基于UML網(wǎng)上選課系統(tǒng)的分析與設(shè)計

1、福 建 電 腦 2006年第 1期基于 UML 網(wǎng)上選課系統(tǒng)的分析與設(shè)計劉志遠(黃石理工學(xué)院計算機學(xué)院 , 湖北 黃石 435003【 摘 要 】 隨著高校教育教學(xué)改革的不斷深入 , 眾多院校采用選課制 。 本文采用統(tǒng)一建模語言 (UML 完成了該系 統(tǒng)的分析和設(shè)計 , 提出了分布式 3層體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案 , 并簡要介紹了該系統(tǒng)的設(shè)計思想和功能模塊 .【 關(guān)鍵詞 】 UML; 面向?qū)ο蠓治?; 面向?qū)ο笤O(shè)計1UML 概述面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計 (OOA&D 方法的發(fā)展在 20世紀 80年代末至 90年代中出現(xiàn)了一個高潮 , UML 是這個高潮的產(chǎn)物 。它不僅統(tǒng)一了 Booch 、 Rumbau

2、gh 和 Jacobson 的表示方法 , 而且對其做了進一步的發(fā)展 , 并最終統(tǒng)一為大眾所接受的標準建模語言 。 UML(Unified Modeling Language, 統(tǒng)一建模語言 , 是一種面 向?qū)ο蟮慕ＵZ言 。 它的主要作用是幫助學(xué)生對軟件系統(tǒng)進行 面向?qū)ο蟮拿枋龊徒?, 它可以描述這個軟件從需求分析到實 現(xiàn)和測試的全過程 。 UML 通過建立各種類 、 類之間的關(guān)聯(lián) 、 類 /對 象怎樣相互配合實現(xiàn)系統(tǒng)的動態(tài)行為等成分來組建整個模型 。 UML 提供了各種圖形來表達從軟 件 需 求 分 析 開 始 的 軟 件 開 發(fā) 全過程 1。 主要的圖形有以下幾種 :(1 用例圖 (U

3、se Case Diagram , 描述系統(tǒng)功能 ;(2 類圖 (Class Diagram , 描述系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu) ;(3 包 (Package , 包由一 組 模 型 元 素 組 成 , 可 包 含 從 屬 包 或 普通的模型元素 . 所有的 UML 模 型 元 素 和 圖 形 可 以 組 織 成 為 包 。(4 時 序 圖 (Sequence Diagram , 按 時 間 描 述 系 統(tǒng) 元 素 間 的 交互 ;(5 協(xié)作圖 (Collaboration Diagram , 按照時間和空間的順序 描述系統(tǒng)元素間的交互和它們之間的關(guān)系 。(6 狀態(tài)圖 (State diagram 狀態(tài)圖

4、描述對象或交互在生命周 期中對激勵所做出的反映以及動作 , 事件發(fā)生時狀態(tài)轉(zhuǎn)移的條件 。(7 活動圖 (Activity diagram 活動圖是狀態(tài)機的一種變形 , 其 中的狀態(tài)是活動 , 表示操作的激發(fā)以及完成是由于操作的完成 而觸發(fā)的 。(8 實現(xiàn)圖 (Implementation diagram 實現(xiàn)圖顯示實現(xiàn)時的狀 態(tài) , 包括系統(tǒng)源代碼的結(jié)構(gòu)和運行時刻的實現(xiàn)結(jié)構(gòu) . 實現(xiàn)圖包括 組件圖 (Component diagram 和配置圖 (Deployment diagram 。 與 傳 統(tǒng) 的 軟 件 建 模 方 法 相 比 , UML 有 如 下 一 些 特 點 :(1 UML 是

5、一個可視化建模語言 , 是一種圖形化的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計 工具語言 , 而不是可視化程序設(shè)計語言 , 但用 UML 描述的模型可 與各種編程語言直接相連 , 把 UML 模型映射成編程語言 。 在不 同程序中使用同樣的 UML 圖表類型 , 因為 UML 具有任意程序 的獨立性 , 定義一個標準程序不是一個 UML 的目標 。 (2UML 是 一種可用于詳細描述的語言 , 其所建立的模型是精確 、 無歧義和 完整的 。 同時 UML 是一種文檔化的語言 , 對其各建模元素可進 行詳細說明 , 并能生成所建模型的文檔 。 標準建模語言 UML 支 持面向?qū)ο蟮姆治雠c設(shè)計 , 定義良好 、 易于表達

6、、 功能強大 。 它的 最大用途是利用圖形來描述真實世界各個對象的符合 表 示 , 讓 所有系統(tǒng)設(shè)計者在構(gòu)建系統(tǒng)需求分析 、 對象模型化定義到對象 設(shè)計的整個開發(fā)過程完全標準化 。2網(wǎng)上選課系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及運行環(huán)境隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展 , 傳統(tǒng)的二層 C/S 結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能滿 足軟件發(fā)展的需要 , 所以三層 B/S 體系結(jié)構(gòu)應(yīng)運而生 , 與傳統(tǒng)的 二層 C/S 結(jié)構(gòu)相比 , 在三層 B/S 體系結(jié)構(gòu)中 , 增加了一個應(yīng)用服 務(wù)器 。 故可以將整個應(yīng)用邏輯駐留在應(yīng)用服務(wù)器上 , 而只有表示 層存在于客戶機上 。 三層 B/S 體系結(jié)構(gòu)是將應(yīng)用功能分成表示 層 、 功能層 、 和數(shù)據(jù)層三個部分 。

7、網(wǎng)上選課系統(tǒng)就是基于三層 B/S 體系結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的 。 如圖 1示 。圖 1網(wǎng)上選課系統(tǒng)三層結(jié)構(gòu)選課系統(tǒng)作為本校校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的一個應(yīng)用系統(tǒng) , 采用 了基于 Internet 環(huán)境下的 B/S(瀏覽器 /服務(wù)器 體系結(jié)構(gòu) , 選用 I/O 吞吐量大 、 事務(wù)處理能力強的專用服務(wù)器存放選課數(shù)據(jù)及事務(wù) 處理程序 , 其它任何一臺能連上校園網(wǎng)的 PC 機作為瀏覽器端的 客戶機 。 教務(wù)處每學(xué)期末就把下學(xué)期的課表放在選課服務(wù)器上 通過校園網(wǎng)向全校公布 , 學(xué)生在客戶機上通過校園網(wǎng)瀏覽到選 課服務(wù)器上有關(guān)選課的信息 , 并在規(guī)定的時間內(nèi)向服務(wù)器提出 選課要求 , 服務(wù)器接收這種要求后進行處理 , 并將

8、選課的結(jié)果向 學(xué) 生 公 布 。 本 系 統(tǒng) 主 要 采 用 JSP 技 術(shù) 實 現(xiàn) , 腳 本 語 言 采 用 JavaScript, 瀏 覽 器 采 用 Internet Explorer5.0, 數(shù) 據(jù) 庫 為 SQL SERVER2000, 客戶機部分通過用 PB9.0開發(fā)的客戶端程序來表 示 。 JSP 程序是運行于服務(wù)器端的應(yīng)用程序 , 當學(xué)生從客戶端瀏 覽器向 Web 服務(wù)器發(fā)出 HTTP 請求 ,Web 服務(wù)器調(diào)用 JSP, 讀取 請求的文件 , 執(zhí)行所有腳本命令 。 若其中含有訪問數(shù)據(jù)庫的請求 時 , 該文件通過 ADO(數(shù)據(jù)庫訪問構(gòu)件 訪問數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù) 。 其對 數(shù)據(jù)庫的任

9、何命令請求 ,Web 服務(wù)器通過 ODBC 送 到 數(shù) 據(jù) 庫 服 務(wù)器 , 然后從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器接收結(jié)果 , 并將處理結(jié)果嵌入動態(tài)產(chǎn) 生的 Web 頁返回給客戶端的瀏覽器 。3基于 UML 的網(wǎng)上選課系統(tǒng)開發(fā)過程利用 UML 所提供的各種圖形表達 , 可以對從需求分析開始 的整個開發(fā)過程進行描述 。3.1系統(tǒng)需求學(xué)生使用該系統(tǒng)查詢課程和和已選課程的成績 , 選擇自己 需要的服務(wù) , 并進行登記注冊 。 教務(wù)人員負責課程數(shù)據(jù)庫的管 理 、 學(xué)生注冊管理和學(xué)生成績管理 。3.2系統(tǒng)分析軟件開發(fā)方法已從傳統(tǒng)的軟件生命周期方法發(fā)展到了面向 對象的分析和設(shè)計方法 。 而統(tǒng)一建模語言 UML 代表面向?qū)ο?/p>

10、技 術(shù)的最新發(fā)展 , 使用 UML 進行軟件系統(tǒng)的分析與設(shè)計能夠加速 軟件開發(fā)的進程 、 提高代碼的質(zhì)量 、 支持變動的業(yè)務(wù)需求 。 所以 , 該系統(tǒng)使用 UML 的統(tǒng)一建模方法由用例 (Use Case 驅(qū)動整個開 發(fā)過程 。 根據(jù)網(wǎng)上選課系統(tǒng)的職責范圍和需求 , 可以確定 2個活 動者 :學(xué)生和教務(wù)人員 , 而每個 Use Case 都是一個活動者與系統(tǒng) 交互中執(zhí)行的有關(guān)事務(wù)序列 。 其中系統(tǒng)的學(xué)生用例圖見圖 2。 學(xué)生注冊 :當學(xué)生登錄時 , 學(xué)生注冊開始運行 , 它提供注冊 、 修改注冊 、 刪除注冊等功能 , 保證學(xué)生登錄時 , 須輸入正確學(xué)生標 識 ID 和口令 , 否則 , 將被

11、拒絕進入 ;圖 2學(xué)生的用例圖140福 建 電 腦2006年第 1期 網(wǎng)上選課 :學(xué)生進行網(wǎng)上選課必經(jīng)過身份認證這一環(huán)節(jié) , 通 過身份認證后 , 學(xué)生可以就所開課程的教學(xué)計劃和內(nèi)容進行查 詢 , 進而選課 。成績管理和課表管理 :根據(jù)學(xué)生的服務(wù)確認 , 來形成學(xué)生成 績報表或該學(xué)生的課程表 。 正式選課后進行自動處理 , 生成學(xué)生 的最終選課結(jié)果 , 可以實現(xiàn)成績的錄入 、 修改 、 排名等功能 ; 并提 供查詢 、 統(tǒng)計和打印報表等功能 。 在此學(xué)生只可查詢自己的成 績 。 在查詢中 , 系統(tǒng)可根據(jù)用戶輸入的條件進行組合查詢 。 3.3繪制主要交互圖對 主 要 Use Case 做 交 互

12、 行 為 的 分 析 , 從 而 更 清 楚 地 理 解 Use Case 行為 , 得到系統(tǒng)時序圖見圖 3, 確定問題的解決方案 。 當學(xué)生登錄系統(tǒng) , 首先要驗證身份 , 否則拒絕進入 , 若學(xué)生發(fā) 出瀏覽請求 , 系統(tǒng)服務(wù)列表接口響應(yīng)請求 , 按照輸入查詢條件從 數(shù)據(jù)庫中找出該生本學(xué)期的教學(xué)授課計劃 , 并反饋查詢成功或 失敗的信息給 “ 學(xué)生 ” 。 當學(xué)生發(fā)出選課請求 , 課程列表接口對象 響應(yīng)該消息 , 根據(jù)學(xué)生要求進行增加課程的操作 。 課程列表接口 對象發(fā)出增加課程消息 , 課程報表響應(yīng)該消息 , 并在課程表中增 加指定的課程 。 。 當學(xué)生完成課程選擇 , 發(fā)出請求提交的消息

13、 , 課 程列表接口響應(yīng)請求 , 發(fā)出存儲消息 , 課程報表對象響應(yīng)該消息 , 進行數(shù)據(jù)庫存儲操作 , 把課程的選擇結(jié)果存入課程數(shù)據(jù)庫 。 當學(xué) 生結(jié)束登錄 , 發(fā)出 “ 退出 ” 系統(tǒng)請求 , 系統(tǒng)注冊表單接口響應(yīng)請求 , 關(guān)閉系統(tǒng) 。3.4建立數(shù)據(jù)庫模型在分析和設(shè)計系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)模型時需要進行數(shù)據(jù)分析和 數(shù)據(jù)庫設(shè)計 。 從各個用例的交互圖中抽取與計算機相關(guān)的對象轉(zhuǎn)化而來的實體類 , 將它轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫中的每個數(shù)據(jù)表 , 實體類 的 屬 性 就 是 數(shù) 據(jù) 表 的 字 段 , 網(wǎng) 上 選 課 系 統(tǒng) 采 用 SQLSERVER2000作為后臺數(shù)據(jù)庫 , 這是因為其應(yīng)用普遍 、編程簡單 方便 ,

14、 根據(jù)對選課系統(tǒng)的仔細分析 , 確定系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括 :用戶注 冊表 、 課程表 、 選課表 、 成績管理表等 。 4結(jié)論基于 UML 網(wǎng)上選課系統(tǒng)是的現(xiàn)代綜合教務(wù)管理系統(tǒng)的重 要組成部分 。 它的實現(xiàn)減輕了管理人員的工作量 、 減少了重復(fù)勞 動 , 使教學(xué)管理更加科學(xué)化 、 規(guī)范化 , 充分提高了教務(wù)管理工作的 質(zhì)量與效率 。部分發(fā)布自己的疑難問題 ?；貜?fù)問題 :用戶可以利用該功能 , 對別人的疑難問題進行解 答修改帖子 :用戶可以對自己已發(fā)布的問題或答案帖子進行修 改 。(四 系統(tǒng)管理?？煸撃K是答疑系統(tǒng)的管理中心 , 實現(xiàn)對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的更新和 備份 , 是答疑系統(tǒng)中不可缺少的部分 , 對整個

15、系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和 維護起著舉足輕重的作用 。 其用戶有普通答疑教師 、 答疑專家和 管理員 。 其主要功能如下 :系統(tǒng)賬戶管理 :該模塊實現(xiàn)對系統(tǒng)中的用戶的增添 、 修改和 刪除 。 其操作者為系統(tǒng)管理員 。知識庫管理 :該模塊實現(xiàn)問題庫中的問題增添 、 修改和刪 除 。 其主要的操作者有答疑專家和管理員 。同步答疑管理 :該模塊實現(xiàn)對聊天室的增加 、 修改和刪除 , 以及聊天室管理者的設(shè)定 。 其操作者有管理員和普通答疑教師 。異步答疑管理 :該模塊實現(xiàn)對異步答疑科目的設(shè)置 、修改和 刪除 , 以及答疑科目版主的增刪 。 其操作者有管理員和普通答疑 教師 。系統(tǒng)維護 :該模塊分別實現(xiàn)設(shè)置整個

16、系統(tǒng) 、系統(tǒng)部分模塊的 開放與關(guān)閉 , 數(shù)據(jù)備份 , 用戶的增加與刪除 , 修改用戶信息等 。五 、 系統(tǒng)主要的數(shù)據(jù)庫設(shè)計 以設(shè)計效率高 、 冗余度低的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為原則 , 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫主 要設(shè)計了八張表 。! 表 userinfo:用 戶 信 息 , 例 如 用 戶 名 、 密 碼 、 性 別 、 E_mail 、級別等信息 。! 表 admininfo :管理員 ID 、管理員密碼 、 管理員的用戶名 。 ! 表 subjectinfo :答疑科目信息 , 例如科目 ID 、科目名 、 科目 簡介 、 管理者用戶名等 。! 表 foruminfo:異步答疑信息 , 例如問題題目 、提問者 、

17、回復(fù) 者 , 提問內(nèi)容 、 回復(fù)內(nèi)容等 。! 表 chatroom :聊天室信息 , 主要包括聊天室 ID 、聊天室名 稱 、 聊天室管理者 、 聊天室最多人數(shù)等 。! 表 chatroomrec:聊天室記錄信息 , 例發(fā)言者 , 發(fā)言內(nèi)容 、所 在聊天室 , 發(fā)言時間等 。! 表 knowledge :系統(tǒng)的知識表 , 包括有知識的題目 、關(guān)鍵 字 、 答案 、 提供者 、 類別等信息 。! 表 admincopy :系統(tǒng)控制信 息 表 , 包 括 系 統(tǒng) 開 放 與 否 、系 統(tǒng)的管理者 、 系統(tǒng)設(shè)計者聯(lián)系信息等 。六 、 結(jié)束語網(wǎng)上自動答疑系統(tǒng)的將會成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和課堂教學(xué)的好助 手 。

18、網(wǎng)上自動答疑可為自主學(xué)習(xí)者提供及時 、 充分的答疑 , 有助 培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的探索精神和創(chuàng)新精神 ; 它打破時間和地理位置的 局限性 , 增進了學(xué)生與教師交流 , 加深了了解 , 有助于教師根據(jù) 學(xué)生情況有針對性地開展課堂教學(xué) ; 網(wǎng)絡(luò)答疑環(huán)境中 , 因沒有面 對面的問與答 , 學(xué)生可隱藏真實姓名 , 這樣可使學(xué)生拋開各種顧 慮 , 大膽提問 , 得到及時答疑 , 消除學(xué)習(xí)障礙 , 提高學(xué)習(xí)積極性 。參考文獻1柳泉波 黃榮懷 何克抗 , 智能答疑系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) , 中國遠程教 育 J , 2000.8,43-482張秀紅 陳澤輝 , 網(wǎng)上答疑系統(tǒng)的研究與設(shè)計 , 青島建筑工程學(xué)院學(xué) 報 J,2002.2, 62-653魯夫創(chuàng)意工作室 何雄等 , JSP 網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計 M