以下是一个基于Java开发的疫情统计系统的详细实现方案,涵盖技术选型、系统架构、核心功能模块及实现思路:
一、系统核心功能
- 疫情数据管理
- 数据录入(手动/Excel导入)
- 数据修改、删除、查询
- 按地区/时间范围统计确诊、治愈、死亡人数
- 数据可视化
- 疫情地图(热力图、区域分布)
- 折线图/柱状图展示趋势
- 实时数据仪表盘
- 数据分析与预警
- 高风险区域标记
- 增长率计算与预测模型
- 权限管理
- 多角色登录(管理员、普通用户)
- 数据操作权限控制
- 数据接口
- 提供RESTful API供外部调用
- 支持JSON/CSV格式导出
二、技术选型
模块 | 技术栈 |
---|---|
后端框架 | Spring Boot 3.x(快速开发、内嵌Tomcat) |
数据库 | MySQL/PostgreSQL(关系型数据存储) + Redis(缓存高频数据) |
前端 | Thymeleaf(服务端渲染)或 Vue.js 3.x(前后端分离) |
数据可视化 | ECharts/AntV G2(动态图表) + 高德地图API(地理数据展示) |
权限管理 | Spring Security + JWT(接口鉴权) |
数据处理 | Apache POI(Excel导入导出) + MyBatis-Plus(ORM框架) |
部署 | Docker容器化 + Nginx(反向代理) + Jenkins(持续集成) |
三、系统架构设计
用户层
↓ (HTTP/WebSocket)
表现层:Spring MVC / Vue.js
↓ (RESTful API)
业务逻辑层:Spring Boot Service
↓ (DAO)
数据层:MySQL + Redis
↓
外部数据源:卫健委API/Excel文件
四、数据库设计
- 表结构示例
-- 地区表
CREATE TABLE area (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
code VARCHAR(20) UNIQUE, -- 行政区划代码
name VARCHAR(50), -- 地区名称
parent_code VARCHAR(20) -- 上级地区代码
);
-- 疫情数据表(按日分区)
CREATE TABLE covid_data (
id BIGINT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
area_code VARCHAR(20),
date DATE, -- 统计日期
confirmed INT, -- 累计确诊
cured INT, -- 治愈
dead INT, -- 死亡
FOREIGN KEY (area_code) REFERENCES area(code)
);
-- 用户表(权限管理)
CREATE TABLE user (
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
username VARCHAR(50) UNIQUE,
password VARCHAR(100),
role ENUM('ADMIN', 'USER')
);
- 索引优化
- 在
covid_data(date, area_code)
上创建联合索引加速查询。
五、核心功能实现
1. 数据导入导出
- Excel处理
使用Apache POI读取Excel模板,解析后批量插入数据库:
public void importData(MultipartFile file) {
Workbook workbook = new XSSFWorkbook(file.getInputStream());
Sheet sheet = workbook.getSheetAt(0);
for (Row row : sheet) {
CovidData data = new CovidData();
data.setAreaCode(row.getCell(0).getStringCellValue());
data.setConfirmed((int)row.getCell(1).getNumericCellValue());
// ...其他字段
covidDataMapper.insert(data);
}
}
2. 疫情数据统计
- 动态SQL查询(MyBatis-Plus示例):
public List<CovidStats> getStats(String areaCode, Date start, Date end) {
QueryWrapper<CovidData> wrapper = new QueryWrapper<>();
wrapper.select("SUM(confirmed) as total_confirmed",
"SUM(cured) as total_cured")
.eq(areaCode != null, "area_code", areaCode)
.between("date", start, end);
return covidDataMapper.selectMaps(wrapper);
}
3. 数据可视化
- ECharts集成(后端接口示例):
@GetMapping("/api/stats/trend")
public Map<String, Object> getTrendChart() {
List<DataPoint> points = dataService.getWeeklyTrend();
return Map.of("xAxis", points.stream().map(DataPoint::getDate),
"series", points.stream().map(DataPoint::getConfirmed));
}
- 前端渲染(Vue + ECharts):
axios.get('/api/stats/trend').then(response => {
const option = {
xAxis: { data: response.data.xAxis },
yAxis: {},
series: [{ data: response.data.series, type: 'line' }]
};
myChart.setOption(option);
});
4. 权限控制
- Spring Security配置:
@Configuration
@EnableWebSecurity
public class SecurityConfig {
@Bean
public SecurityFilterChain filterChain(HttpSecurity http) throws Exception {
http.authorizeRequests()
.antMatchers("/admin/**").hasRole("ADMIN")
.antMatchers("/api/**").authenticated()
.anyRequest().permitAll()
.and().formLogin().and().httpBasic();
return http.build();
}
}
六、扩展与优化
- 性能优化
- 使用Redis缓存热点数据(如全国每日汇总)。
- 对大数据量查询添加分页(PageHelper插件)。
- 实时更新
- 定时任务(Spring Scheduler)抓取外部API数据
@Scheduled(cron = "0 0 2 * * ?") // 每天凌晨2点执行
public void fetchExternalData() {
// 调用卫健委API更新数据
}
- 安全增强
- 数据脱敏(如地区聚合后展示,避免泄露个人隐私)。
- HTTPS传输 + 敏感字段加密存储(AES算法)。
七、部署方案
- 本地开发
- 使用Maven构建,内嵌H2数据库调试。
- 生产环境
- 通过Docker Compose部署
version: '3'
services:
app:
image: openjdk:17-jdk
ports: ["8080:8080"]
volumes:
- ./app.jar:/app.jar
command: java -jar /app.jar
mysql:
image: mysql:8.0
environment:
MYSQL_ROOT_PASSWORD: root
八、测试方案
- 单元测试
- 使用JUnit + Mockito测试Service层逻辑。
- 接口测试
- Postman自动化测试核心API。
- 压力测试
- JMeter模拟高并发查询(>1000 QPS)。
该方案可根据实际需求灵活调整,例如增加移动端支持(Uni-app跨平台开发)或接入机器学习预测模型(Python Flask微服务集成)。