基于UML网上选课系统的分析与设计

1、福 建 电 脑 2006年第 1期基于 UML 网上选课系统的分析与设计刘志远(黄石理工学院计算机学院 , 湖北 黄石 435003【 摘 要 】 随着高校教育教学改革的不断深入 , 众多院校采用选课制 。 本文采用统一建模语言 (UML 完成了该系 统的分析和设计 , 提出了分布式 3层体系结构的设计方案 , 并简要介绍了该系统的设计思想和功能模块 .【 关键词 】 UML; 面向对象分析 ; 面向对象设计1UML 概述面向对象的分析与设计 (OOA&D 方法的发展在 20世纪 80年代末至 90年代中出现了一个高潮 , UML 是这个高潮的产物 。它不仅统一了 Booch 、 Rumbau

2、gh 和 Jacobson 的表示方法 , 而且对其做了进一步的发展 , 并最终统一为大众所接受的标准建模语言 。 UML(Unified Modeling Language, 统一建模语言 , 是一种面 向对象的建模语言 。 它的主要作用是帮助学生对软件系统进行 面向对象的描述和建模 , 它可以描述这个软件从需求分析到实 现和测试的全过程 。 UML 通过建立各种类 、 类之间的关联 、 类 /对 象怎样相互配合实现系统的动态行为等成分来组建整个模型 。 UML 提供了各种图形来表达从软 件 需 求 分 析 开 始 的 软 件 开 发 全过程 1。 主要的图形有以下几种 :(1 用例图 (U

3、se Case Diagram , 描述系统功能 ;(2 类图 (Class Diagram , 描述系统的静态结构 ;(3 包 (Package , 包由一 组 模 型 元 素 组 成 , 可 包 含 从 属 包 或 普通的模型元素 . 所有的 UML 模 型 元 素 和 图 形 可 以 组 织 成 为 包 。(4 时 序 图 (Sequence Diagram , 按 时 间 描 述 系 统 元 素 间 的 交互 ;(5 协作图 (Collaboration Diagram , 按照时间和空间的顺序 描述系统元素间的交互和它们之间的关系 。(6 状态图 (State diagram 状态图

4、描述对象或交互在生命周 期中对激励所做出的反映以及动作 , 事件发生时状态转移的条件 。(7 活动图 (Activity diagram 活动图是状态机的一种变形 , 其 中的状态是活动 , 表示操作的激发以及完成是由于操作的完成 而触发的 。(8 实现图 (Implementation diagram 实现图显示实现时的状 态 , 包括系统源代码的结构和运行时刻的实现结构 . 实现图包括 组件图 (Component diagram 和配置图 (Deployment diagram 。 与 传 统 的 软 件 建 模 方 法 相 比 , UML 有 如 下 一 些 特 点 :(1 UML 是

5、一个可视化建模语言 , 是一种图形化的面向对象的设计 工具语言 , 而不是可视化程序设计语言 , 但用 UML 描述的模型可 与各种编程语言直接相连 , 把 UML 模型映射成编程语言 。 在不 同程序中使用同样的 UML 图表类型 , 因为 UML 具有任意程序 的独立性 , 定义一个标准程序不是一个 UML 的目标 。 (2UML 是 一种可用于详细描述的语言 , 其所建立的模型是精确 、 无歧义和 完整的 。 同时 UML 是一种文档化的语言 , 对其各建模元素可进 行详细说明 , 并能生成所建模型的文档 。 标准建模语言 UML 支 持面向对象的分析与设计 , 定义良好 、 易于表达

6、、 功能强大 。 它的 最大用途是利用图形来描述真实世界各个对象的符合 表 示 , 让 所有系统设计者在构建系统需求分析 、 对象模型化定义到对象 设计的整个开发过程完全标准化 。2网上选课系统的体系结构及运行环境随着互联网的不断发展 , 传统的二层 C/S 结构已经不能满 足软件发展的需要 , 所以三层 B/S 体系结构应运而生 , 与传统的 二层 C/S 结构相比 , 在三层 B/S 体系结构中 , 增加了一个应用服 务器 。 故可以将整个应用逻辑驻留在应用服务器上 , 而只有表示 层存在于客户机上 。 三层 B/S 体系结构是将应用功能分成表示 层 、 功能层 、 和数据层三个部分 。

7、网上选课系统就是基于三层 B/S 体系结构来实现的 。 如图 1示 。图 1网上选课系统三层结构选课系统作为本校校园网络环境下的一个应用系统 , 采用 了基于 Internet 环境下的 B/S(浏览器 /服务器 体系结构 , 选用 I/O 吞吐量大 、 事务处理能力强的专用服务器存放选课数据及事务 处理程序 , 其它任何一台能连上校园网的 PC 机作为浏览器端的 客户机 。 教务处每学期末就把下学期的课表放在选课服务器上 通过校园网向全校公布 , 学生在客户机上通过校园网浏览到选 课服务器上有关选课的信息 , 并在规定的时间内向服务器提出 选课要求 , 服务器接收这种要求后进行处理 , 并将

8、选课的结果向 学 生 公 布 。 本 系 统 主 要 采 用 JSP 技 术 实 现 , 脚 本 语 言 采 用 JavaScript, 浏 览 器 采 用 Internet Explorer5.0, 数 据 库 为 SQL SERVER2000, 客户机部分通过用 PB9.0开发的客户端程序来表 示 。 JSP 程序是运行于服务器端的应用程序 , 当学生从客户端浏 览器向 Web 服务器发出 HTTP 请求 ,Web 服务器调用 JSP, 读取 请求的文件 , 执行所有脚本命令 。 若其中含有访问数据库的请求 时 , 该文件通过 ADO(数据库访问构件 访问数据库的数据 。 其对 数据库的任

9、何命令请求 ,Web 服务器通过 ODBC 送 到 数 据 库 服 务器 , 然后从数据库服务器接收结果 , 并将处理结果嵌入动态产 生的 Web 页返回给客户端的浏览器 。3基于 UML 的网上选课系统开发过程利用 UML 所提供的各种图形表达 , 可以对从需求分析开始 的整个开发过程进行描述 。3.1系统需求学生使用该系统查询课程和和已选课程的成绩 , 选择自己 需要的服务 , 并进行登记注册 。 教务人员负责课程数据库的管 理 、 学生注册管理和学生成绩管理 。3.2系统分析软件开发方法已从传统的软件生命周期方法发展到了面向 对象的分析和设计方法 。 而统一建模语言 UML 代表面向对象

10、技 术的最新发展 , 使用 UML 进行软件系统的分析与设计能够加速 软件开发的进程 、 提高代码的质量 、 支持变动的业务需求 。 所以 , 该系统使用 UML 的统一建模方法由用例 (Use Case 驱动整个开 发过程 。 根据网上选课系统的职责范围和需求 , 可以确定 2个活 动者 :学生和教务人员 , 而每个 Use Case 都是一个活动者与系统 交互中执行的有关事务序列 。 其中系统的学生用例图见图 2。 学生注册 :当学生登录时 , 学生注册开始运行 , 它提供注册 、 修改注册 、 删除注册等功能 , 保证学生登录时 , 须输入正确学生标 识 ID 和口令 , 否则 , 将被

11、拒绝进入 ;图 2学生的用例图140福 建 电 脑2006年第 1期 网上选课 :学生进行网上选课必经过身份认证这一环节 , 通 过身份认证后 , 学生可以就所开课程的教学计划和内容进行查 询 , 进而选课 。成绩管理和课表管理 :根据学生的服务确认 , 来形成学生成 绩报表或该学生的课程表 。 正式选课后进行自动处理 , 生成学生 的最终选课结果 , 可以实现成绩的录入 、 修改 、 排名等功能 ; 并提 供查询 、 统计和打印报表等功能 。 在此学生只可查询自己的成 绩 。 在查询中 , 系统可根据用户输入的条件进行组合查询 。 3.3绘制主要交互图对 主 要 Use Case 做 交 互

12、 行 为 的 分 析 , 从 而 更 清 楚 地 理 解 Use Case 行为 , 得到系统时序图见图 3, 确定问题的解决方案 。 当学生登录系统 , 首先要验证身份 , 否则拒绝进入 , 若学生发 出浏览请求 , 系统服务列表接口响应请求 , 按照输入查询条件从 数据库中找出该生本学期的教学授课计划 , 并反馈查询成功或 失败的信息给 “ 学生 ” 。 当学生发出选课请求 , 课程列表接口对象 响应该消息 , 根据学生要求进行增加课程的操作 。 课程列表接口 对象发出增加课程消息 , 课程报表响应该消息 , 并在课程表中增 加指定的课程 。 。 当学生完成课程选择 , 发出请求提交的消息

13、 , 课 程列表接口响应请求 , 发出存储消息 , 课程报表对象响应该消息 , 进行数据库存储操作 , 把课程的选择结果存入课程数据库 。 当学 生结束登录 , 发出 “ 退出 ” 系统请求 , 系统注册表单接口响应请求 , 关闭系统 。3.4建立数据库模型在分析和设计系统的静态结构模型时需要进行数据分析和 数据库设计 。 从各个用例的交互图中抽取与计算机相关的对象转化而来的实体类 , 将它转化为数据库中的每个数据表 , 实体类 的 属 性 就 是 数 据 表 的 字 段 , 网 上 选 课 系 统 采 用 SQLSERVER2000作为后台数据库 , 这是因为其应用普遍 、编程简单 方便 ,

14、 根据对选课系统的仔细分析 , 确定系统数据库包括 :用户注 册表 、 课程表 、 选课表 、 成绩管理表等 。 4结论基于 UML 网上选课系统是的现代综合教务管理系统的重 要组成部分 。 它的实现减轻了管理人员的工作量 、 减少了重复劳 动 , 使教学管理更加科学化 、 规范化 , 充分提高了教务管理工作的 质量与效率 。部分发布自己的疑难问题 。回复问题 :用户可以利用该功能 , 对别人的疑难问题进行解 答修改帖子 :用户可以对自己已发布的问题或答案帖子进行修 改 。(四 系统管理模快该模块是答疑系统的管理中心 , 实现对系统数据的更新和 备份 , 是答疑系统中不可缺少的部分 , 对整个

15、系统的稳定运行和 维护起着举足轻重的作用 。 其用户有普通答疑教师 、 答疑专家和 管理员 。 其主要功能如下 :系统账户管理 :该模块实现对系统中的用户的增添 、 修改和 删除 。 其操作者为系统管理员 。知识库管理 :该模块实现问题库中的问题增添 、 修改和删 除 。 其主要的操作者有答疑专家和管理员 。同步答疑管理 :该模块实现对聊天室的增加 、 修改和删除 , 以及聊天室管理者的设定 。 其操作者有管理员和普通答疑教师 。异步答疑管理 :该模块实现对异步答疑科目的设置 、修改和 删除 , 以及答疑科目版主的增删 。 其操作者有管理员和普通答疑 教师 。系统维护 :该模块分别实现设置整个

16、系统 、系统部分模块的 开放与关闭 , 数据备份 , 用户的增加与删除 , 修改用户信息等 。五 、 系统主要的数据库设计 以设计效率高 、 冗余度低的数据结构为原则 , 系统数据库主 要设计了八张表 。! 表 userinfo:用 户 信 息 , 例 如 用 户 名 、 密 码 、 性 别 、 E_mail 、级别等信息 。! 表 admininfo :管理员 ID 、管理员密码 、 管理员的用户名 。 ! 表 subjectinfo :答疑科目信息 , 例如科目 ID 、科目名 、 科目 简介 、 管理者用户名等 。! 表 foruminfo:异步答疑信息 , 例如问题题目 、提问者 、

17、回复 者 , 提问内容 、 回复内容等 。! 表 chatroom :聊天室信息 , 主要包括聊天室 ID 、聊天室名 称 、 聊天室管理者 、 聊天室最多人数等 。! 表 chatroomrec:聊天室记录信息 , 例发言者 , 发言内容 、所 在聊天室 , 发言时间等 。! 表 knowledge :系统的知识表 , 包括有知识的题目 、关键 字 、 答案 、 提供者 、 类别等信息 。! 表 admincopy :系统控制信 息 表 , 包 括 系 统 开 放 与 否 、系 统的管理者 、 系统设计者联系信息等 。六 、 结束语网上自动答疑系统的将会成为网络教学和课堂教学的好助 手 。

18、网上自动答疑可为自主学习者提供及时 、 充分的答疑 , 有助 培养学习者的探索精神和创新精神 ; 它打破时间和地理位置的 局限性 , 增进了学生与教师交流 , 加深了了解 , 有助于教师根据 学生情况有针对性地开展课堂教学 ; 网络答疑环境中 , 因没有面 对面的问与答 , 学生可隐藏真实姓名 , 这样可使学生抛开各种顾 虑 , 大胆提问 , 得到及时答疑 , 消除学习障碍 , 提高学习积极性 。参考文献1柳泉波 黄荣怀 何克抗 , 智能答疑系统的设计与实现 , 中国远程教 育 J , 2000.8,43-482张秀红 陈泽辉 , 网上答疑系统的研究与设计 , 青岛建筑工程学院学 报 J,2002.2, 62-653鲁夫创意工作室 何雄等 , JSP 网络程序设计 M