形考作业3：基于UML的大学图书馆图书信息管理系统设计实验

最好的沉淀整理面向对象方法的系统设计规格系统设计规格说明书基于UML的大学图书馆图书信息管理系统设计实验1、图书信息管理系统课题研究背景及意义随着信息技术和网络技术的迅速发展，信息化和网络化也将成为必然的趋势。传统的图书管理模式也正经历着无纸化和网络化的飞跃。计算机的开放性和分布性的特点以及计算能力使得图书管理突破了时间和空间的限制。基于网络技术的图书管理系统正成为人们的研究热点之一，其中，基于计算机技术的图书管理系统已成为信息管理的重要应用之一，对这个方向的研究具有重要的理论意义和现实意义。图书管理系统具有降低图书管理成本，解决繁重的还借工作的优点。它可以免去图书管工作人员大量的馆务工作，图书管工作人员可以不用像以前那样各种信息必须要亲自通知，只需要在系统中发布，图书还借，预约也可以在系统中进行，一是实现了无纸化图书管理，节约了成本；二是提高了各种工作效率。读者也不必去购买各种书籍，图书管工作人员在资源区可以上传各种新书供读者浏览；读者还借预约等信息是通过系统自动管理，为图书管工作人员免去了繁琐的文案工作。目前国内各种高校也慢慢地将图书管理进行了信息化改造，这是大势所趋。图书管理系统作为“质量工程”的先期启动项目，在全国范围内率先开展。实施图书管理系统建设工程抓住了图书管理质量提高的要件和本质。国家图书管理系统建设工程的实施，对图书借阅机构整体课程建设起到了积极的推动作用，为高校进一步提高图书管理水平提供了非常好的契机。作为一个以传播知识为主要职能的机构，图书借阅机构建立一个自己的图书管理系统是十分必要的事情，这不仅能使更多的人享用宝贵的图书管理资源，同时也对于提升图书借阅机构自身的知名度，提高读者的自学能力，有着相当大的帮助。2、初步设计方法与实施方案软件体系结构方案：采用C/S模式。C/S结构（Client/Server结构）即客户机/服务器结构。采用C/S结构是因为该结构在功能拓展和维护方面简单、方便，只需要增加或更改数据，并且C/S结构是以面向对象为主，录入简单。操作系统方案：Windows7（旗舰版）操作系统，该系统可以兼容需要的软件，并且具有良好的运行速度，界面良好。后台数据库：选用MicrosoftSQLServer，该数据库具有良好的安全性。开发工具：选用MicrosoftVisualStudio。开发语言：C#语言。开发技术：.NET技术。3、系统开发环境介绍3.1.NET简介.NET是把基于通用语言的程序在服务器上运行。不像以前的ASP即时解释程序，而是将程序在服务器端首次运行时进行编译。.NET构架是可以用Microsoft（R）公司最新的产品VisualS开发环境进行开发，WYSIWYG（WhatYouSeeIsWhatYouGet所见即为所得）的编辑。这些仅是.NET强大化软件支持的一小部分。因为.NET是基于通用语言的编译运行的程序，所以它的强大性和适应性，可以使它运行在Web应用软件开发者的几乎全部的平台上。通用语言的基本库，消息机制，数据接口的处理都能无缝的整合到.NET的Web应用中。.NET同时也是language-independent语言独立化的，所以，你可以选择一种最适合你的语言来编写你的程序，或者把你的程序用很多种语言来写，现在已经支持的有C#（C++和Java的结合体），VB，Jscript。将来，这样的多种程序语言协同工作的能力保护您现在的基于COM+开发的程序，能够完整的移植向.NET。.NET的优点主要体现在效率高、可重用性高、代码量少这三方面。在使用ASP进行程序设计的时候，由于ASP使用的是脚本语言，所有的代码都嵌入到HTML代码中，所以当编制功能复杂的网页时，就需要编写大量的代码，而且会导致程序代码的可读性差的问题。另外，由于所有的代码都是解释执行的，所以相对速度较慢，并且无法有效地利用机器硬件的各种性能。.NET与ASP相比较效率更高，提供了很高的可重用性，对于实现同样功能的程序，.NET使用的代码量比ASP要少得多。.NET采用全新的编程环境，代表了技术发展的主流方向。3.2VisualStudioVisualStudio开发平台是微软推出的软件开发最常用的平台之一，程序员普遍采用该开发环境开发软件，是当前最流行的Windows操作系统开发环境。目前visualstudio已经发展到多个版本，本软件系统选择VisualStudio2008开发环境来进行系统的开发。程序开发人员可以快速利用它研发出高质量的应用程序，充分满足用户的使用需求，将用户需求和程序开发紧密联系在一起。通过VisualStudio开发环境，可以将信息的采集和分析变得更为简便，是程序开发的决策者的业务决策效率提高，更容易创建安全可靠的软件应用程序。VisualStudio平台提供了高级开发工具，包括功能调试、创建功能、数据库功能等，便于在进行应用程序开发时，快速创建当前最流行的应用程序应该具有的功能。VisualStudio还可以对各种功能进行增强，例如：对web开发工具大量改进、可视化编辑器、对所有类型数据的语言进行增强等，并且为程序开发人员提供了所有相关的开发工具和框架的支持。VisualStudio是一套完整的开发环境，可用于构建ASP.Net、web应用程序、XMLweb服务、桌面应用程序及移动应用程序等。VisualBasic，VisualC＃和VisualC++都使用了相同的集成开发环境（IDE），它可以共享开发工具，并且简化创建混合语言的解决方案。另外，这些语言使用.NET框架，它提供访问ASPWeb应用程序和XMLWeb服务开发的关键技术。3.3C#介绍C#是.NET的关键性语言，c#是一种简单的，类型安全的，现代的，和面向对象的程序开发语言。C#使用了很多C++的功能，如语句，表达式和操作符，另外C#参考了许多Java的技术规则。C#使用命名空间来组织，不同的命名空间可以包含不同类的相同名字，降低了名字的冲突性。C#有一个虚拟机（CLR）--公用语言运行环境，其对象具有层次性。C#与Windows的体系结构相似，可以使用全部的Win32API，因而是C#很容易被开发人员所熟悉。使用c#语言设计的组件能够用于Web服务，通过Internet可以被运行于任何操作系统上任何编程语言所调用。C#是专门为.NET应用而开发出的语言，他具有语法简洁，面向对象，面向Web,功能强大，灵活性与兼容性，完整的安全性与错误处理等特点。⑴语法简洁C#的代码没有了指针和关键字（如OLE_COLOR,VARIANT_BOOL,DISPID_XXXXX等）使用起来很方便。⑵面向对象C#是面向对象的语言，所以具有封装性，多态性和单继承性。C#中常量和变量还有函数等被封装在类中，提高了代码的可读性，降低了冲突。⑶面向WebC#可以将大多数组件转换为Web服务，并允许他们通过Internet被运行在任何操作系统上的任何语言所调用。⑷功能强大C#可以开发控制程序，图形程序NT服务程序，普通组件，Web组件，Web界面，Web服务等。⑸灵活性和兼容性C#是一种既灵活又高效的开发语言，为开发人员提供了灵活而快速的开手段，C#遵守.NET公用语言规范，保证了C#组件与其它语言组件之间的相互操作。3.4C/S模式简介客户机/服务器模式，简称为C/S模式，它实际上就是把主机—终端模式中原来全部集中在主机部分的任务一分为二，保留在主机上的部分负责集中处理和汇总运算，成为服务器；而下放到终端的部分负责为用户提供友好的交互界面，称为客户机。相对于以前的模式，C/S模式最大的改进是不再把所有软件都装进一台计算机，而是把应用系统分成两个不同的角色和两个不同的地位：一般在运算能力较强的计算机上安装服务器端程序，而在一般的PC上安装客户机程序。正是由于个人PC机的出现使客户机/服务器模式成为可能，因为PC机具有一定的运算能力，用它代替了上面第一种模式的哑终端后，就可以把主机端的一部分工作放在客户机端完成，从而减轻了主机的负担，也增加了系统对用户的响应速度和响应能力。客户机和服务器之间通过相应的网络协议来进行通讯。客户机向服务器发出数据请求，服务器将数据传送给客户机进行计算，计算完毕，计算结果可返回给服务器。这种模式的优点充分利用了客户机的性能，使计算能力大大提高；另外，由于客户机和服务器之间的通讯是通过网络协议进行的，是一种逻辑的联系，因此物理上在客户机和服务器两端是易于扩充的。C/S模式是目前占主流的网络计算模式。该模式在操作过程中采取的是主动请示方式：首先服务器方要先启动，并根据请示提供相应服务（过程如下）：(1)打开一个通信通道同时通知本地主机，服务器愿意在某一个公认地址上接收客户请求。(2)等待某个客户请求到达该端口。(3)接收到重复服务请求，处理该请求并发送应答信号。(4)返回第二步，等待另一客户请求。(5)关闭该服务器。客户端：(1)打开一个通信通道，并连接到服务器所在主机的特定端口。(2)向服务器发送服务请求报文，等待并接收应答；继续提出请求。(3)请求结束后关闭通信通道并终止。分布运算和分布管理是客户机/服务器模式的特点。最后选择了C/S模式。Client/Server结构是当前数据库应用程序中极为流行的一种方式。尤其是网络技术的发展,使得当前很多系统都采用这种方式进行构造,其最大的优点是将计算机工作任务分别由客户端和服务器端来共同完成,这样有利于充分合理的利用系统资源。另外它的服务器端还可以将信息集中起来，任何客户机都可以通过访问服务器而获得所需的信息。Client/Server模型最终可归结为一种“请求/应答”关系。一个请求总是首先被客户发出,然后服务器总是被动地接收请求,返回客户需要的结果。在客户发出一个请求之前,服务进程一直处于休眠状态。一个客户提出请求后,服务进程被“唤醒”并且为客户提供服务,对客户的请求做出所需要的应答，如图2-1所示。图2-1客户机/服务器通信结构示图3.5SQLServer数据库简介设计一个完整的数据库的过程需要经历数据库的建立、数据库的设计、数据库的组件、对数据库的调试和测试的过程。数据库开发技术和软件系统开发完全是不一样的。数据库的开发过程是综合了多种学科的一门技术，是对软件系统的数据结构以及各种关系进行研究分析设计的一个过程。所以说数据库开发技术是一种非常重要的技术，数据库开发的最重要的方面是考究开发好的数据库是否可以高效的运行。在数据库的设计过程中开发数据库是有一套数据库设计规范。一般数据库的设计要求必须达到第三范式的标准。让数据库中的数据具备优秀的结构，在数据库的数据不断增加的过程中产生非常少的冗余数据信息。这个过程通过对数据库的表、视图、触发器等基本的数据库组成单位进行合理和优秀的设计，才能保证设计出来的数据库是一个完整的，安全的，高效率性的数据库。由于SQLServer可以使各个数据库表之间具备良好的联系，优秀的结构。采用SQLServer数据库管理工具来对图书管理系统的数据库进行开发和设计是非常不错的选择。SQLServer同时还可以支持多个数据库同时高效的运行。在开发图书管理系统的时候我只有一个数据库文件，但是数据库系统必须具备一定的扩展性，可以在软件系统更新后对数据库进行更新和扩展。SQLServer数据库管理可以达到这样的要求，可以支持多个数据库已优化的方式同时运行。4、系统的实施模型及其说明4.1系统配置图：本系统将采用VisualStudio开发平台进行设计，使用.NET+ADO.NET技术访问数据库。开发工具的选择：程序的编写采用VisualStudio工具作为前台开发工具，后台数据采用SQLServer关系型数据库系统。4.2系统体系结构划分及其说明本系统是一个C/S版的应用程序，需要在服务器上部署SQLServer数据库，其他的客户端通过运行程序既可。（1）硬件平台：CPU：酷睿i3-3.0GHZ内存：2G以上硬盘：500GB（2）软件平台：操作系统：Windows7数据库：SQLServer4.3系统的网络拓扑结构本系统采用先进的C/S架构，该架构具有开发简、单共享性强、维护简单方便等诸多优点。本系统的网络拓扑图如图所示：系统的网络拓扑图4.4借书用例、还书用例、处罚用例的详细设计类图及其属性、方法说明4.4.1、系统架构类图类图是用几何图形将一个过程的各步骤的逻辑关系展示出来的一种图示技术。只要有过程，就有流程。过程是将一组输入转化为输出的相互关联的活动，类图就是描述这个活动的图解。类图对于现有过程，设计新的过程，改进原有过程具有积极的作用，表达了各个类之间的静态联系。图书管理系统架构类图如下图所示。系统架构类图4.4.2、系统架构类交互图工作流程的系统架构：1、在接收到用户输入的请求后，用户界面的对象，将请求发送到服务代理对象的处理。2、接收到请求业务代理对象后，受请求管理权被发送到验证权限。3、对象管理权，以验证授权将验证回到代理业务对象的结果。4、在这个问题上根据验证结果如下处理业务代理：不符合授权消息请求返回;满足的特权的请求，该请求被转发到业务事项。5、业务流程的业务对象。用于处理业务数据保留的操作中，通过访问数据库访问对象，任何例外处理期间的异常处理的对象进行操作。最后，将结果返回给代理对象上的业务信息。6、业务代理回给用户界面的结果在处理对象的信息。系统架构类的交互图如图4-3所示：系统架构类的交互图管理员管理主要涉及：管理员用户的添加，提供管理员用户信息的查询功能。管理员用户创建时的时序图如下图所示。管理员用户管理的时序图4.4.3、系统协作图交互图来说明系统如何实现的使用情况或特殊用途的情况。UML提供了两种类型的交互图，序列图和协作图的。连续图描述系统定时的元素之间的相互作用;按照时间和空间的顺序来描述该系统的元件之间的相互作用的协作图。根据管理员创建用户时序图得到管理员创建用户协作图如图4-5所示。管理员创建用户的协作图4.4.4、系统状态图状态图是由对象的类型建模来描述的动态行为中的一个对象的变化的生命周期。状态图显示了状态机，这是唯一的一个状态机与投影机，这意味着包括该状态机的状态图的所有功能的元件。用户管理模块，主要用户创建，修改用户信息，查看用户信息在三个州，三种状态来完成这个过程是非常相似的，所以下面给出管理员创建用户状态图如图所示。管理员创建用户的状态图5、系统的数据库设计5.1数据库的选定目前主流数据库主要有Oracle、SQLServer、Mysql、Access等。本系统运行在windows服务器上故而选择了MicrosoftSQLServer。MicrosoftSQLServer是一个关系型数据库，它的数据库引擎为关系型数据和结构化数据提供了更为安全而且可靠的存储功能。MicrosoftSQLServer与MicrosoftVisualStudio、MicrosoftOfficeSystem以及新的开发工具包（包括BusinessIntelligenceDevelopmentStudio）紧密集成。5.2安全性设置MicrosoftSQLServer中存放了所有用户的数据，保障数据安全放置用户的隐私泄露至关重要。数据库安全性设置包括：（1）安装数据库时使用混合模式，数据库sa密码不能为空，在安装完成数据库后将sa这个超级用户名修改或者是删除。同事使用安全的账户策略。对sa或者其他用户实施最强的保护，我们要使用一个强壮的密码，如下图4-7所示。强制实施密码策略（2）禁止管理员接触数据库，禁用多余的账户。（3）管理扩展存储过程。我们要将不必要的存储过程删除掉，以免被别有用心的人利用从而破坏我们的数据库。（4）对远程的网络连接进行IP限制，使用系统提供的IPSec策略。拒绝非法IP所做的端口连接，将威胁降到最低。（5）设置服务器安全，打开服务器安全=》属性安全=》启用登录审核中的失败与成功登录，启用C2审核跟踪，监视所有数据库试题的所有访问。5.3数据库概念模型设计数据库概念模型即系统的实体-关系模型。系统的整体E-R图如图所示。系统的整体E-R图然后根据具体的功能需求，对本系统的E-R图进行细化从而得到几种实体-关系模型，以下为部分实体-关系模型。（1）系统