI设计风格，通过前后端编码实现了32个API，以“发布商品”API为例，其实现过程如下：
首先，当用户触发“发布商品”功能时，系统开始进行API的调用，前端从页面获取请求参数，参数包括商品主题、商品价格、商品描述以及商品图片地址，如图5所示。
其次，AJAX创建XMLHttpRequest对象，用对象的open和send方法将请求方式、URI路径以及请求参数发送到后端服务，如图6所示，此API的请求方式是POST，URI路径是“/v1/manifests/publish/”，路径前面是后端服务的IP地址和端口号，状态码200表示前后端数据交互成功。
然后，系统后端运用Flask框架根据API路径执行操作函数，或用SQLAlchemy对数据库进行访问，之后将封装好的返回值传给前端。
最后，系统前端AJAX对象判断响应是否已就绪，若已就绪，则接收后端以JSON格式传来的返回值，如图7所示，API响应值中infomsg为发布成功，即API设计时的第一种返回值情况，可参考2.4节的图3。
3.2 功能模块的实现
根据系统需求、总体架构设计、数据库及API设计，运用Python语言、ORM以及Flask框架，并结合分层架构思想，对系统的功能进行了实现，主要功能包括：注册、登录、主页商品分类展示、商品搜索、评论回复、订单处理、购物车、商品交易以及商品发布等模块，系统主界面如图8所示。
由图8可知，在主界面以三个类别把商品展示给用户，根据发布时间排序返回“最新”商品；根据浏览次数排序返回“最热”商品；根据用户历史数据为当前用户返回“推荐”商品。在搜索框里输入想要搜索商品的关键词，即可搜索出与关键词匹配的商品。点击“查看详情”按钮进入商品详情页面，在该页面可以浏览商品图片、用户评论等信息，并且可以将此商品加入购物车。在订单处理页面可以对已选中的商品进行支付，查看订单状态等信息。在页面顶部点击“发布二货”即可发布自己的二手商品，在发布商品界面可以输入主题、价格、商品描述等信息，并且可以上传多张商品图片。本系统的大致实现流程如图9所示。
3.3 系统运行结果
本系统在2016年9月部署到贵州大学校园网上，最初只在贵州大学北校区测试运行，商品总数量和商品交易数量统计结果如图10所示。由于前5个月处于前期推广阶段，交易数量较少，在2017年3月至6月，本系统得到大力推广，并且处于大学生毕业季，使得二手商品交易数量急剧上升。
4 结束语
根据高校大学生的实际需求，对校园二手商品交易系统进行了总体架构设计，数据库设计以及RESTfulAPI设计，运用Python语言、ORM技术以及Flask框架实现了本系统主要功能。目前，通过系统在贵州大学花溪北校区的运营情况，发现商品总数量、商品交易数量以及网站浏览量都在不断上升，商品交易数量平均每天达到210个商品，该网站平均每天有2300多人访问，充分说明了大学校园二手商品交易平台具有强大的发展空间，同时也间接证明了本系统的实用价值和社会价值。
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