UML在图书馆教材管理信息系统中的应用

2022-09-12

1 引言

统一建模语言 (UnifiedModeling Language, UML) 是由三位世界著名的面向对象技术专家Gray Booch、Jim Rumbaugh、Ivar Jacobson发起, 在Booch表示法、OOSE方法和OMT方法的基础上, 广泛征求意见, 集众家之长, 反复修改后提出的通用的图形化标准建模语言[1]。它是当今世界上面向对象系统开发中令人振奋的工具之一。系统开发人员可以利用UML以一种标准的、简单的方法去绘制包含自己想法的蓝图;UML还提供一种机制, 让系统开发人员可以将自己的设计与其他人员进行有效的共享和交流。

UML经过不断使用、发展和完善, 已经成为一种定义良好、易于表达、功能强大, 且普遍适用的建模语言, 它为用户建模提供了完整的符号表示和不同层次的元模型。UML是一种用于对系统密集型过程的制品进行描述、可视化处理、构造和文档编写的标准建模语言, 规定了一套可视化描述系统的标准[2]。可以对任何具有静态结构和动态行为的面向对象系统 (包括软件和硬件系统) 进行建模:静态结构定义系统中重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系;动态行为定义对象的时间特性和对象为完成目标任务而相互进行通信的机制。

任何系统都具有一定的静态结构, 描述系统的静态组成, 可以作为人们认识系统动态行为的基础。UML的静态建模机制就是采用例图、类图、对象图、组件图和部署图等5种UML图 (系统表示方式) 实现系统的用例建模、结构建模、组件建模以及环境建模, 描述系统的静态结构组成, 建立静态系统模型的[4]。

UML动态建模机制则是指通过动态建模, 使用状态图、活动图、顺序图和合作图等4种UML图定义并描述系统静态结构元素的动态行为和交互通信, 构建动态系统模型。

使用计算机软件对教材进行管理, 是计算机应用的一部分。以实现教材报订的高可靠性、教材报订数据保存时间长、查询以往报订数据迅速、成本低等特点, 能极大程度地提高教材报订工作的效率, 也是教材管理信息化、正规化管理的必然趋势。

针对用户对教材资源进行有效利用和管理的功能需求, 用建模技术对教材管理资源采用面向对象的描述方式, 在具体系统功能实现之前, 建立起系统模型是很必要的, 这里采用具有可视化、能够柔性实现分析、设计和开发系统的统一建模语言实现系统模型构建。同时, 结合最流行的基于浏览器的数据管理模式, 建议采用基于组件技术的B/S (brower/server) 系统结构。

2 教材管理信息系统功能要求

江苏经贸职业技术学院 (以下简称我院) 教材报订工作由我院图书馆负责, 结合我院教材报订工作的实际情况, 教材管理信息系统要求在我院的校园网上实现以下几个功能:

(1) 各系 (部) 教师在线报订教材

(2) 在线查询已报订教材

(3) 系主任对本系已报订教材的在线审核确认

(4) 教务处长对全院已报订教材的在线审核确认

(5) 打印教材报订单、打印教材汇总表、打印各班级教材领用表

(6) 建立教材样本数据库

3 基于统一建模语言的教材管理信息系统建模

3.1 用例建模

用例是能够帮助分析员和用户确定系统使用情况的U M L组件, 一组用例就是从用户的角度出发对如何使用系统的描述[3]。可以认为用例是系统的一组使用场景[3]。用例建模是指使用UML提供的用例图及其模型元素子系统、角色 (Actor) 和用例来构建用例视图模型。UML的用例图较详细和确切地描述了用户的功能需求, 使系统责任明确到位, 奠定UML对系统建模的基础, 这样, 其他模型图的构造和发展依赖于用例图中所描述的内容, 直至系统能够实现用例图中描述的功能。采用用例图描述的教材管理信息系统主要包括五类用户:学生、普通教师、系主任、教务处长、系统管理员。其中, 学生和普通老师是多个, 系主任是几个, 教务处长和系统管理员是一个。

教材管理信息系统相关用例如下:

(1) 和学生相关的用例包括:查询自己班级每学期使用教材的相关信息;

(2) 和普通教师相关的用例包括:查询自己报订过的教材相关信息、报订下一个学期要用的教材;

(3) 和系主任相关的用例包括:查询本系教师报订的教材相关信息、对本系教师报订的教材进行审核确认、打印班级教材领用单、打印本系教材汇总表;

(4) 和教务处长相关的用例包括:查询全院教师报订的教材相关信息、对全院教师报订的教材进行审核确认、打印全院教材汇总表;

(5) 和系统管理员相关的用例包括:用户权限更改、日志维护、增加用户、删除用户和管理系统后台数据

用户与用例关系及用例之间的关系如图1所示。

3.2 静态建模

在用例建模基础上, 根据需求可建立起系统的静态数据模型, 即建立系统类图, 以及相关的关系和方法——静态建模。在面向对象分析中, 一般只考虑与问题描述域和系统功能相关的对象。

在教材管理信息系统中存在各种类, 而且类与类之间也不是被割裂的, 相互之间又存在各种关系 (如继承、关联、依赖和聚集等) , 可以分化为以下相关类:教材类 (Text book) 、人员类 (Person) 、报表类 (Form) 、学生类 (Student) 、教师类 (Teacher) 、管理员类 (Sys_Manager) 、系主任类 (Dep_Manager) 、教务处长类 (JWC_Manager) 、部门类 (Department) 等。这些类之间我们可以用朴素的关联关系作一简要表达。如图2为教材管理信息系统的静态类图, 在图中每条有直接多重性关联的线上已标示出多重性, 这为以后编程中提供了更好的关联参考价值, 并为类在整个开发中的统一性奠定基础。

3.3 动态建模

在考察了系统某一时刻的对象及对象之间朴素关系的静态结构后, 下面要关注的是在任何时刻对象及其关系改变的情况, 这些情况可以用U M L的动态模型进行动态建模。动态建模是指使用U M L提供的状态图、活动图、顺序图和合作图构建系统动态视图模型。本文以状态图为例进行系统动态建模。

在状态图中, 把每时刻的系统状态抽象成状态和事件, 然后组成一个网络, 侧重于描述每一类对象的动态行为。它是对某一时刻中属性特征的概括, 并且每种状态间存在着迁移, 迁移则表示了这类对象在何时对系统内外发生的哪些事件作出何种响应。状态图设计一般是在对操作序列的顺序图细化的基础上表达。系主任用户的状态图如图3所示。

3.4 体系结构模型

网络计算模式就是为完成网络上的一个计算任务或应用服务而占用共享资源的形式和使用共享资源的方式。目前, 常见的网络计算模型包括:集中式计算模式、两层分布式计算模式 (包括客户/服务器C/S和浏览器/服务器B/S结构) 和多层分布式计算模式 (包括三层C/M/S和三层B/M/S结构) 。

在完成了系统的用例建模、静态建模以及动态建模后, 基本上掌握了系统在进行逻辑数据处理的流程。而最终要成为一个系统管理体系, 这就需要从总体上把握系统数据的获取、处理及存储。根据教材管理信息系统的功能需求, 本系统采取B/S模式开发。B/S模式的体系结构一般分为采用组件技术的三层, 浏览器层、W e b逻辑处理层和数据库管理层。这里系统的开发, 设计的逻辑组件、数据访问组件运行在Windows 2000中, 底层数据处理则采用数据管理安全性稳定性很强的SQLServer 2000。不仅增强了系统访问数据的安全性, 同时也可以处理后台数据库的并发、远程、跨平台访问。在数据库管理层是通过ADO对象组件完成对后台数据库服务的访问, 整个系统体系结构如图4所示。

4 总结

本文对教材管理信息系统采用面向对象的分析及设计方法进行了阐述, 对系统进行了可视化的需要分析与系统设计。整个过程中, 采用了U M L技术。并对系统采用了基于B/S模式的三层体系解决方案, 借助于W e b浏览器, 提供了更加快捷方便的教材报订和管理流程, 节省了教材工作人员和系 (部) 老师的大量时间, 大大提高了工作效率, 大大减少了重复信息和错误。另一方面, 基于组件技术的系统结构具有很好的可伸展性和可扩展性, 提高了系统的柔性与适应性, 有助于系统的二次开发。

摘要：探讨面向对象技术中统一建模语言 (UML) 在构建教材管理信息系统中的建模应用。介绍统一建模语言的建模机制;概述教材管理信息系统需要实现的功能以及系统建模采用的方法和平台;详细描述基于统一建模语言的教材管理信息系统各模块的用例建模、静态建模、动态建模和系统结构建模。

关键词：统一建模语言,UML,建模,用例