本實驗報告旨在系統闡述一個電腦端記事本軟件的開發過程，并探討其與網絡系統的設計及集成方案。通過本次實驗，我們深入理解了軟件工程中的需求分析、系統設計、編碼實現及測試等關鍵環節，同時掌握了網絡通信技術在應用程序中的實際應用。

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、復制、粘貼及查找替換功能。

- 文件操作：實現文件的創建、打開、保存、另存為及關閉功能，支持常見格式如TXT、RTF等。

- 界面設計：提供簡潔直觀的用戶界面，包括菜單欄、工具欄和狀態欄，確保操作便捷性。

- 網絡同步：集成網絡模塊，支持多設備間記事內容的云同步與備份。

1.2 非功能性需求

- 性能：軟件應響應迅速，在大文本處理時保持流暢。

- 可靠性：確保數據在本地及網絡傳輸中的完整性與安全性。

- 可擴展性：預留接口，便于未來添加插件或功能模塊。

二、系統設計

2.1 架構設計

采用分層架構，分為表現層、業務邏輯層和數據訪問層：

- 表現層：基于Qt框架構建圖形界面，確保跨平臺兼容性。

- 業務邏輯層：處理文本編輯、文件管理及網絡通信的核心邏輯。

- 數據訪問層：負責本地文件讀寫與網絡數據交互，使用SQLite存儲元數據，云端采用RESTful API進行數據傳輸。

2.2 模塊設計

- 編輯模塊：實現富文本編輯功能，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。

- 網絡模塊：基于HTTPS協議實現用戶認證、數據加密同步，采用OAuth 2.0進行安全授權。

2.3 數據庫設計

本地數據庫存儲用戶配置及緩存數據，表結構包括：用戶表、文檔表、同步記錄表。云端數據庫采用分布式設計，保障高可用性。

三、開發實現

3.1 技術選型

- 前端：使用C++與Qt庫開發桌面應用程序。

- 后端網絡服務：采用Node.js構建，配合Express框架提供API接口。

- 數據庫：本地使用SQLite，云端使用MySQL集群。

- 網絡通信：通過WebSocket實現實時同步，JSON作為數據交換格式。

3.2 核心功能實現

- 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類實現跨平臺文件操作，集成壓縮算法優化大文件處理。

- 網絡同步：實現增量同步機制，通過時間戳與哈希值校驗，減少數據傳輸量。

四、網絡系統設計與開發

4.1 系統架構

網絡系統采用微服務架構，分為用戶服務、文檔服務及同步服務：

- 用戶服務：處理注冊、登錄及權限管理。

- 文檔服務：負責文檔的存儲、檢索與版本控制。

- 同步服務：管理多端數據一致性，采用沖突解決策略（如最后修改優先）。

4.2 安全設計

- 數據傳輸：全程使用TLS/SSL加密。

- 身份驗證：基于JWT令牌，支持多因素認證。

- 數據隱私：客戶端加密敏感數據，服務器僅存儲密文。

4.3 性能優化

- 使用CDN加速靜態資源加載。

- 數據庫讀寫分離與緩存機制（Redis）提升響應速度。

- 實施負載均衡，通過Nginx分發請求。

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：驗證本地與網絡模塊的協同工作，模擬多用戶并發場景。

5.3 用戶驗收測試：邀請目標用戶群體試用，收集反饋并優化界面與功能。

六、總結與展望

通過本次實驗，成功開發了一個功能完備的電腦端記事本軟件，并實現了穩定的網絡同步系統。實驗過程中，我們強化了軟件工程實踐能力，特別是在網絡系統設計方面積累了寶貴經驗。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合，也為后續復雜軟件項目的開發奠定了堅實基礎。