基于UML的小型圖書管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

1、基于UML的小型圖書管理系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)摘要：以UML面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)為基礎(chǔ)，對圖書管理系統(tǒng)的典型業(yè)務(wù)流程進(jìn)行了分析，采用UML用例圖對各個(gè)業(yè)務(wù)進(jìn)行了描述，并給出了系統(tǒng)整體的用例框圖，系統(tǒng)的包圖，并對后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)給出了簡單介紹。關(guān)鍵詞：圖書管理系統(tǒng)；UML；用例圖；1引言隨著微電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)、信息技術(shù)的不斷進(jìn)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用已滲透到了社會(huì)生活的方方面面，給人們的工作、生活帶來了極大的便利。在信息管理領(lǐng)域，科學(xué)、高效、規(guī)范、簡約的計(jì)算機(jī)信息管理已使人們從以往繁復(fù)砸碎的人工管理工作解放了出來。圖書管理工作中，涉及到眾多的信息管理，傳統(tǒng)的人工管理方式不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效果也不好。使用基于計(jì)算機(jī)的

2、圖書管理系統(tǒng)來管理圖書館，有著很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，目前已基本得到普及。本文試以UML面向?qū)ο蟮慕＜夹g(shù)為基礎(chǔ)向讀者介紹簡單小型圖書管理系統(tǒng)的軟件建模過程。2系統(tǒng)需求分析2.1 UML簡介UML（Unified Modeling Language統(tǒng)一建模語言）是20世紀(jì)90年代中后期誕生并迅速成熟的一種面向?qū)ο蟮目梢暬ＵZ言，它整合了Booch、OMT等多種面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計(jì)技術(shù),為用戶提供了一種穩(wěn)定統(tǒng)一、可重用性好、表達(dá)能力強(qiáng)的分析方法。UML的目標(biāo)是以面向?qū)ο髨D的方式來描述任何類型的系統(tǒng)，可對任何具有靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)行為的系統(tǒng)進(jìn)行建模。UML用視圖構(gòu)造系統(tǒng)模型，共定義了十種視圖來刻畫軟件模型

3、，分別是用例圖、類圖、對象圖、包圖、狀態(tài)圖、序列圖、協(xié)作圖、活動(dòng)圖、部署圖、構(gòu)件圖，每個(gè)視圖代表系統(tǒng)不同側(cè)面，全部視圖共同構(gòu)成系統(tǒng)的完整架構(gòu)。視圖由相互關(guān)聯(lián)的模型圖來表示，這些圖抽象層次不同、所描述內(nèi)容各有側(cè)重。圖與圖之間的關(guān)聯(lián)使系統(tǒng)成為一個(gè)有機(jī)整體。2.2 圖書管理系統(tǒng)功能分析 圖書管理系統(tǒng)涉及讀者信息管理、借閱信息管理、圖書信息管理等多方面的信息管理，系統(tǒng)的使用對象為圖書管理員和讀者。他們在使用系統(tǒng)時(shí)，各擁有不同的權(quán)限，以完成各自需要的工作。下面對圖書管理系統(tǒng)中主要的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行簡要分析：在圖書管理系統(tǒng)中，圖書管理員要為每個(gè)讀者建立借閱賬戶，記錄讀者的個(gè)人信息和圖書借閱信息。讀者個(gè)人賬戶建

4、立成功后，給讀者發(fā)借閱卡，可以通過圖書管理員借閱、歸還圖書，也可以通過相應(yīng)的終端查詢個(gè)人的借閱信息，檢索圖書。讀者借閱圖書時(shí)，先輸入借閱證卡號、密碼，驗(yàn)證借閱證的有效性及是否可續(xù)借，無效則向讀者提示原因，如“卡號不對”、“密碼不對”、“已借滿，不能再借”等；有效則顯示讀者的基本信息，例如讀者的個(gè)人資料、已經(jīng)借閱的圖書信息等；讀者通過圖書管理員向系統(tǒng)提出借閱請求，管理員操作管理終端，登記讀者新借閱圖書的相關(guān)信息。相應(yīng)地，讀者歸還圖書時(shí)，也需驗(yàn)證借閱卡號、密碼等信息，驗(yàn)證借閱證的有效性，若不對，系統(tǒng)給出相關(guān)的提示；通過系統(tǒng)驗(yàn)證后，顯示讀者基本信息及圖書借閱信息；讀者向圖書管理員遞交歸還的圖書，管理

5、員驗(yàn)證無誤后，刪除讀者該書的借閱信息；若讀者超期歸還，則先向管理員遞交圖書滯納費(fèi)用，歸還圖書；另外，圖書館圖書資料變更，如新購進(jìn)圖書或圖書被損毀不能再使用時(shí)，圖書管理員要相應(yīng)的將圖書信息入庫或注銷；同理，若有新增讀者帳號或需要注銷讀者帳號的，圖書管理員應(yīng)通過系統(tǒng)管理終端進(jìn)行記錄。綜上所述，一個(gè)典型的圖書管理系統(tǒng)應(yīng)包含圖書信息管理、借閱信息管理、讀者信息管理三部分?jǐn)?shù)據(jù)管理，其中圖書管理員可實(shí)現(xiàn)如下操作：(1)增加、刪除圖書；(2)增加、刪除讀者；(3)借出、歸還圖書記錄；(4)查詢讀者信息、圖書信息；普通讀者可以實(shí)現(xiàn)如下操作：(1)修改個(gè)人信息(如登陸密碼，或其他個(gè)人信息等)(2)查詢個(gè)人借閱信

6、息和檢索圖書；如下圖1示，簡要的表達(dá)了上述圖書管理系統(tǒng)的基本功能。圖書管理系統(tǒng)圖書借閱管理讀者信息管理書籍信息管理借出超期丟失增加讀者刪除讀者新書入庫注銷圖書正常歸還圖1 圖書管理系統(tǒng)整體功能圖示3圖書管理系統(tǒng)重要用例的實(shí)現(xiàn)Use Case圖即用例圖，是從外部用戶的角度來描述系統(tǒng)功能的一種需求表達(dá)方式。一個(gè)系統(tǒng)常常包含了眾多的用例，每個(gè)用例表達(dá)了用戶對系統(tǒng)的一項(xiàng)需求或描述了人們使用系統(tǒng)某項(xiàng)功能的途徑。使用系統(tǒng)的不同功能，其操作的場景不同。而使用相同的功能，其場景則相似。將同一用例的場景用文字描述出來就得到了系統(tǒng)用例描述。完整的描述用例，通常包括用例名稱、參與執(zhí)行者、前置條件、事件流、后置條件等

7、。若用UML圖形機(jī)制表達(dá)，便是系統(tǒng)的用例圖。通常，我們將二者相結(jié)合，能清晰的表達(dá)出系統(tǒng)的用例。下面將對圖書管理中常見的借書、還書、新增入庫書、注銷圖書、新增讀者、刪除讀者等典型的用例進(jìn)行詳細(xì)描述，并給出用例圖。3.1借閱圖書用例3.1.1借閱圖書用例描述從圖書館借閱圖書，是圖書館提供的一項(xiàng)基本服務(wù)。在圖書館里系統(tǒng)的建模過程中，將這一行為抽象為一個(gè)用例。在不考慮軟件的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)基礎(chǔ)上，給出如下的用例描述。Use Case 名稱借書執(zhí)行者讀者前置條件讀者通過系統(tǒng)驗(yàn)證后，成功登陸借閱系統(tǒng)事件流A輸入讀者的借閱證號； 若輸入不正確，則提示“您輸入的借閱證號碼有誤，請重新輸入！” 輸入正確，則提示“請

8、您輸入您的密碼!”B輸入借閱證密碼； 若輸入不正確，則提示“您輸入的密碼有誤，請重新輸入！” 成功登陸系統(tǒng)后，顯示讀者已借閱圖書信息，提示超期未歸還的圖書；C輸入要借閱圖書的編號； 若讀者已借滿，提示“您已借滿，請先歸還部分圖書再來借，謝謝！” 若讀者可以正常借閱，提示“您確定要借閱這本書嗎？是，請點(diǎn)確定！”D. 讀者點(diǎn)擊“確定”，借閱證號增加一條借閱信息記錄； 讀者點(diǎn)擊“放棄”，回到步驟C.重新選擇圖書；E. 借閱完成，點(diǎn)擊“退出”，退出系統(tǒng)。后置條件讀者成功借閱圖書，圖書管理系統(tǒng)保存借閱記錄并修改庫存圖書數(shù)量，讀者借出數(shù)量。3.1.2借閱圖書用例圖根據(jù)3.1.1的用例描述，畫出借閱圖書用例

9、圖，見圖2。圖2 借閱圖書用例圖3.2歸還圖書用例3.2.1歸還圖書用例描述如同借閱圖書一樣，歸還圖書同樣是圖書館的一項(xiàng)業(yè)務(wù)，將其抽象為一個(gè)用例，并對此用例的外部實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行描述。Use Case 名稱還書執(zhí)行者讀者前置條件讀者通過系統(tǒng)驗(yàn)證后，成功登陸借閱系統(tǒng)事件流A輸入讀者的借閱證號； 若輸入不正確，則提示“您輸入的借閱證號碼有誤，請重新輸入！” 輸入正確，則提示“請您輸入您的密碼!”B輸入借閱證密碼； 若輸入不正確，則提示“您輸入的密碼有誤，請重新輸入！” 成功登陸系統(tǒng)后，顯示讀者已借閱圖書信息，提示超期未歸還的圖書；有超期未還的圖書，調(diào)用“計(jì)算超期罰款金額” 丟失圖書，調(diào)用“計(jì)算丟失罰款

10、金額”C輸入要還的圖書編號； 若輸入錯(cuò)誤，提示“您未借閱該圖書！” 若輸入正確，提示“您確定要?dú)w還這本書嗎？”D讀者點(diǎn)擊“確定”，讀者借閱的圖書信息記錄消失； 讀者點(diǎn)擊“放棄”，返回到步驟C.E完成還書，點(diǎn)擊“退出”，退出系統(tǒng)；后置條件若讀者成功完成還書，在圖書管理系統(tǒng)中刪除借閱記錄，并修改圖書庫庫存圖書數(shù)量和讀者借出數(shù)量。3.2.2歸還圖書用例圖基于3.2.1的用例描述，畫出其用例圖，見圖3示。圖3 歸還圖書用例圖3.3新增入庫圖書用例3.3.1新增入庫圖書用例描述圖書館里的圖書根據(jù)館藏需求進(jìn)行更新是一項(xiàng)日常業(yè)務(wù)，因此在設(shè)計(jì)圖書管理系統(tǒng)時(shí)，也要為此設(shè)計(jì)用例。Use Case 名稱新增圖書入庫

11、執(zhí)行者管理員前置條件管理員成功登陸圖書管理系統(tǒng)的書籍信息管理子系統(tǒng)事件流A.點(diǎn)擊“新增”；B.登記圖書的信息，作者，出版社； C.給圖書進(jìn)行編號，并記錄條形編碼信息；D.張貼“條形碼”；E.檢查圖書編號是否入庫；F.完成，退出系統(tǒng)。后置條件新增圖書入庫成功，圖書管理系統(tǒng)可以查詢到圖書信息。3.3.2新增入庫圖書用例圖基于3.3.1的用例描述，畫出用例圖，見圖4示。 圖4 新增入庫圖書用例圖3.4注銷庫存圖書用例3.4.1注銷庫存圖書用例描述當(dāng)圖書館里藏書，由于受到毀損或其他意外的破壞而無法再使用的情況下，需要對館藏圖書進(jìn)行注銷。下面給出其用例描述。Use Case 名稱注銷庫存圖書執(zhí)行者管理員

12、前置條件管理員成功登陸圖書管理系統(tǒng)的書籍信息管理子系統(tǒng)事件流A.點(diǎn)擊“注銷圖書”B.查詢要注銷的圖書借閱信息； 若該書借閱出庫，則暫時(shí)不能注銷，提示“該書借閱中，不能注銷”； 若該書未被借閱，提示“確定要注銷此書嗎？”C.點(diǎn)擊“確定”注銷圖書； 若不能肯定是否該注銷,點(diǎn)擊“放棄”，返回上級界面；后置條件成功注銷圖書后，圖書管理系統(tǒng)中不能查詢到圖書信息。3.4.2注銷庫存圖書用例圖基于3.4.1的用例描述，畫出用例圖，見圖5示。圖5 圖書注銷用例圖3.5 新增讀者用例3.5.1新增讀者用例描述讀者第一次來辦理圖書借閱業(yè)務(wù)，應(yīng)當(dāng)辦理圖書借閱卡，圖書管理員將其讀者信息登記入讀者數(shù)據(jù)庫，便于對讀者借閱

13、信息進(jìn)行統(tǒng)一管理，其用例描述如下。Use Case 名稱新增讀者執(zhí)行者管理員前置條件管理員成功登陸圖書管理系統(tǒng)讀者信息管理子系統(tǒng)事件流A.點(diǎn)擊“創(chuàng)建讀者”；B.將讀者姓名，年齡，單位，聯(lián)系電話等基本信息記錄；C.將以上信息存入讀者信息庫，并發(fā)放借閱卡，卡上記錄讀者個(gè)人信息；D.創(chuàng)建完成，退出系統(tǒng)；后置條件成功創(chuàng)建讀者，讀者信息可以被管理員查詢到，讀者可以正常借閱圖書。3.5.2新增讀者用例圖基于3.5.1的用例描述，畫出其用例圖，見圖6示。 圖6 增加讀者用例圖3.6 刪除讀者用例3.6.1刪除讀者用例描述當(dāng)讀者由于工作地點(diǎn)變化或其他原因，無需再使用圖書館的圖書資料時(shí)，應(yīng)當(dāng)為其辦理注銷，即從讀

14、者數(shù)據(jù)庫中刪除其信息。對此業(yè)務(wù)抽象出用例，并給出用例描述。Use Case 名稱刪除讀者執(zhí)行者管理員前置條件管理員成功登陸圖書管理系統(tǒng)讀者信息管理子系統(tǒng)事件流A.查詢讀者的借閱信息記錄； 讀者有未歸還的圖書，提示“讀者有借閱圖書未還，暫時(shí)不能刪除”B.點(diǎn)擊“刪除讀者”； 提示“刪除讀者后，將不能借閱本館圖書，您確定嗎？”C.點(diǎn)擊“確定刪除”； 若不確定，點(diǎn)擊“放棄”，返回上層界面；D.注銷讀者的借閱卡；E.刪除完成，退出系統(tǒng)；后置條件成功刪除讀者，讀者信息從數(shù)據(jù)庫中刪除，不能借閱圖書。3.6.2刪除讀者用例圖基于3.6.1的用力描述，畫出用例圖，見圖7示。 圖7 刪除讀者用例圖3.7整體用例框

15、圖結(jié)合以上典型用例圖及用例圖之間的關(guān)系，畫出如下系統(tǒng)的整體框圖見圖8。圖書管理系統(tǒng)新增入庫圖書借書還書借閱情況查詢包含包含包含丟失罰款讀者管理借閱管理注銷圖書管理員超期罰款款擴(kuò)展擴(kuò)展讀者圖書信息查詢刪除讀者增加讀者圖書管理包含圖8 圖書管理系統(tǒng)的整體用例框圖4系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在以外部用戶的角度對圖書管理系統(tǒng)進(jìn)行了初步需求分析之后，得到了系統(tǒng)各個(gè)業(yè)務(wù)的用例圖，系統(tǒng)的頂層架構(gòu)，初步得到了目標(biāo)系統(tǒng)的模型。不難想象，一個(gè)大型的軟件系統(tǒng)，其具體的用例必然會(huì)眾多而復(fù)雜，為了進(jìn)一步簡化分析，依據(jù)具體用例之間的關(guān)系，對用例進(jìn)行分類。經(jīng)過分類之后，系統(tǒng)化為了各個(gè)更小的子系統(tǒng)。在UML中，采用包圖的語言機(jī)制來實(shí)現(xiàn)這種子

16、系統(tǒng)的描述。圖9所示，即用包圖描述了本文所述的圖書館里系統(tǒng)的基本功能。 圖書管理系統(tǒng)查詢與借閱子系統(tǒng)借閱管理子系統(tǒng)信息管理子系統(tǒng)圖書檢索圖書新增/注銷借書還書讀者增加/刪除借閱情況查詢圖9“圖書管理系統(tǒng)”包圖接下來需要對各個(gè)子系統(tǒng)中的具體用例的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行更深層次的刻畫，即考慮到軟件的具體實(shí)現(xiàn)。一個(gè)系統(tǒng)用例，對外部用戶而言是系統(tǒng)為其提供的一項(xiàng)“服務(wù)”，而為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)“服務(wù)”，則需要系統(tǒng)內(nèi)部眾多對象之間相互合作來共同完成。如何精確刻畫這些幕后的軟件行為，順序圖便是UML描述軟件行為圖的一種，它可以對對象之間消息傳遞的先后的動(dòng)態(tài)交互過程進(jìn)行精確描述。選擇本文所述目標(biāo)系統(tǒng)的典型用例“借閱圖書”，畫出其順

17、序圖，見圖10示。讀者借閱記錄圖書1:獲取讀者信息7:獲取圖書信息對話框2:顯示讀者信息8:顯示圖書信息4:顯示借閱記錄3:查找某個(gè)讀者借閱記錄5:判定某個(gè)讀者能否繼續(xù)借閱6:提示能否繼續(xù)借閱9:添加借閱記錄10:顯示借閱記錄圖10“借書”順序圖由以上順序圖，能較容易的理解“借書”的過程的背后的對象之間的協(xié)作關(guān)系。在從系統(tǒng)的角度描述了用例實(shí)現(xiàn)之后，需要進(jìn)一步考慮系統(tǒng)的技術(shù)支撐方案，并將其與用例的實(shí)現(xiàn)相結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，從人機(jī)交互的角度考慮，設(shè)計(jì)友好的用戶界面。至此，已基本完成了軟件的分析與設(shè)計(jì)過程。當(dāng)然，僅有這些還不夠，設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的軟件系統(tǒng)，還必須在以上初步的分析與設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，按照軟件工程的相關(guān)指導(dǎo)原則，進(jìn)一步精化、優(yōu)化軟件系統(tǒng)的整體架構(gòu)、系統(tǒng)的靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)行為模型。 5結(jié)束語本文以UML建模語言為基礎(chǔ)，介紹了圖書管理系統(tǒng)的典型業(yè)務(wù)流程的用例，并給出了系統(tǒng)整體的用例框圖，并對后續(xù)的軟件設(shè)計(jì)給出了簡單介紹。鑒于作者水平有限，請讀者不吝批評指教！6參考文獻(xiàn)1 齊治昌.譚慶平.寧洪. 軟件工程.北京:高等教育出版社2 張海藩.軟件工程.北京:人民郵電出版社3 Thomas McConnell, Carolyn Edberg. Database Solution: A Step by Step Guide