《可视化建模与UML》课程结课报告图书管理系统建模.docx

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《可视化建模与UML》课程结课报告图书管理系统建模

《可视化建模与UML》课程结课报告

――图书管理系统建模

07计算机本

（1）班彭钊70911002

第一部分系统概述

一、目的意义

通过“图书管理系统”UML建模过程了解面向对象的系统分析与设计方法。

从UML应用的角度通过建立一个图书管理系统来学习UML的知识。

二、软硬件环境

UML建模的工具一般有RationalRose、PowerDesign、visio本次使用的软件环境是：

RationalRose

硬件环境需求，针对图书馆应有的办公系统的自动化，还有学校现有的服务器，学校具有的硬件环境可以在很大程度上满足系统在硬件方面的需求。

本图书馆系统的硬件环境是：

MicrosoftWindowsXPProfessional版本

三、组织结构图或用户分析

该图书馆管理系统的用户为借阅者、图书馆管理员、系统管理员。

其中用户借阅者主要模块有书籍查询、书籍预订、借阅信息查询、借阅书籍、归还书籍、激纳罚金。

图书馆管理员的主要模块有书籍借阅处理、书籍归还处理、检查用户借阅凭证合法性、删除书籍预订信息、还书时收取罚金。

系统管理员主要模块有读者信息管理、书籍信息管理、系统登录管理、数据备份、数据恢复。

图1图书管理系统的组织结构图

四、业务流程分析

借阅者基本信息及借阅者权限等形成借阅者档案数据库，可用于用户查询、模块调用与数据统计

借阅处理模块这一模块对应的是图书借阅流程。

这一流程可包括下面五方面业务：

查询、预约、外借、还书、续借。

它可以拆分为下面五个模块：

1、外借处理模块。

对应图书外借业务，这一业务在图书外借出办理，由工作人员扫入图书证条码察看用户的借阅权限，用户有欠费纪录时要求用户先缴纳罚款再行借书；无欠费纪录确认用户可以借阅图书后，扫入图书条码进行外借手续，外借完成后由计算机系统更新储存用户借阅信息及图书借阅信息，以备查询。

2、还书处理模块对应还书处理流程，在图书外借出进行，用户还书时，工作人员扫入图书条码，进行还书处理，完成后由计算机系统更新储存用户借阅信息及图书借阅信息，以备查询。

当图书丢失时，要求读者进行赔偿。

3、查询处理模块对应查询处理流程，在用户端服务器进行，由读者自行操作，读者输入一定查询信息后，由用户端服务器提交到服务器，在数据库中进行寻找匹配后，输出查询结果。

可循环调用。

4、预约处理模块对应预约处理流程，在用户端服务器进行，由读者自行操作。

5、续借处理模块对应续借处理流程，在用户端服务器进行，由读者自行操作。

五、系统功能的文字模型

借阅者可以通过网络查询书籍信息和预定书籍。

借阅者能够借阅书籍和还书。

图书管理员能够处理借阅者的借阅和还书。

系统管理员可以对系统的数据进行维护，如增加、删除和更新数目，增加、删除和更新借阅者账户，增加和删除书籍。

系统主要包括以下几个模块

◆基本数据维护模块

◆基本业务模块

◆数据库管理模块

◆信息查询模块

•基本数据维护模块包括的主要功能模块：

1添加借阅者帐户

2修改更新借阅者帐户信息

3添加书目

4修改和更新书目信息

5添加书籍

6删除书籍

•基本业务模块包含的功能：

1借书

2还书

3书籍预留

4取消书籍预定

•数据库模块的功能：

1借阅信息管理

2书籍信息管理

3帐户信息管理

4书籍预留信息管理

•信息查询模块主要是查询数据库中的相关信息：

1查询书籍信息

2查询借阅者信息

第二部分图书管理系统用例建模

一、用例图概述

用例图（UserCase）是描述用例、参与者及其关系的图。

主要是描述用户的功能需求。

从用户的角度来理解软件系统的需求，强调谁在使用系统及系统可以完成哪些功能。

用例图展示了用例之间以及同用例参与者之间是怎样相互联系的。

用例图用于对系统、子系统或类的行为进行可视化，使用户能够理解如何使用这些元素，并使开发者能够实现这些元素。

用例图的组成元素包括用例、参与者、关系（用例间的关系、参与者之间的关系、参与者与用例之间的关系）。

用例图主要的作用有三个：

（1）获取需求；

（2）指导测试；（3）还可在整个过程中的其它工作流起到指导。

用例图最核心的元素是参与者（Actor）和用例（UseCase）。

二、用例建模的过程或步骤

一、识别参与者

需求获取的第一步是标识参与者。

这一服务定义了系统的边界，并从开发者要考虑中找出所有的观察点。

开发者通过回答以下问题来寻找参与者：

1、系统支持哪些用户组完成他们的工作？

2、谁使用、安装、维护这个系统？

确定参与者时，通过这些问题来帮助分析：

谁使用、安装、启动、维护、关闭这个系统、谁从这个系统中获取信息、谁为这个系统提供信息等。

一旦参与者被标识出来后，需求活动的下一步活动是，决定每个参与者将访问的功能。

二、识别用例

在需求分析时，寻找用例最好的方法是，从参与者的角度看，参与者是如何使用这个系统的。

通过回答下面的问题识别用例：

1、每个参与者希望系统提供什么功能？

2、系统改变状态时，是否通知参与者？

还有那个参与者发出事件，那些外部事件触发系统，系统是否存储和检索信息等问题。

通过这些问题就得到一个候选用例列表。

三、识别用例间的关系

用例之间有三种关系，即包含关系、扩展关系和泛化关系。

包含关系

在UML中，包含关系用构造型<>表示，它是指基例（BaseUseCase）在它内部的某一个位置上显示地合了另一个用例。

包含是指一个用例被另一个用例使用，被使用的用例就是包含用例，使包含用例的是基用例。

扩展关系

在UML中，扩展关系用构造型<>表示（箭头方向是从扩展用例指向基用例），它表示基用例在某个条件成立时合并执行扩展用例。

基用例独立于扩展用例而存在，只是在特定的条件下，它的行为可以被另一个用例所扩展。

泛化关系

在UML中，用例的泛化关系和类图中的泛化关系是一样的。

用例的泛化就是指父母例的行为被子用例继承或覆盖。

三、对图书管理系统进行用例建模

1、参与者不是特指人，是指系统以外的，在使用系统或与系统交互中所扮演的角色。

因此参与者可以是人，可以是事物，也可以是时间或其他系统等等。

还有一点要注意的是，参与者不是指人或事物本身，而是表示人或事物当时所扮演的角色。

参与者在画图中用简笔人物画来表示，人物下面附上参与者的名称。

创建用例图之前首先需要确定参与者。

系统的参与者主要有三类：

读者（也可以称为借阅者）：

可以通过网络查询书籍信息和预定书籍，借阅者能够借阅书籍和还书。

图书管理员：

能够处理借阅者的借阅和还书。

系统管理员（图书管理系统维护者）：

可以对系统的数据进行维护，如增加、删除和更新数目，增加、删除和更新借阅者账户，增加和删除书籍。

2、用例是对包括变量在内的一组动作序列的描述，系统执行这些动作，并产生传递特定参与者的价值的可观察结果。

用例在画图中用椭圆来表示，椭圆下面附上用例的名称。

当标志出参与者后，下一步就是识别用例。

寻找用例最好的办法是，从参与者的角度看，参与者是如何使用系统的。

由此可得出：

借阅者请求服务时涉及7个用例，分别是书籍查询用例、书籍预定用例、登录系统用例、查询借阅信息用例、归还书籍用例、还书时缴纳罚金用例。

图书管理员处理借书、还书等涉及5个用例，分别是书籍归还处理用例、书籍借阅处理用例、删除书籍预定信息用例、还书时收取罚金用例、检查用户借阅凭证的合法性。

系统管理员进行系统维护时涉及8个用例，分别是查询读者信息用例、查询书籍信息用例、增加书目用例、删除或更新书目用例、增加书籍用例、删除书籍用例、添加借阅者账户、删除或更新借阅者账户信息。

3、根据上面二中所说的用例之间的关系建立参与者和用例之间的关系如下面所示。

四、图书管理系统的用例图

、

图2借阅者请求服务的用例图

图3图书馆管理员处理借书、还书等的用例图

图4系统管理员进行系统维护的用例图

第三部分图书管理系统静态建模

一、静态建模概述

静态图（Staticdiagram），包括类图、对象图和包图。

其中类图描述系统中类的静态结构。

不仅定义系统中的类，表示类之间的联系如关联、依赖、聚合等，也包括类的内部结构（类的属性和操作）。

类图描述的是一种静态关系，在系统的整个生命周期都是有效的。

对象图是类图的实例，几乎使用与类图完全相同的标识。

他们的不同点在于对象图显示类的多个对象实例，而不是实际的类。

一个对象图是类图的一个实例。

由于对象存在生命周期，因此对象图只能在系统某一时间段存在。

包由包或类组成，表示包与包之间的关系。

包图用于描述系统的分层结构。

二、类与对象分析

类图是描述类、协作（类或对象间的协作）、接口及其关系的图。

类图可以包括注释、约束和包。

类图中的关系包括依赖关系（Dependency）、泛化关系（Generalization）关联关系（Association）和实现关系（Realization）。

类图中的元素有类、接口、协作、关系、注释、约束和包。

关系把类、协作、接口连接在一起构成一个图，注释的作用是对某些类和接口进行注释，约束的作用是对某些类和接口进行约束。

在UML中，要表示一个类，主要是标志它的名称、属性和操作。

类由一个矩阵表示。

◆系统中主要的类

参与者相关的类

图5参与者相关的类

系统中用到的其他类

图6系统中用到的其他类

三、类图

图7图书管理系统中的类图

四、构件图

构件是定义了良好接口的物理实现单元。

按照构件在系统中的角色，可以将构件分为3种类型，即配置构件、工作产品构件和执行构件。

构件图是描述构构件及构件关系的图。

构件图的组成元素有构件和关系。

图8图书管理系统中的构件图

五、部署图

部署图，也称为配置图，是用来显示系统中软件和硬件的物理架构。

部署图描述了系统中包括的计算机和其他的硬件设备。

部署图的组成元素包括节点、节点间的连接。

图9图书管理系统中的部署图

第四部分图书管理系统动态建模

一、动态建模概述

UML动态建模主要包括消息，顺序图，状态图，活动图和协作图等内容。

二、交互图分析与建模

交互图包含4种类型，分别是顺序图、通信图、定时图和交互概念图。

（在这里选择了顺序图）

顺序图也称为时序图，它描述了系统中对象间通过消息进行的交互，强调了消息在轴上的先后顺序。

在UML中，表示一个顺序图，主要是标志系统中的对象、对象的生命线、对象的控制焦点以及对象间交互的消息。

图10系统管理员添加书籍的时序图

图11系统管理员添加借阅者账户的时序图

图12系统管理员删除数目的时序图

图13图书管理员处理书籍借阅的时序图

图14图书管理员处理书籍归还的时序图

图15借阅者查询书籍信息的时序图

图16借阅者预定书籍的时序图

三、行为图分析与建模

行为图包含4种类型，分别是活动图、状态图、合作图、顺序图和时间图。

（在这里选择了活动图）

活动图是描述系统或业务的一系列活动构成的控制流，它描述了系统从一种活动转换到另一种活动的整个过程。

活动图的元素包括初始节点、重点、活动节点、转换、分支与监护条件、分叉与汇合。

其中，转换、分支、分岔与汇合把多个活动节点连接在一起。

借图17阅者的活动图

图18图书管理员的活动图

图19系统管理员维护借阅者账户的活动图

第五部分小结

通过学习UML的基本概念、主要内容，还建立了一个图书管理系统。

对UML的基本建模思想和建模方法、内容都有了更深的认识。

主要从UML应用的角度通过建立一个图书管理系统来学习UML的知识，侧重怎样用UML的建模工具来进行分析、设计图书管理系统。

从用例建模、静态建模、动态建模三个方面来设计该图书管理系统。

UML统一建模语言是业务应用系统架构的标准可视化建模语言，是面向对象建模的技术。

通过使用UML建立图书管理系统，这些人员能够阅读和交流系统架构和设计规划--就像建筑工人多年来所使用的建筑设计图一样。

从系统的整个设计来看，标准建模语言UML适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统，而且适用于系统开发的不同阶段，从需求规格描述直至系统完成后的测试和维护。

通过图书管理系统建模，UML提供的从全局角度出发的建模能力，使用一种公共语言对需求和架构进行解释，消除需求和设计转换带来的麻烦。