软件工程课程设计之图书馆管理系统.docx
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软件工程课程设计之图书馆管理系统
课程设计报告
学生姓名:
xx
学号：
xx
学院:
计算机科学与技术
班级:
xx
题目:
图书馆管理系统需求分析
指导教师：
xx
XX年XX月
5.课程设计心得体会……………………………………………..…………………29
1选题背景
面向对象的软件工程，同传统的面向过程的软件工程相比，在需求的获取、系统分析、设计和实现方面都有着很大的区别。
UML是OOA和OOD的常用工具。
使用UML来构建软件的面向对象的软件工程的过程，就是一个对系统进行不断精化的建模的过程。
这些模型包括用例模型、分析模型、设计模型等。
信息社会的高科技，商品经济的高效益，使对计算机的应用得到普及。
计算机虽然与人类的关系越来越密切，但还有人由于计算机操作的不便而使用手工进行管理。
为了适应现代社会高度强烈的时间观念，图书馆管理系统软件为管理人员带来了极大的方便。
操作人员只需输入一些简单的汉子，数字，即可达到自己的目标。
大到国家，小到居家，每一个城市，学校都会有自己的图书馆，随着时间的推移，记载的文字也在慢慢增加，为了方便管理，同时也方便读者阅读，图书馆管理系统也在慢慢的完善。
图书馆管理系统在正常的运行中需要对图书资源、读者信息、预定，借阅信息进行管理，利用信息管理系统及时了解各环节中信息的变更，有利于提高图书管理效率。
信息社会的高科技，商品经济的高效益，使对计算机的应用得到普及。
计算机虽然与人类的关系越来越密切，但还有人由于计算机操作的不便而使用手工进行管理。
为了适应现代社会高度强烈的时间观念，图书馆管理系统软件为管理人员带来了极大的方便。
对于图书馆来说，利用计算机支持高效率的完成日常事务，是适应现代要求、推动管理走向科学化、规范化的必要条件，而且图书馆管理又是一项非常繁琐的事情，数量大，核算极其不便。
同时计算机具有手工管理所无法比拟的优点。
例如：
检索迅速，查找方便、可靠性高、存储量大、保密性好、寿命长等。
这些优点能够极大地提高图书馆管理效率，也使图书馆的科学化正规化管理。
应用软件系统，就其本质来说，是使用计算机对现实世界进行的数字化模拟。
应用软件的制造过程，按照UML的方法，就是建立这一些模型的过程。
关于这个图书馆系统，基本的需求比较简单，就是允许借阅者可以在图书馆借阅和归还图书，另外，也可以通过网络或者图书馆的终端来查询和预订图书。
当然，图书馆管理员也可以对图书和借阅者进行管理。
为了简化系统，我们没有把图书馆中的人员作细分。
2图书馆管理系统需求分析
2.1图书馆管理系统需求陈述
作为图书管理系统，需要完成图书借阅、图书归还、图书预定及取消预订等功能，系统开发的总目标是：
系统开发的总目标是实现内部图书借阅管理的系统化、规范化和自动化。
能够对图书进行注册登记，也就是将图书的基本信息（如：
书的编号、书名、作者、入库时间、出版时间等）预先存入数据库中，供以后检索。
下面陈述对图书馆管理系统的需求。
在图书管理系统中，要为每一个借阅者建立一个账户，并给借阅者发放借阅证（借阅者可以提供借阅证号、借阅者名），账户中存储借阅者的个人信息、借阅信息及预订信息等。
持有借阅证的借阅者可以借阅书刊、返还书刊、查询书刊信息、预定书刊或取消预定书刊，但其中借阅书刊、返还书刊是通过图书管理员代理进行的，也就是借阅者不直接与系统交互，而是图书管理员充当借阅者的代理与系统交互，在借阅书刊时，需要扫描借阅者的借书证及所要借阅的书刊条形码，系统验证借阅者是否有效（在系统中存在该账户或满足借书要求），在系统存储借阅记录；借阅者还书后，系统删除关于所还书刊的借阅记录；在预定书刊时，需要输入书刊名，如果该书刊存在则可预定，当预定书刊已获得，则系统删除相关预订信息；系统还提供相关的安全性认证。
2.2图书馆管理系统需求分析
2.2.1系统功能需求分析
1.读者管理。
读者信息的设置、输入、修改、查询，包括种类、性别、借书数量、借书期限、备注等；
2.书籍管理。
籍基本信息设置、输入、修改、查询，包括书籍编号、类别、关键词、备注；
3.借阅管理。
括借书、还书、预订书籍、续借、查询书籍、过期处理和书籍丢失后的处理；
4.系统管理。
包括用户权限管理，数据管理。
满足以上需求的系统主要包含有一下几个子系统。
1.基本业务功能子系统。
系统中主要包含了借书、还书和预订等功能；
2.基本数据录入功能子系统。
子系统主要包含有书籍信息和读者信息录入功能；
3.信息查询子系统。
含了多功能的查询书籍信息和读者信息；
4.数据库管理功能子系统。
要包含了借阅信息管理功能、书籍信息管理功能和预订信息管理功能；
5.帮助功能子系统。
2.2.2性能需求
本系统使用UML建模技术，对图书管理系统进行分析与设计，使开发的系统方面用户的使用和维护，根据图书管理工作性质和环境决定了本系统在性能方面要达到以下要求。
1.系统可扩充性要求
要保证所整合的图书管理系统的可扩充性，对不同级别的用户要求的层次和模块，可灵活地进行定制。
使得将来易于与当前系统实现互连互通,为用户提供全方位,高质量和高效率服务。
2.界面友好性要求
系统提供统一的操作界面和方式。
要求操作界面美观大方、布局合理、功能完善，对于初级用户容易上手。
3.服务个性化要求
系统针对不同级别的用户提供方便的界面形式，以满足用户需求。
如图书管理员登录系统之后，可以看到系统所有的内容。
用户登录后，可以看到最关心的信息，对于有些不必要的细节，系统不会显示。
4.可管理性要求
系统涉及面较广，系统应提供对管理内容的分级分类管理和维护、审批服务事项、维护工作流定制与监控、用户信息维护、系统配置和管理、故障诊断等功能。
2.3系统需求建模
根据对系统需求建模的分析可知几乎在任何情况下都需要使用用例，通过用例可以获取用户需求，规划和控制图书馆管理系统项目。
获取用例是需求分析阶段的主要工作之一，而且是首先要做的工作。
大部分用例将在项目的需求分析阶段产生而且随着开发工作的深入还会发现更多用例。
创建用例模型的工作包括：
定义系统、寻找参与者和用例、描述用例、定义用例之间的关系、确定模型，其中寻找参与者和用例是关键。
2.3.1确定参与者
通过对系统需求的分析，可以确定系统中有两个参与者：
借阅者、图书管理员。
参与者的描述如下。
1.借阅者：
借阅者可以借阅、预定、归还书刊，还可以取消预定。
2.图书管理员：
图书管理员描述系统，可以创建、修改、删除借阅者的信息，可以添加、编辑、删除书刊信息，即维护目录。
2.3.2确定用例
前面已经识别出了参与者，通过对需求的进一步分析，可以确定系统中有如下用例存在。
从用例图中我们可以看出管理员和读者之间对本系统所具有的用例。
管理员的用例有。
1.登录系统。
管理员可以通过登录该系统进行各项功能的操作；
2.添加书籍管理。
包括对书籍的增加操作；
3.维护书籍信息。
包括借书、还书、预订、书籍逾期处理和书籍丢失处理等等；
4.维护借阅者信息。
包含对读者的修改等操作；
5.添加借阅者管理。
包含对读者进行添加操作。
读者的用例有。
1.登录系统；
2.借书。
进行借书业务；
3.还书。
读者具有的还书业务；
4.预订。
读者对书籍的预订业务；
2.3.3系统用例建模
借阅书刊、预定书刊、取消预定这些动作是由借阅者执行的，但是对于软件系统来说，这些操作是由图书管理员与系统进行交互完成的，也即用例借书、还书、预定书刊、取消预定实际上是与图书管理员交互的，在参与者“借阅者”和参与者“图书管理员”之间存在着依赖关系，即“借阅者”借助“图书管理员”完成这些工作。
用例“维护借阅者信息”、“维护书刊信息”也是与参与者“图书管理员”交互，为了系统的安全性，系统还需要提供进行身份验证的功能，以确保只有具有权限的“图书管理员”才可以使用系统的功能，所以“图书管理员”必须与用例“登录”交互，即“图书管理员”在使用系统前，要使用用户名和密码进行登录，系统验证用户的密码正确后，用户才可以执行进一步的操作。
图2.1借阅者用例图
图2.2图书管理员用例图
2.3.4用例描述
用例可以用事件流来描述，用例的事件流是对完成用例行为所需的事件的描述。
事件流描述了系统应该做什么，而不是描述系统应该怎么做，也就是说，事件流描述是用域语言描述的，而不是用实现语言描述的。
图书管理系统的用例的事件流描述如下：
1.借阅书刊：
如果读者（借阅者）没有保留,书刊标题被识别；书刊标题的一个可得的栏目（项）被识别；读者（借阅者）被识别；图书馆借这个项（书刊）；新的借出被记录。
如果读者（借用人）有预定：
读者被识别；书刊标题被识别；书刊标题的一个可得的栏目（项）被识别；图书馆借出相应的书（项）；新的借出被记录；预定被删除。
2.返还书刊：
如果借阅记录存在：
书刊标题被识别；书刊标题的一个可得的栏目（项）被识别；读者（借阅者）被识别；删除借阅记录；如果书刊不存在，系统显示提示信息，用例终止；
3.预订书刊：
如果书刊存在：
书刊标题被识别；检索借阅者；系统接收预订，创建预订记录；将预订记录存储在系统中；如果书刊不存在：
系统显示提示信息，用例终止；
4.取消预订：
如果预订信息存在：
提供所预订书刊的种类、借阅者的信息；检索所预订的书刊种类；检索借阅者；从系统中删除预定信息；如果预订不存在：
系统显示提示信息，用例终止；
5.维护借阅者信息：
如果借阅者已存在：
借阅者被识别；提供借阅者信息；如果所选活动是删除借阅者：
从系统中删除借阅者的信息，以及借阅者的预订记录；如果所选活动室修改借阅者：
修改相应的信息；更新系统中借阅者的信息；如果借阅者不存在：
所选活动是添加借阅者：
输入借阅者信息；系统存储借阅者信息.
6.维护书刊信息:
如果书刊已存在：
书刊被识别；提供书刊信息；如果所选活动是删除书刊信息：
从系统中删除书刊信息，以及借阅者的预订记录；如果所选活动是修改书刊信息：
修改相应的信息；更新系统中书刊信息；如果书刊不存在：
所选活动是添加书刊信息：
输入书刊信息；系统存储书刊信息；
7.登录：
当用户希望登录到系统中时，用例启动，系统提示用户输入用户名和密码；用户输入用户名和密码；系统验证输入的用户名和密码，若正确，则用户登录到系统中；如果用户输入不正确的用户名和密码：
系统显示错误信息；用户可以选择返回到起始点，重新输入正确的用户名和密码；或取消登录，用例结束。
3系统分析
3.1系统用例建模
进行系统分析和设计的第一步就是创建系统的用例模型。
作为描述系统的用户或参与者所能操作的图，它在需求分析阶段有着重要的作用，整个开发过程都是围绕系统的需求用例表述的问题和问题模型进行的。
所用到的执行者有：
借阅者和图书管理员。
下面对本系统中的相关用例进行描述。
（1）图书管理员可以通过以下活动对借阅者进行管理
添加/删除借阅者
修改权限
办失挂理
超期或丢失罚款处理
读者借阅信息管理
个人信息查询/修改
（2）图书管理员可以通过以下活动对图书进行管理
图书借入借出
图书采购
图书信息删除
信息添加
信息修改
图书类别查询
模糊查询
图书按书名查询
图书按作者查询
图书按出版社查询
图书按年代查询
（3）管理员通过以下活动进行系统管理
系统更新
系统维护
硬件更新
日志维护
（4）借阅者的用例
借书
还书
预订图书
查询借阅信息
查询图书信息
查询个人信息
图3.1借阅者管理用例图
图3.2图书馆管理系统用例图
图3.3图书管理员对图书管理用例图
图3.4系统后台管理用例图
3.2静态结构模型
3.2.1类的识别
系统需求已经定义过了，现在可以根据系统需求识别出系统中存在的类。
系统类的识别可以通过寻找系统域描述和需求描述中的名词来进行。
1.找出候选类
从前述的系统需求描述中可以找到的名词有：
借阅者、用户、读者、书刊、借阅记录、预定记录、永久数据、用户个人信息、借书证、借书证号、书刊编号、书刊名、出版社、地址、电话、作者、入库时间、出版时间等，这些都是类图中的候选类。
2.筛选正确类
仅通过一个简单、机械的过程不可能正确的完成分析工作。
接下来要从中去掉不正确的、不必要的，仅保留确实应该记录的类。
按照如下标准进行筛选
a.冗余
如果两个类表达了同样的信息，则应该保留在此问题中最富于描述力的名称。
此系统中“借阅者”、“用户”、“读者”描述相同的信息，因此应该用“借阅者”。
b.属性
在需求陈述中有些名词实际上描述的是其他对象的属性，应该把这些名词从候选类中去掉，当然，如果某个性质具有很强的独立性，则应把它作为类，而不是作为属性。
此系统中“借书证号”、“书刊编号”、“书刊名”、“出版社”、“地址”、“电话”、“作者”、“入库时间”、“出版时间”等，实际上都应该作为属性对待。
综上所述，经过初步的筛选剩下的类有:
借阅者、书刊、借阅记录、预定记录、数据库中的存储、借阅证。
3.2.2类的关联分析
在初步分析确定了问题域中的类之后，接下来就分析确定类与对象之间的关联关系，两个或多个对象之间的相互依赖、相互作用的关系就是关联。
分析确定关联能促使分析员考虑问题域的边缘情况，有助于发现那些尚未被发现的类。
对于图书馆管理系统，我们从以下几个方面确定其关联。
1.初步确定关联
在需求陈述中使用的描述性动词或动词词组，通常表示关联关系，经过对本图书馆分析，初步确定下列关联。
（1）直接提取动词短语得出的关联
●借阅者持有借阅证
●图书管理员为借阅者代理借书
●每个借阅者建立一个账户
●给借阅者发放借阅证
●账户中存储借阅者个人信息、借阅信息及预订信息
●借阅者可以借阅书刊、返还书刊、查询书刊、预定书刊并取消预订
●借阅书刊时需要输入所需要的书刊名
●预订书刊时需要输入所需要的书刊名
●系统处理并发的访问
（2）需求陈述中隐含的关联
●图书馆管理员维护图书借阅、预订、入库、处理信息
●图书馆管理员维护读者个人信息、读者借阅、预订、罚款等信息
●系统提供必要的安全性保证
（3）根据问题域知识得出的关联
●图书馆雇佣图书管理员
●根据借书证访问账户
2.筛选
经过初步分析得出的关联，只能作为候选的关联，还需要进一步的筛选，去掉对于图书馆管理系统不正确或不必要的关联。
（1）与问题无关的或应在实践阶段考虑的关联
在图书管理信息系统案例中，系统处理并发的访问并没有明确类之间的新关联，它只不过提醒用户在实现阶段需要使用实现并发访问的算法，以处理并发事务。
（2）瞬时事件
在本图书管理信息系统中，为每个借阅者建立一个账户，它并不是借阅者和账户之间的固有关系，而是一个动作，因此应该删除。
类似的还应该删除给借阅者发放借阅证、根据借阅证访问账户。
（3）三元关联
三个或三个以上对象的关联，大多分解为二元关联或用词组描述成限定的关联，在本图书管理信息系统中，图书管理员为借阅者代理借书可以分解成：
图书管理员管理借阅者信息和借阅者借书。
3.进一步完善
应该进一步完善经过筛选后的关联，为了能够使用于不同的关联，必要时应该分解以前确定的类和对象，例如，在本图书管理信息系统中，读者信息可分为读者个人信息、读者借阅、预订、罚款等信息，书刊信息分为书刊名、书刊编号、出版社、作者、出版时间、入库时间等信息。
3.2.3类的属性描述
根据系统的需求分析确定的类有：
借阅者、书刊、借阅记录、预订记录、登录对话框、借阅对话框、查询对话框、还书对话框、预订对话框、永久数据、图书管理员。
属性是对象的性质，借助于属性人们能够对类和对象的结构有更深入、更具体的认识，下面具体介绍一下上述各类的属性。
1.类名：
借阅者
属性：
姓名、地址、电话、班级、学号、邮箱、借阅记录、还书记录、罚款记录、预订记录
2.类名：
书刊
属性：
书刊名、书刊号、出版社、作者、出版时间、入库时间、分类
3.类名：
借阅记录
属性：
书刊名、借阅者、借书日期和应还日期、书刊类型
4.类名：
预订记录
属性：
书刊名、借阅者、预订日期和应还日期、书刊类型
5.类名：
永久数据
属性：
系统文件记录
6.类名：
登录对话框
属性：
用户名和密码
7.类名：
借阅对话框
属性：
书刊名、作者、借书日期和应还日期、书刊类型
8.类名：
查询对话框
属性：
文献类型、检索类型、检索模式、书刊名
9.类名：
还书对话框
属性：
书刊名、作者、借书日期和应还日期、书刊类型
10.类名：
预订对话框
属性：
文献类型、检索类型、检索模式、书刊名
11.类名：
图书管理员
属性：
姓名和编号
系统的实体类的类图如图3.5所示。
图3.5实体类的类图
系统用户界面类的类图如图3.6所示。
图3.6用户界面类的类图
3.3系统动态模型
在开发图书馆管理信息系统时，动态模型起着重要的作用，动态行为模型由顺序图、协作图、状态图、活动图描述。
3.3.1系统执行顺序分析
顺序图是显示对象之间交互的图，这些对象是按时间顺序排列的。
该图书馆管理系统主要含有以下几个重要的顺序图，其他对象的顺序图和这些也类似。
1.借书顺序
借书的过程是：
图书管理员登录借书界面，并验证读者信息，在借书界面显示读者信息，读者提出借书要求，显示读者信息看读者是否符合借书要求，若符合，则显示可借，并取得图书信息，检查图书是否预订，如若没有预订，返回没有被预订，书籍外借，显示借书成功。
如若上述有一条不符则不能成功借书。
根据基本流程，创建借阅者借书的顺序图如图3.8所示。
2.还书顺序
还书的过程是：
读者将图书交给图书管理员，图书管理员登录系统，显示还书界面，扫描书籍条形码并取得书籍条目信息，进行确认验证，并返回确认结果，对书籍条目进行更新和对借阅者信息进行修改，返回还书成功。
根据基本流程，创建借阅者还书的顺序图如图3.9所示。
3.删除借阅者顺序
删除借阅者的过程是：
图书管理员选择菜单下“删除借阅者”，查询对话框弹出，图书管理员输入借阅者账号，系统查询数据库，显示借阅者信息（若借阅者信息部存在显示提示信息，结束删除动作），按下删除按钮，系统确定是否存在与该借阅者相关的借阅记录，若有，给出提示信息，结束删除动作；若没有，查询是否存在与该借阅者相关的预订记录，若有，删除预订记录。
从系统中删除借阅者。
根据基本流程，创建删除借阅者的顺序图如图3.10所示。
图3.8借书顺序图
图3.9还书顺序图
图3.10删除借阅者顺序图
3.3.2系统的协作分析
顺序图和协作图在语义上是等价的，所以顺序图和协作图可以彼此转化，而不会损失信息，但这并不意味着两种图都显式的可视化了同样的信息。
例如，协作图描述了对象怎样互相连接，但相应的顺序图没有显式的描述这个信息。
在顺序图中，可以描述返回消息，但相应的协作图没有描述这个信息。
图3.8所示的顺序图与图3.11所示的协作图是等价的，图3.9所示的顺序图与图3.12所示的协作图是等价的，图3.10所示的顺序图与图3.13所示的协作图是等价的。
图3.11借书协作图
图3.12还书协作图
图3.13删除借阅者协作图
3.3.3系统状态分析
1.书籍状态分析
书籍在未变成图书馆在库书籍时，为新加书籍状态。
书籍处于在库状态时既可以预订也可以外借，外借后变为借出状态。
处于预订状态时也可以外借，超出预订时间期限则从预订状态直接转为可用状态。
借阅者在规定的预订时间内也可以考虑取消预订，取消预订后书籍的状态转为可用。
外借书籍归还后变为可用状态。
图书馆的书籍状态图如图3.14所示。
图3.14图书馆的书籍状态图
2.借阅者状态分析
借阅者在没有账户的时候，由图书管理员创建账户，创建账户后，处于可用的状态，当借阅者可以借阅图书的时候，处于能够借书状态；当借阅者借书超过规定额度时，处于不能借书状态，只有将图书归还后，才能处于能够借书状态；当借阅者被删除时，处于删除状态不能使用。
借阅者状态图如图3.15所示。
图3.15借阅者状态图
3.3.4活动分析
活动图描述的是某流程中的任务的执行，活动图描述活动是如何协同工作的，当一个操作必须完成一系列事情，而又无法确定以什么样的顺序来完成这些事情时，活动图可以更清晰地描述这些事情。
。
在本图书馆管理系统中，我们主要描述了图书馆系统的借书、还书和预订的活动图。
1.借书活动
管理员首先要扫描读者的借书证，检验证件是否符合图书馆借书条件，若该读者的借书数量还未达到最大规定数量，并且其所借书籍均未属于过期范围，则符合借书条件。
则再扫描书籍条形码，检查书籍是否是不可借书籍或者已经被预订，若被预订，则取消预订，方可借书。
在这些条件都符合时则更新书籍信息和读者的借阅信息，记录好借书的时间。
图书馆借书活动图，如图3.16所示。
图3.16图书馆借书活动图
2.还书活动
图书管理员对书籍进行扫描，若书籍已经过期，则要求读者还请欠款才能还书，读者缴清应交罚款后，更新书目信息和读者信息。
图书馆还书活动图，如图3.17所示。
图3.17图书馆还书活动图
3.预订图书活动
读者先进入系统查询自己所需要的书籍，显示书籍信息，检验书籍是否属于可预订书籍，若符合条件则检查书籍是否在书库，如果书籍在书库则检查是否被预订或已经外借，若都未成立，则读者登录系统，并对该书籍进行预订。
图书馆预订图书活动图，如图3.18所示。
图3.18图书馆预订图书活动图
4系统设计与实现
4.1UML体系结构设计
UML是可视化、规范定义、构造和文档化的建模语言。
可视化模型的建立为设计人员、开发人员、用户和领域专家之间的交流提供了便利：
规范定义意味着用UML建立的模型是准确的、无二义的、完整的；构造意味着可以将UML模型映射到代码实现；UML还可以为系统的体系结构以及系统的所有细节建立文档。
本图书管理系统采用统一建模语言UML对该系统体系结构建模。
4.1.1硬件体系结构设计
本系统中，图书馆可通过局域网服务器对信息及借阅情况进行管理，还可通过互联网服务器对读者的查询和续借进行管理，但是读者只能通过互联网进行相关图书的查询和预定，借阅管理、信息管理、读者查询和续借都要汇总到数据服务器中进行相关存储。
4.1.2软件体系结构设计
软件体系结构设计是为了说明与硬件设备相协调的系统软件，并画出系统的包图。
引入包是为了降低系统的复杂度，包是把各种各样的模型元素通过内在的语义连在一起。
软件体系结构设计是一个从较高层次进行的设计，用来定义包（子系统），描述包之间的依赖性及通信机制。
目的是要设计一个清晰简单的体系结构，具有很少的依赖性，而且尽可能避免双向依赖。
系统包图，如图4.2所示。
图4.2系统包图
4.2对象模型设计
对象模型是面向对象分析和设计的支柱，它显示了系统的类，这些类之间的关系。
设计阶段是对分析模型进行扩展并将模型进一步细化，并考虑技术细节和限制条件。
对象是对象类的实例，用对象图来描述。
对象图和类图相比，要将操作或属性更加细化。
在前文所述中,对系统所有关联对象经过初步分析后得出了图书馆管理系统的初始类如下：
借阅者、书刊、借阅记录、预订记录、登录对话框、借阅对话框、查询对话框、还书对话框、预订对话框、永久数据、图书管理员。
经过对其的进一步分析，和为了更好的实现其功能，我们决定在本系统实体类图中增加图书管理员类，因此在实体类图中用到了:
借阅者、书刊、借阅记录、预定记录、数据库中的存储、借阅证、图书管理员。
并对其每个类的操
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