总结项目:新型冠状病毒 WEB实时动态

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总结项目:新型冠状病毒 WEB实时动态

#总结项目:新型冠状病毒 WEB实时动态| 来源: 网络整理| 查看: 265

研究背景及意义 背景

没有一个春天不会到来,春天的美好都会如约而至

当前,新型冠状病毒感染导致的肺炎疫情依旧牵动着国人的心。 朋友见面、微信聊天、朋友圈分享,几乎三句不离最新疫情的进展。 讨论的背后是人们对疫情对关注,也是对自身、家人健康的担忧…

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研究意义

信息缺乏,丁香出道!

记得去年新型冠状病毒疫情的信息刚出现在互联网上时,家乡的老人对其更不了解,大部分老人都以为只是普通流感而已。

之所以这样,其根本原因就在于不是每个人都能有充足的信息去了解,但没过几天,出现了一个叫“丁香医生”的平台,在那上面我可以看到所有的疫情数据,看到地图上的地区渐渐变“红”,大家就都知道必须做到少出门,戴口罩,注卫生了

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重要说明

该项目以更新至 v2.0 该文章主要总结 v1.0

本着共同开发和学习的原则,该项目已开源至 Github

开源协议:GNU General Public License v3

为避免报告冗余文字太多,该报告介绍的均为核心实现,全部代码还请见: ⬇️

star 链接 : Go!

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项目简介 实现方式

后端:Mysql + Java

前端:Javascript + HTML + CSS

系统服务:shell

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开发环境

系统 :Ubuntu 18.04.5 LTS (Bionic Beaver)

编辑器:Vim & Vscode

Java 环境:JDK15

JDBC 驱动:mysql-connector-java-5.1.39

Mysql 环境:Mysql8.0

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部署环境

系统 :Centos7.4

编辑器:Vim

Java 环境:JDK8

Mysql 环境:Mysql5.1

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需求分析 用户角度分析

疫情数据准确

疫情数据实时性高

能直观看到现在疫情的情况

能多角度的学习到疫情的现状

技术角度分析

疫情数据需要来源

要有精确且有效数据

数据需要存储到安全的地方

存储的数据需要能被高效获取

有效数据需要再分类成独立数据集

数据集需要制作图表进行可视化

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架构设计 总结构设计

整体分成四个模块

monitor 模块: 负责监听疫情动态数据,实现数据实时更新,保证数据的实时性,降低系统资源利用率

Data mining 模块: 负责抓取所有与疫情相关的数据 并 挖掘出有用的数据,实现数据的“无中生有”,保证数据的准确性与有效性,降低数据冗余

Database 模块: 负责存储 Data mining 模块生成的数据,实现数据的存储,保证数据的安全性、高可用性,降低数据的不稳定性

Data visuallzation 模块: 负责将存储在 Databases 模块的有效数据 变成直观的数据,实现数据可视化,保证数据的可读性,降低某些数据被当作多余的可能

monitor模块与其他模块区别存储/使用

monitor模块负责其它模块整体的使用及调度

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数据挖掘模块设计

Data mining 模块分成三个功能区

Data collection:负责数据的收集,收集疫情相关的数据

Data cleaning: 负责数据的清洗,清洗出有效数据

Data storage: 负责数据的存储,将数据存储到数据库

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数据库模型设计

对 Data mining 模块存储的数据进行简单分类

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数据可视化模块设计

Data visualization 模块分成三个功能区

Data Extraction:负责数据的提取,从数据库中提取出数据,并进行简单处理

Data Classification:负责数据的分类处理,这是对疫情数据最后的一步处理

Generate Webpage code: 负责将分类过的数据,并生成 web 页面

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监听模块设计

Data mining 模块分成两个组件,三个功能区

data collection: 负责数据的收集

Data monitoring: 负责监听 data collectiong 收集的数据,如果监听到数据发生变化,立即作出反应

Process monitoring: 负责监听 Data monitoring 组件,如果监听到该组件有所变化,立即执行整个项目,将上述架构实现

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具体实现 项目文件一览

使用的语言和文件分布、代码工程量:

文件目录: 所有文件将会被打包成: 两个 jar 包: > COVID19.jar 文件: index.java 目录:Data*mining DATA_visualization > Data_monitoring.jar 文件:Data_monitoring.java 一套 Linux Shell 脚本: > Main: Monitor_process.sh 分支文件: runcovid.sh COVID19UPDATE.sh 一个 Web 访问目录: > 目下分支两个目录 */Log _/Run

包含已/待生成的 Web 文件: Form_theme.js index.html */Log/诸多日志文件 > > > > index.html 文件为 COVID19.jar 将生成的文件 内包含已编写的两个远程 Javascript 文件,协助可视化的制作

数据挖掘模块

文件目录:

共分成五个类

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mining_transfer 类

作用:资源池

功能:存储数据 Data_mining 模块中所有需要被使用的数据,并对外提供接口

代码:

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Scraping 类

作用:数据爬虫

功能:爬取网页 JSON 数据,并进行简单处理,将 JSON 数据变成一段连续的字符串,之后将这一次处理生成的数据记录下来

因为疫情数据不能出现一点差错,所以仍和一次对数据的处理都需要存储为日志文件,提高可维护、可控性

包的使用:

重要变量:

简单正则处理去除特殊字符:

构造方法 & 爬取 JSON 数据:

生成日志文件:

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Cleaning 类

作用:数据清洗

功能:按数据的不同特征,清洗出有用数据数据

包的使用:

依旧需要将每一次处理都记录下来,方便后期维护:

自编的一个正则处理的模板,能大大提高代码的整洁性,和程序的运行速度

只需要拟定好需要的正则规则使用模版即可

示范: 这一段能将国内所有地区,包括其名称、累计确诊、治愈、死亡人数都找出

再例如: 这一段能把国内整体的一个疫情数据都找出 最后就是构造方法了: \

Submission 类

作用:数据存储

功能:将需要存储的数据存储到 Mysql 数据库中,并对 Mysql 数据库进行简单管理

包的使用:

重要的变量,包含 Mysql 不同版本的连接方式,以及用户名和密码:

使用 JDBC,编写 sq 语言 l,对数据库表进行管理

动态生成会变化部分的 sql 代码,使用 sql 语言将数据插入数据库中(仅示范部分)

构造方法,连接数据库,调度其它方法

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Run_mining 类

作用:资源调度

功能:调度 Data_mining 模块中所有资源,包括类的使用、数据的传递

代码:

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小结

如果,数据挖掘模块刚爬取到的 JSON 数据是这样: 那么,数据挖掘模块完整使用后,在 Mysql 数据库中的数据为:

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数据可视化模块

文件目录:

共分成五个类

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visualization_transfer 类

作用:资源池

功能:存储数据 Data_visualization 模块中所有需要被使用的数据,并对外提供接口

代码:

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Extraction 类

作用:数据提取

功能:提取出 Mysql 数据库中需要的数据,存储到资源池中 和Data_mining模块的Submissionl类的许多相似功能不再赘述

包的使用:

对 Mysql 表进行最大限制,并提取其表名:

根据表名,提取出其存储的数据:

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Generation_Javascript 类

作用:Javascript Code 生成

功能:根据已经设计好的数据可视化代码,生成其可能会发生变化的 Javascript 代码 为了不偏移以Java实现的核心思想,仅介绍核心功能

生成疫情在地图上的地区分布的主要数据,包括地区名称,确诊人数等关键数据 (仅为范例):

Generation_HTML 类

作用:HTML Code 生成 与 插入

功能:根据已经设计好的数据可视化代码,结合 Generation_Javascript 类生成的 Javascript 代码,生成其可能会发生变化的 HTML 代码,再将其存储为一个可被访问的 web 页面 为了不偏移以Java实现的核心思想,仅介绍核心功能

将可被浏览器所编译的 Javascript 数据,疫情地区分布图、新增人数地区分布图等。。。 (仅为范例):

生成 Web 文件:

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Run_visualization 类

作用:Data_visualization 模块资源调度

功能:调度所有资源、包括资源池中的数据分配、类的使用、数据的传递

代码:

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小结

如果,数据可视化模块从数据库中读取到的数据长这样: 那么数据可视化模块,可能生成的 Web 页面会是这样:

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index 类

index.java 位于工程文件的根目录

作用:Data_visualization 和 Data_mining 模块的资源调度

功能:调度所有资源、包括资源池中的数据分配、类的使用、数据的传递

代码:

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监听模块

文件目录:

只是为了方便展示而存放于一个目录,实际使用中应置于项目根目录 >共分成一个Java文件,三个Linux Shell脚本

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Java Data_monitoring 类

作用:监控疫情数据动态

功能:利用线程休眠的方式让该程序,24 小时不间断监控疫情数据,如果发生了变化,立马返回异常给系统

包的使用:

关键变量与线程方法:

线程内进行数据爬虫和对比:

遗憾:

在编写 Data_monitoring 类时有一个极大的遗憾 本打算分四个线程,三个监听线程负责多方位捕捉多方面的疫情数据,这样可以提高容错率 其中另一线程负责做数据匹配,如果疫情数据发生更新让该线程作出反映 这样才能实现真正的 24 小时,不间断监听 但奈何服务器在我的博客和我的"玩弄"之下,已没有多少资源来让其“霸占”,所以只好作罢。

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Monitor_process Shell

作用:监控 Data_monitoring 类

功能:利用进程监听的方式来判断 Data_monitoring 类 的反映,如果出现异常,立即作出处理

线程监听:

注:此时的Java Data_monitoring类已被打包成Data_monitoring jar 注:脚本中的一切都要按照部署环境来编写和理解

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总结 项目优缺点分析 缺点分析

数据挖掘模块,数据收集来源单一,爬取的都是二手信息,没有挖掘出更多有效数据

数据可视化模块,没有分析出更多有用的信息

数据监听模块 shell 脚本,受技术能力限制,有部分冗余命令

优点分析

数据可视化模块,通过事前编写好 Javascript/Css/HTML 代码,让 Java 来根据一定算法生成生成 Web 文件,速度极快,可扩展性高

项目整体达到了轻量化的标准,整个项目文件仅 1M,部署简单

项目模块化设计,后期维护更方便,版本迭代更方便

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技术总结

JAVA 涉及的知识点:

I/O 流、多线程、正则运算、JDBC、网络爬虫、数据清洗的实现、简单算法编写、代码设计模式

数据库涉及的知识点:

Mysql 的使用;SQL 的 DDL、DML、DCL

前端涉及的知识点:

HTML、CSS 布局设计;Javascript 动态数据可视化;echart 的二次开发及使用;

Linux 涉及的知识点:

VIM 使用;编写 Shell 脚本(包括系统进程监听、Linux 命令执行);Web 平台部署

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项目展示

已经不提供服务的第一代版本:



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