/Covid19-Real-time-dynamic

2019新型冠状病毒国内数据可视化,动态更新

Primary LanguageJavaGNU General Public License v3.0GPL-3.0

已停止服务,仅2020参赛作品

Covid19-Real-time-dynamic

Involved: java crawler, mysql storage, Javascripte visualization, etc. .



效果图



介绍/报告



简介

实现方式

后端:Mysql + Java

前端:Javascript + HTML + CSS

系统服务:shell



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



部署环境

系统 :Centos7.4

编辑器:Vim

Java环境:JDK8

Mysql环境:Mysql5.1



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



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



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



数据库模型设计

对Data mining模块存储的数据进行简单分类



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



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



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



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:



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:



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



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:



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:



数据可视化模块

文件目录:

共分成五个类



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:



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:



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**,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**,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:



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:



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:



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:



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



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。



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



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



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



项目展示

已经不提供服务的第一代版本: