1、基于 UML 的图书馆管理系统建模设计摘要在 对 U M L 及 用 U ML 建 模 的 步 骤 作 了 简 介 之 后 , 介 绍 了 在 图 书 馆 系 统 设 计 与 开发 中 用 U M L 建 模 的 过 程 , 其 中 重 点 描 述 了 图 书 馆 借 阅 子 系 统 中 用 例 图 、 顺 序 图 和 类 图 , 总 结 了 U M L 建 模 优 势 。一、UML 简介及用 UML 建模步骤1. 1 U M L 简 介统 一 建 模 语 言 U ML 是 一 个 通 用 的 可 视 化 建 模 语 言 , 用 于 对 软 件 进 行 描 述 、 可 视 化 处 理 、 构
2、造 和 建 立 软 件 系 统 制 品 的 文 档 。 它 记 录 了 对 必 须 构 造 的 系 统 的 决 定 和理 解 ,可 用 于 对 系 统 的 理 解 、 设 计 、浏 览 、 配 置 、 维 护 和 信 息 控 制 。 UM L 的 最 终 目 标 是 在 尽 可能 简 单 的 同 时 能 够 对 实 际 需 要 建 立 的 系 统 的 各 个 方 面 建 模 。 UML 需 要 有 足 够 的 表 达 能力 以 便 可 以 处 理 现 代 软 件系 统 中 出 现 的所 有 概 念 , 例 如 并 发 和 分 布 , 以 及 软 件 工 程 中 使 用的 技 巧 等 。1. 2
3、 利 用 U ML 建 模 步 骤a. 建立需求模型。主要通过用例图来描述该系统完成的主要功能。这是系统 设计人员与用户进行沟通后的产物, 也是提供给系统开发人员的粗放蓝图。 b. 建立系统的对象模型。UML 的主要内容归纳为静态建模机 制和动态建模机制。静态模型描述系统的对象之间的静态关系, 使用 UML 的包图、类图和对象图;动态模型描述对 象间的交互关系、对象的生命周期及其在生命周期中各种可能的状态和状态之间转 换的约 束,使用 UML 的顺序图、活动图和协作图。c. 建立系统的体系结构模型,定义系统的软、硬件体系结构及通信机制,使用 UML 的组件图、配置图。d. 在组件图的基础之上生
4、成所选开发语言的代码框架,由系统设计转入开发阶段。二、图书馆管理系统分析系统分析的目的是捕获和描述所有的系统需求, 并且建立 一个模型来定义系统中主要的域类( 系统中的关键类 ) , 通过系 统分析达到开发者和需求者的 理解和沟通。因此, 分析一般都 是分析员和用户协作的产物。在这个阶段, 程序开发者不应该 考虑代码或 程序的 问题, 它只是 理解需 求和实 现系 统的第 一 步。2. 1 需求分析 分析的第一步是确定系统能够做什么? 谁 来使用这个系统? 这些分别称 用例( use cases) 和角色( actors) 。 用例描述了系统提供什么样 的功能, 通 过阅读和分 析文档, 以及
5、和潜在的用 户讨论系统来分析 用例。角 色则是相 对系统来 说, 属于外部的用户或其他系统。图书馆系统主要是为用户提供借阅服务的系统, 也包括图 书的采购和编目管理, 通过对图书 馆管理系统 的分析, 可确定 系统的基本功能, 包 括借书、还 书、购书、管理 书籍、批复 借阅 等。通过需求分析 , 得到了系统的 基本功能, 勾画出 系统的基 本轮廓, 这是系统开发的第一步, 也是很关键的一步。2. 2 需求分析中的用例 用例是单个任务, 能产生有用的 结果, 由系统最终用户执行。在需求 分析过程中 , 我们用 U M L 的标准作出相应 的用例 图, 让 开发者 更清晰 地看 到系统 的需 求
6、, 也便于用户和开发者之间进行交流。用例图清晰地 描绘出了借阅子系 统中的相关角色和用例活动。提炼出用例图就能勾画出系统的大体轮廓, 既 让用户看到系统设计人员基于 UML 的图书馆管理系统建模设计2对需求的理解程度, 便于继续迭代优 化, 也使得系统设计人员与开发者有了交流的规范和依 据。通 过这种标准的图示来表达用户需求, 是系统开发走向规范化的 良好开始。2.3、系统目标设计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、价格等）预先存入数据库中，供以后检索。能够对借阅人进行注册登记，包括记录借阅人
7、的姓名、编号、班级、年龄、性别、地址、电话等信息。提供方便的查询方法。如：以书名、作者、出版社、出版时间（确切的时间、时间段、某一时间之前、某一时间之后）等信息进行图书检索，并能反映出图书的借阅情况；以借阅人编号对借阅人信息进行检索；以出版社名称查询出版社联系方式信息。提供对书籍进行的预先预订的功能。提供旧书销毁功能，对于淘汰、损坏、丢失的书目可及时对数据库进行修改。能够对使用该管理系统的用户进行管理，按照不同的工作职能提供不同的功能授权。提供较为完善的差错控制与友好的用户界面，尽量避免误操作。2.4、系统功能需求分析(1) 读者管理：读者信息的制定、输入、修改、查询，包括种类、性别、借书数量
8、、借书期限、备注等。(2) 书籍管理：书籍基本信息制定、输入、修改、查询，包括书籍编号、类别、关键词、备注。(3) 借阅管理：包括借书，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，数据管理和自动借还书机的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：该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：该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：包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：主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）
9、帮助功能子系统。下图为该图书馆管理系统的主要功能模块图： 图 1：图书馆管理系统功能模块图3.3、功能描述（1） 借书。处理借书业务。（2） 还书。处理还书业务。（3） 书籍预订。借阅者可以通过网络进行书籍预订。（4） 书籍信息录入。处理书籍个类信息录入业务。（5） 借阅者信息录入。对读者信息进行录入。（6） 书籍信息查询。负责书籍信息的查询。（7） 读者信息查询。负责数据信息的查询。（8） 借阅信息管理。书籍借阅信息包括所借书的书名、ISBN 以及借书的时间等。（9） 书籍信息管理。书籍信息包括书籍的名字、ISBN、作者、入库时间以及书籍在相应书目下的编号等。（10） 预订信息管理。负责管理
10、书籍预订信息。3.4、图书馆管理系统的数据流图。如下：修改用户表输入用户名及密码用户有效用户及密码 显示系统界面输入有效命令修改用户名及密码处理修改密码反馈给用户显示结果书籍修改命令处理借还书命令借.还书书籍入库及修改信息处理命令处理用户名与密码基于 UML 的图书馆管理系统建模设计4修改书籍信息表修改借、还书表图 2：图书馆管理系统的 DFD 图四、系统的 UML 建模设计4.1、UML 简介UML 是一种功能强大的、面向对象的可视化系统分析的建模语言，它采用一整套成熟的建模技术，广泛地适用于各个应用领域。它的各个模型可以帮助开发人员更好地理解业务流程，建立更可靠、更完善的系统模型。从而使用
11、户和开发人员对问题的描述达到相同的理解，以减少语义差异，保障分析的正确性.4.2、该图书馆管理系统的用例分析该图书馆管理系统的用例图如下：图 3：图书馆管理系统的用例图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。管理员所包含的用例有：（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） 书籍管理：包括对书籍的增删改等。（3） 书籍借阅管理：包括借书、还书、预订、书籍逾期处理和书籍丢失处理等等。（4） 读者管理：包含对读者的增删改等操作。（5） 自动借书机的管理。读者所包含的用例有：（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）
12、 查询：包含对个人信息和书籍信息的查询业务（5） 预订：读者对书籍的预订业务。（6） 逾期处理：就是书籍过期后的缴纳罚金等。（7） 书籍丢失处理：对书籍丢失后的不同措施进行处理。（8） 自动借书机的使用等。4.3、系统的顺序图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） 借书顺序图（2） 还书顺序图（3） 罚款顺序图1、 借书顺序图图 4：图书馆管理系统借书顺序图【顺序图说明】（1） login（）：登录系统。（2） checkstu_card():对读者信息进行验证，检查是否符合本图书馆借书条件。
13、（3） showinformation（）：显示该读者的基本信息函数。（4） borrow（）：读者借书函数。（5） getreaders（）：取得读者信息函数。看该读者是否符合借书条件，若符合，则返回可借信息。（6） gettitle（）:取得书目信息。（7） getreservation（）：检验书籍是否被预订函数。（8） getnoreservation（）：书籍没被预订或取消预订函数。（9） create（borrower，item）：创建书籍外借函数。借书时，读者先将书拿予管理员，管理员对书籍和读者进行检验，若书籍和读者都符基于 UML 的图书馆管理系统建模设计6合借书条件，则借书成
14、功。2、 还书顺序图图 5：图书馆管理系统还书顺序图【顺序图说明】（1） login（）：登录系统。（2） getitem():取得书籍条目信息。（3） update（）：对图书馆书籍条目和借阅者信息进行更新条目。还书时，读者先将书交给管理员，由管理员扫描书籍，若书籍没有过期等违规现象，则对书目和读者借阅信息进行更新，同时还书成功。3、 罚款顺序图图 6：图书馆管理系统的罚款顺序图【顺序图说明】管理员对书籍进行扫描，若发现书籍已经超过了图书馆规定的还书期限，则按每天一定金额进行罚款，过期天数和罚款金额由系统自动计算。用户交完罚金后，则对读者借阅信息进行更新。4.4、系统的状态图图书馆的书籍状态
15、图如图 7 所示。【状态图说明】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。基于 UML 的图书馆管理系统建模设计8图 7：图书馆的书籍状态图4.5、系统的活动图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
16、们主要描述了图书馆系统的借书、还书和预订的活动图。1.借书活动图【借书活动图说明】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 8：图书馆管理系统的借书活动图2、还书活动图【还书活动图说明】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，读者缴应交罚款后，更新书目信息和读者信息。基于 UML 的图书馆管理系统
17、建模设计10图 9：图书馆管理系统的还书活动图3、预订图书活动图【预订书籍活动图说明】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已经被预订或已经被外借，若都未成立，则读者登录系统，并对该书籍进行预订。图 10：图书馆管理系统预订书籍活动图4.6、图书馆管理系统的类图【类图说明】（1） reader 类是借阅者的类，它的属性很多，包括借阅者的账户 ID（reader_id） 、姓名（reader_Name） 、地址（Address） 、班级（class） 、所借书籍的书目（borrowed）等。其中主要操作有借书（addborrowed
18、）和还书(deleteborrowed)和预订(reservation)等。（2） admin 类是管理员类，他有编号和姓名属性，操作主要是书籍的增删改和读者的增删改等等。（3） Title 类是记录书目信息的类，包括书籍的名字（name） 、作者（author） 、book_id 等属性。（4） Item 类是具体某本书的类，属性包括书籍号（id） 。操作包括预订（reserve） 、按书目查找（find_on_title）等。（5） borrow 类是某本书的借阅信息类，包括所借阅书籍的 ISBN、借阅的时间（date）等。（6） Reservation 类是预订信息类，每个预订信息包括预
19、订日期（date） 、所预订书籍的 ISBN、预订书籍的用户 ID（UserID）等属性。(7) persistent store 类是书籍永久的存储类，在数据库中的存储数据，其他对与书籍有关的活动都要经过其存储类。基于 UML 的图书馆管理系统建模设计12图 11：图书馆管理系统的类图及关系五、图书馆管理系统数据库建模考虑到系统的推广性，本系统采用 SQL SERVER2000 作为数据库。并且采用PowerDesigner 进行数据建模，从而自动生成 sql 脚本。5.1、数据库概念设计1、数据库表设计(1) 管理员表 admin：管理员编号（admin_id） ,管理员姓名（admin_
20、name）,密码（admin_password）,登录次数（logins） ，最后一次登录时间（lastlogin ）和权限（right） 。(2) 读者表 reader：读者编号（ reader_id）,读者姓名(reader_name),性别(sex),年龄(age)，班级（class） ，最大借书量（maxborrowed）借书总量（amount）和权限（right） 。（3）书籍表 books：书籍编号（book_id ）,书名（title） ，作者（author） ，出版社（book concert）,价格（price ） ，出版时间（time） ，在库总量（ amount） ，剩余
21、量（remain） 。（4）借阅信息表（borrow_information）:书籍编号（book_id）,读者编号（reader_id）,借书时间（borrow_time）,到期时间（end_time）,归还时间（return_time）.（5）预订信息表：读者编号（reader_id）,书籍编号（book_id） ，预订时间(reservation_time),取消预订时间（reservationcanceltime）.(6) 书籍类型表 booktype:书籍类型编号（type_id）,书籍类型名称（type_name）.(7) 用户权限表 right：权限（right） 。2、图书管理
22、系统个实体之间的 E-R 图图 12：图书馆管理系统各实体之间的 ER 图3、基于 powerdesigner 的 CDM 数据库模型（1）数据库概念数据模型 CDM 对象如下图，该图显示了各实体的属性及各实体之间的关系。基于 UML 的图书馆管理系统建模设计140,n0,n管 理 书 籍0,n0,n0,n0,nbooktypebooksbook_idtitletype_idauthorpricebook concernaddtimeamountremainIntegerCharacters (20)IntegerCharacters (40)Money (20)Characters (50)
23、Date & TimeIntegerIntegerIdentifier_1 readerreader_idreader_namesexageclassaddressmemomaxborrowedreader_passwordrightIntegerCharacters (20)Characters (2)Byte (100)Characters (15)TextTextIntegerCharacters (16)IntegerIdentifier_1 borrow_informationborrow_timeend_timeamountreturn_time.Date & TimeDate &
24、 TimeIntegerDate & Timeadminadmin_idadmin_namepasswordloginslast_loginrightIntegerCharacters (20)Characters (16)IntegerIntegerIdentifier_1 reversationreservation_timereservationcancel.Date & TimeDate & Timeloginright Integerbooktypetype_id Integer图 13：图书馆管理系统 CDM 建模看似短暂的一生，其间的色彩，波折，却是纷呈的，深不可测的，所以才有人
25、拼尽一切阻隔，在路漫漫中，上下而求索。不管平庸也好，风生水起也罢，其实谁的人生不是顶着风雨在前行，都在用平凡的身体支撑着一个看不见的灵魂？有时候行到风不推身体也飘摇，雨不流泪水也湿过衣衫，而让我们始终坚持的除了一份信念：风雨总会过去，晴朗总会伴着彩虹挂在天边。一定还有比信念还牢固的东西支撑着我们，那就是流动在心底的爱，一份拳拳之爱，或许卑微，却是我们执著存在这个世界上，可以跨越任何险阻的勇气、力量和最美丽的理由。人生的途程积累了一定的距离，每个人都成了哲学家。因为生活会让我们慢慢懂得：低头是为了抬头，行走是为了更好地休憩，不阅尽沧桑怎会大度，没惯见成败怎会宠辱不惊，不历经纠结怎会活得舒展？看清
26、才会原谅，有时的无动于衷，不是不屑，不是麻木，而是不值得。有时痛苦，不是怕失去，不是没得到，而是因为自私，不肯放手，不是自己的，也不想给。人生到最后，有的人把自己活成了富翁，有的人却一无所有。梭罗说：一个人富裕程度如何，要看他能放下多少东西。大千世界，我们总是想要的太多，以为自己得到的太少。是啊，一个贫穷的人怎么会轻易舍得抛下自己的所有呢？到了一定年龄，才会明白一个人对物质生活的过多贪求，反而让自己的心灵变得愈加贫穷。人生到了最后，其实活出的只是一个灵魂的高度，清风明月，花香草色，便是一袖山水，满目清澈。放下从前，放下过去，从容地走入当下，和自己的内心交流，和自己的灵魂对话，听时光走过的声音，
27、嗅闻它御风而过的芳香如果兜兜转转了大半个人生的你，此刻依然觉得自己很贫穷，那么愿一无所有的你，看似短暂的一生，其间的色彩，波折，却是纷呈的，深不可测的，所以才有人拼尽一切阻隔，在路漫漫中，上下而求索。不管平庸也好，风生水起也罢，其实谁的人生不是顶着风雨在前行，都在用平凡的身体支撑着一个看不见的灵魂？基于 UML 的图书馆管理系统建模设计16有时候行到风不推身体也飘摇，雨不流泪水也湿过衣衫，而让我们始终坚持的除了一份信念：风雨总会过去，晴朗总会伴着彩虹挂在天边。一定还有比信念还牢固的东西支撑着我们，那就是流动在心底的爱，一份拳拳之爱，或许卑微，却是我们执著存在这个世界上，可以跨越任何险阻的勇气、
28、力量和最美丽的理由。人生的途程积累了一定的距离，每个人都成了哲学家。因为生活会让我们慢慢懂得：低头是为了抬头，行走是为了更好地休憩，不阅尽沧桑怎会大度，没惯见成败怎会宠辱不惊，不历经纠结怎会活得舒展？看清才会原谅，有时的无动于衷，不是不屑，不是麻木，而是不值得。有时痛苦，不是怕失去，不是没得到，而是因为自私，不肯放手，不是自己的，也不想给。人生到最后，有的人把自己活成了富翁，有的人却一无所有。梭罗说：一个人富裕程度如何，要看他能放下多少东西。大千世界，我们总是想要的太多，以为自己得到的太少。是啊，一个贫穷的人怎么会轻易舍得抛下自己的所有呢？到了一定年龄，才会明白一个人对物质生活的过多贪求，反而让自己的心灵变得愈加贫穷。人生到了最后，其实活出的只是一个灵魂的高度，清风明月，花香草色，便是一袖山水，满目清澈。放下从前，放下过去，从容地走入当下，和自己的内心交流，和自己的灵魂对话，听时光走过的声音，嗅闻它御风而过的芳香如果兜兜转转了大半个人生的你，此刻依然觉得自己很贫穷，那么愿一无所有的你，基于 UML 的图书馆管理系统建模设计18
