本實驗報告旨在系統(tǒng)闡述一個電腦端記事本軟件的開發(fā)過程，并探討其與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計及集成方案。通過本次實驗，我們深入理解了軟件工程中的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、編碼實現(xiàn)及測試等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，同時掌握了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在應(yīng)用程序中的實際應(yīng)用。

一、需求分析

1.1 功能性需求

- 文本編輯：支持文本的輸入、修改、刪除、復(fù)制、粘貼及查找替換功能。

- 文件操作：實現(xiàn)文件的創(chuàng)建、打開、保存、另存為及關(guān)閉功能，支持常見格式如TXT、RTF等。

- 界面設(shè)計：提供簡潔直觀的用戶界面，包括菜單欄、工具欄和狀態(tài)欄，確保操作便捷性。

- 網(wǎng)絡(luò)同步：集成網(wǎng)絡(luò)模塊，支持多設(shè)備間記事內(nèi)容的云同步與備份。

1.2 非功能性需求

- 性能：軟件應(yīng)響應(yīng)迅速，在大文本處理時保持流暢。

- 可靠性：確保數(shù)據(jù)在本地及網(wǎng)絡(luò)傳輸中的完整性與安全性。

- 可擴展性：預(yù)留接口，便于未來添加插件或功能模塊。

二、系統(tǒng)設(shè)計

2.1 架構(gòu)設(shè)計

采用分層架構(gòu)，分為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層：

- 表現(xiàn)層：基于Qt框架構(gòu)建圖形界面，確保跨平臺兼容性。

- 業(yè)務(wù)邏輯層：處理文本編輯、文件管理及網(wǎng)絡(luò)通信的核心邏輯。

- 數(shù)據(jù)訪問層：負責本地文件讀寫與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互，使用SQLite存儲元數(shù)據(jù)，云端采用RESTful API進行數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 模塊設(shè)計

- 編輯模塊：實現(xiàn)富文本編輯功能，集成語法高亮（可選）。

- 文件模塊：封裝文件操作，支持自動保存與版本管理。

- 網(wǎng)絡(luò)模塊：基于HTTPS協(xié)議實現(xiàn)用戶認證、數(shù)據(jù)加密同步，采用OAuth 2.0進行安全授權(quán)。

2.3 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本地數(shù)據(jù)庫存儲用戶配置及緩存數(shù)據(jù)，表結(jié)構(gòu)包括：用戶表、文檔表、同步記錄表。云端數(shù)據(jù)庫采用分布式設(shè)計，保障高可用性。

三、開發(fā)實現(xiàn)

3.1 技術(shù)選型

- 前端：使用C++與Qt庫開發(fā)桌面應(yīng)用程序。

- 后端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)：采用Node.js構(gòu)建，配合Express框架提供API接口。

- 數(shù)據(jù)庫：本地使用SQLite，云端使用MySQL集群。

- 網(wǎng)絡(luò)通信：通過WebSocket實現(xiàn)實時同步，JSON作為數(shù)據(jù)交換格式。

3.2 核心功能實現(xiàn)

- 文本編輯：利用Qt的QTextEdit組件，擴展自定義功能如快捷鍵綁定。

- 文件處理：通過QFile類實現(xiàn)跨平臺文件操作，集成壓縮算法優(yōu)化大文件處理。

- 網(wǎng)絡(luò)同步：實現(xiàn)增量同步機制，通過時間戳與哈希值校驗，減少數(shù)據(jù)傳輸量。

四、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)，分為用戶服務(wù)、文檔服務(wù)及同步服務(wù)：

- 用戶服務(wù)：處理注冊、登錄及權(quán)限管理。

- 文檔服務(wù)：負責文檔的存儲、檢索與版本控制。

- 同步服務(wù)：管理多端數(shù)據(jù)一致性，采用沖突解決策略（如最后修改優(yōu)先）。

4.2 安全設(shè)計

- 數(shù)據(jù)傳輸：全程使用TLS/SSL加密。

- 身份驗證：基于JWT令牌，支持多因素認證。

- 數(shù)據(jù)隱私：客戶端加密敏感數(shù)據(jù)，服務(wù)器僅存儲密文。

4.3 性能優(yōu)化

- 使用CDN加速靜態(tài)資源加載。

- 數(shù)據(jù)庫讀寫分離與緩存機制（Redis）提升響應(yīng)速度。

- 實施負載均衡，通過Nginx分發(fā)請求。

五、測試與驗證

5.1 單元測試：對每個模塊進行白盒測試，確保邏輯正確性。

5.2 集成測試：驗證本地與網(wǎng)絡(luò)模塊的協(xié)同工作，模擬多用戶并發(fā)場景。

5.3 用戶驗收測試：邀請目標用戶群體試用，收集反饋并優(yōu)化界面與功能。

六、總結(jié)與展望

通過本次實驗，成功開發(fā)了一個功能完備的電腦端記事本軟件，并實現(xiàn)了穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)同步系統(tǒng)。實驗過程中，我們強化了軟件工程實踐能力，特別是在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計方面積累了寶貴經(jīng)驗。未來，可擴展方向包括集成AI輔助寫作、支持Markdown語法及強化移動端兼容性，以提升產(chǎn)品的市場競爭力。

本實驗不僅達到了理論學習與工程實踐的結(jié)合，也為后續(xù)復(fù)雜軟件項目的開發(fā)奠定了堅實基礎(chǔ)。