1、软件建模,本章导读软件开发的主要工作是软件需求和软件设计，软件需求和软件设计的关键问题是软件建模，简称建模。建模的工具很多，最时尚的是UML提供的九种图：类图、对象图、用例图、时序图、协作图、状态图、活动图、构件图和实施图，重点是建立系统的用例图、时序图和类图。仅管如此，UML仍然不是一种建模方法，而只是一种建模语言或建模工具而已。,本章导读,作为软件建模实用技术的经验总结，本章提出了“业务模型、功能模型、数据模型”这三个模型的建模思想与建模方法，以及这三个模型的描述方式与“用例图、时序图和类图”之间的关系，并且用三个模型的思想与方法来分析一个建模案例。信息系统的数据模型就是数据库，本章深入浅
2、出地论述数据库设计的理论、方法、技巧与艺术，即数据模型的设计方法与艺术。,软件建模,要求了解 (1）软件建模的概念(2) UML的建模思想 要求理解(1）UML的支撑环境Rose(2）UML建模思想的优缺点(3）三个模型建模思想的优缺点 要求掌握(1）业务模型的概念及表示方式(2）功能模型的概念及表示方式(3）数据模型的概念及表示方式(4)数据库设计的方法、技巧,7.1 三个模型的建模思想 7.1.1 三个模型概论,软件建模中的三个模型是指业务模型、功能模型和数据模型。【定义7-1】 功能模型FM（Function Model）是描述系统能做什么，即对系统的功能、性能、接口和界面进行定义。【定
3、义7-2】 业务模型OM（Operation Model）是描述系统在何时、何地、由何角色、按什么业务规则去做，以及做的步骤或流程，即对系统的操作流程进行定义(怎么做)。【定义7-3】 数据模型DM（Data Model）是描述系统工作前的数据来自何处，工作中的数据暂存什么地方，工作后的数据放到何处，以及这些数据之间的关联，即对系统的数据结构进行定义(数据怎么组织) 。,三个模型概论(续),功能模型和业务模型在需求时建模，数据模型在设计时建模。通常，数据模型建模用Power Designer、ER win、Oracle Designer 或Class Diagram表示；功能模型用功能点列表或
4、Use Case Diagram表示；业务模型用自然语言加上流程图或Sequence Diagram表示。三个模型建模思想的优点是：简单、直观、通俗、易懂、易学、易用，非常适合于关系数据库管理系统RDBMS支持的信息系统。当三个模型建好之后，在这三个模型的支持下，运用强大的面向对象编程语言，以及软件组织内部的业务基础平台、类库、构件库等财富，软件开发在技术上就能顺利实现。,三个模型概论(续),不管是系统软件还是应用软件，都有一个建模问题，而且三个模型的建模思想，也适合于系统软件建模。问题：1. 操作系统的三个模型是什么？2. 编译系统的三个模型是什么？3. 解释系统的三个模型是什么？ 4. 嵌
5、入式系统的三个模型是什么？5. 游戏系统的三个模型是什么？(3D建模、行为建模、数据建模),三个模型概论(续),信息系统是应用软件的重要组成部分，对信息系统的分析和研究，最好的入手方法仍然是它的数据结构。与系统软件不同，这里的数据结构表现形式是它的CDM和PDM，关系数据库管理系统RDBMS是它的主要运行环境。为了获得信息系统的整体框架，要同时弄清它的业务模型和功能模型。对三个模型的另一个解释：业务模型就是系统的操作流程和业务规则；功能模型就是系统的功能菜单和用户界面；数据模型就是系统的数据结构和数据字典。,7.1.2 业务模型,在企业信息系统（例如，MIS或ERP）中，业务模型就是系统的业务
6、流程图加上相应的业务规则。这里的业务流程图，是指企业在业务流程再造BPR（Business Process Reengineering）之后形成的操作流程和业务规则。 业务模型的范围包括：企业的组织结构，部门职责及岗位（或角色）职能，岗位操作流程，岗位业务规则，每个流程的输入、响应、输出。业务模型的描述方法为：组织结构图，岗位（或角色）职能表，业务流程图加上业务规则说明。业务模型在需求分析时建立。,业务模型(续),在软件企业中，业务流程图的画法没有统一的规定，软件企业在软件工程规范中自定一套，在其内部推广。一般要规定输入、处理、输出、文件及流向的图形标志。在图形内部或外部可书写文字说明。业务流
7、程图也可以用业务操作步骤来描述，还可以用类似于程序流程图的图形来表达。在UML中，完整的业务模型由用例图、时序图、交互图、状态图、活动图来表述。但是，时序图在表述中起到核心作用。业务模型的特点是动态的，所以有时称为动态模型或操作模型。业务模型的作用，既是功能模型设计的基础，又是用户操作手册编写的依据。,7.1.3 功能模型,从宏观上说，功能模型是什么？读者可以从多个不同的角度来回答这个问题：1. 若站在用户的角度上看，功能模型就是系统功能需求列表；2. 若站在设计者的角度上看，功能模型就是系统内部功能模块（功能部件）的有机排列和组合；3. 若站在Rose角度上看，功能模型就是系统的用例的集合；
8、4. 若站在产品的角度上看，功能模型就是系统的用户操作手册；5. 若站在操作界面的角度上看，功能模型就是系统的功能菜单。总之，功能模型描述系统能做什么，是系统所有功能的集合，具体表现在系统的功能、性能、接口和界面上。,功能模型(续),功能模型的表示方法：系统功能需求列表、性能需求列表、接口需求列表、界面需求列表。UML规定采用用例图来描述功能模型。功能模型的设计实现方法：将相同的功能归并，设计为构件或组件（部件），将不同的功能设计成模块，然后用面向对象的语言将这些离散的部件或模块组装起来，形成一个完整的系统，供最终用户使用。功能模型的特点：功能模型既是动态的，又是静态的。因为有的功能与系统运行
9、的时间序列有关。功能模型的作用：功能模型既是数据库和数据结构设计的基础，又是功能模块（功能部件）设计、编程实现和测试验收的依据。,7.1.4 数据模型,企业信息系统中的数据模型，是指它的E-R图及其相应的数据字典。这里的数据字典，包括实体字典、属性字典、关系字典。这些数据字典，在数据库设计的CASE工具帮助下，都可以查阅、显示、修改、打印、保存。数据模型分为概念数据模型CDM和物理数据模型PDM两个层次。CDM就是数据库的逻辑设计，即E-R图。PDM就是数据库的物理设计，即物理表。,数据模型(续),数据模型的表示方法：系统的概念数据模型CDM和物理数据模型PDM，加上相应的表结构。UML规定，
10、用类图加上对象图来表述数据模型。在UML的实现工具Rose 2002中，可以建立系统的数据模型。 数据模型的特点：数据模型本身是静态的，但是在设计者心目中，应该尽量将它由静态变成动态。设计者可以想象数据（或记录）在相关表上的流动过程，即增加、删除、修改、传输与处理等，从而在脑海中运行系统，或在E-R图上运行系统。,7.2 数据模型设计概论,什么是好的数据模型？其条件有三：(1) 一是满足功能需求(2) 二是满足性能需求(3) 三是该模型能长期稳定，尽量做到“以不变应万变”。所谓“以不变应万变”，就是当用户的功能需求发生某些变化时，数据库设计的框架不需要做任何改动，就可以适应用户的功能需求。,数
11、据模型设计概论(续),数据库设计的主要工作是：设计数据库的表(数据就存在表里面)，表的结构就是数据的存储结构。数据库设计的难易程度取决于两个要素：(1). “数据关系的复杂程度”(2). “数据量的大小”。如果应用软件只涉及几张简单的表，并且数据量特别小，那么设计这样的数据库就非常容易。如果应用软件要涉及几百张复杂的表，并且数据量特别大，那么设计这样的数据库就非常艰难。开发人员学习数据库设计的特点是：入门特别容易，深造成为高手非常困难。,7.2.1 数据库与数据库管理系统,数据库和数据库管理系统是有区别的，前者是应用软件，后者是系统软件。数据库管理系统的基本功能是：管理用户的数据库及其在数据库
12、上的各种操作，以及数据库对外的各种接口。关系数据库管理系统RDBMS自带许多编程语句（命令），这些语句可分为三大类：数据定义语言DDL，如CREATE，ALTER，DROP；数据操纵语言DML，如SELECT，UPDATE，INSERT，DELETE；数据控制语言DCL，如分支语句、循环语句。,数据库与数据库管理系统,一般而言，数字信息系统是在一个或几个大型数据库的支持下来运行的，数据库加上应用程序，就是数字化信息系统。在人们的交流中，习惯上常常将数据库和数据库管理系统混为一谈，不加区别。所以要根据不同场合、不同习惯、以及上下文来分析，所讲的“数据库”三个字，到底是指数据库，还是指数据库管理系
13、统。,7.2.2 数据库的组成,一个数据库由一台数据库服务器、一个数据库管理系统DBMS、一个数据库管理员DBA、多张表（每张表中有许多条记录）、表上的视图和索引、许多用户和角色所组成。若一个数据库的表不是存放在网络的一个节点（一台数据库服务器）上，而是存放在多个节点（多台数据库服务器）上，则称此数据库为分布式数据库。通俗地讲，数据库是表的集合，表由字段组成，表中存放着记录。由于记录的数据可以是原始数据、信息代码数据、统计数据和临时数据4种，所以又可将表划分为基本表、代码表、中间表和临时表4种。,数据库的表,(1)存放原始数据的表，称为基本表。(2)存放信息代码数据的表，称为代码表。(3)存放
14、统计数据的表，称为中间表。(4)存放临时数据的表，称为临时表。原始数据和信息代码数据，统称为基础数据。本表和代码表，统称为基表。数据库设计主要是指基本表设计，当然也包括代码表、中间表、临时表和视图的设计，因为基本表的设计较难，代码表、中间表、临时表和视图的设计较易。,基本表的性质,基本表与中间表、临时表不同，因为它具有如下4个特性： （1）原子性。基本表中的字段是不可再分解的。 （2）原始性。基本表中的记录是原始数据的记录。 （3）演绎性。由基本表与代码表中的数据，可以派生出所有的输出数据。 （4）稳定性。基本表的结构是相对稳定的，表中的记录是需要长期保存的。,其他表,代码表又称为“数据字典”
15、，它是存放单位代码、物资代码、人员代码、科目代码等等信息编码的表。中间表是存放统计数据的表，它是为数据仓库、输出报表或查询结果而设计的。临时表是程序员个人设计的，存放临时记录，为个人所用。基表和中间表由DBA维护，临时表由程序员自己用程序自动维护。,数据库视图,视图是一种虚表，它依赖数据源的实表而存在，这些实表是基本表和代码表。视图是供程序员使用数据库的一个窗口，是基表数据综合的一种形式, 是数据处理的一种方法，是用户数据保密的一种手段。为了进行复杂数据处理、提高运算速度和节省存储空间, 视图的定义深度一般不得超过三层。 大家想一想：若三层视图仍不够用, 那该怎么办？(用图形方法表示),数据库
16、视图(续),对于某些与国家政治、经济、技术、军事和安全利益有关的信息系统，视图的作用更加重要。这些系统的基本表、代码表物理设计之后，立即在基本表上建立第一层视图，这层视图的个数和结构，与基本表的个数和结构完全相同，并且规定，所有的程序员，一律只准在视图上操作。只有数据库管理员，带着多个人员共同掌握的“安全钥匙”，他才能直接在基本表上操作。大家想一想：这是为什么？,7.2.3 数据库设计的内容与步骤 (三项内容，十大步骤),内容1数据库需求分析数据库需求分析的步骤是：(1) 收集系统所有的原始单据(信息源产生的数据)和统计报表(2) 弄清楚两者之间的关系，写明输出数据项中的数据来源与算法(3)
17、若原始单据覆盖了所有需要的业务内容，并且能满足所有统计报表的输出数据要求，则需求分析完毕(4) 反之继续分析，重复步骤(1)-(3)。,内容2数据库概念设计,数据库概念设计是指设计出数据库的概念数据模型CDM，以及相应的数据字典（DD）。所谓实体，就是一组相关元数据的集合。所谓实例，就是实体的一次表现。【例7-1】 “姓名，性别，身高，体重，民族”这一组相关元数据的集合，就组成人这个实体。而“张三，男，1.8，90，汉族” 就是人这个实体的一次表现，它不是一个实体，而是一个实例。如果将“体重”改为“毛重”，则“姓名，性别，身高，毛重，民族”就不是一个实体，因为人不能用毛重、净重描述，猪和货物可
18、以用毛重、净重描述。概念设计的特点是：与具体的数据库管理系统和网络系统无关，它就是数据库的逻辑设计。,内容3数据库物理设计,数据库物理设计是指设计出数据库的物理数据模型PDM，包括数据库服务器物理空间上的表、字段、索引、表空间、视图、储存过程、触发器，以及相应的数据字典。物理设计的特点是：与具体数据库管理系统和网络系统有关。数据库物理设计的方法是：（1）确定关系数据库管理系统平台，即选定具体的RDBMS/ ORDBMS 。（2）利用数据库提供的命令和语句，建立表、索引、触发器、存储过程、视图等。（3）列出表与功能模块之间的关系矩阵，便于详细设计。,数据库设计十大步骤,7.3 数据库设计的理论与
19、方法,1. 原始单据与实体之间的关系数据库设计的工作之一是画E-R图，E-R图上的元素是实体和关系。那么，实体在哪儿呢？即如何发现、找到、抽象出实体呢？我们说，实体就蕴涵在原始单据中！原始单据与实体之间关系在一般是一对一的关系，即一张原始单据对应且只对应一个实体。在特殊情况下，它们可能是一对多或多对一的关系。这里的实体可以理解为基本表。明确这种对应关系，对设计录入界面大有好处。【例7-2】 在人力资源信息系统中，一份员工履历对应三个基本表：员工基本情况表、社会关系表、工作简历表。这就是“一张原始单据对应多个实体”的典型例子。,2主键与外键,一般而言，一个实体不能既无主键 (PK)，又无外键 (
20、FK)。在E-R图中, 处于叶子部位的实体, 可以不定义主键（因为它无子孙）, 但必须要有外键（因为它有父亲）。PK是供程序员使用的表间连接工具，可以是一个无物理意义的数字串, 由程序自动加1来实现；也可以是有物理意义的字段名或字段名的组合，不过前者比后者好。我们主张主键原子化，即只用一个字段做主键。可见：外键必须对应主键，反之不然。,3通俗地理解范式理论,通俗地理解范式，对于数据库设计大有帮助。第一范式：1NF是对属性的原子性约束，要求属性具有原子性，不可再分解。第二范式：2NF是对记录的惟一性约束，要求记录有惟一标识，即实体的惟一性。进一步讲，在数据库设计时，作为惟一性标志的主键，最好是一
21、个字段，而不是组合字段，这就是主键的原子性。现在的关系数据库管理系统，都提供了惟一标识ID类型的字段，就是为了实现主键的原子性。第三范式：3NF是对字段冗余性的约束，即任何字段不能由其他字段派生出来，它要求字段没有冗余。,3通俗地理解范式理论(续),其他更高级的范式：BCF、4NF、5NF等各级范式，研究的内容是解决实体本身的原子性问题。由此可见：“只要实现了属性、主键、实体三者的原子化，就从根本上符合了各级范式的要求了”。这就是画龙点睛！这就是范式理论的实质！啊，原来如此！数据库设计规范化理论的实质，就是引导并帮助设计人员实现“实体、属性、主键的原子化”！,没有冗余的数据库设计,没有冗余的数
22、据库设计可以做到。但是，没有冗余的数据库未必是最好的数据库。有时为了提高运行效率，就必须降低范式标准，适当保留冗余数据，这就是用空间换时间。具体做法是：在概念数据模型设计时遵守第三范式，降低范式标准的工作放到物理数据模型设计时考虑。降低范式就是增加字段，允许冗余。人们常称“降低范式的过程”为“反规范化设计过程”。,低级冗余和高级冗余,【例7-3】 有一张存放商品的基本表，如P163表7-3所示。“金额”这个字段的存在，表明该表的设计不满足第三范式，因为“金额”可以由“单价”乘以“数量”得到，说明“金额”是冗余字段。但是，增加“金额”这个冗余字段，可以提高查询统计的速度，这就是以空间换时间的做法
23、。在Rose 2002中，规定列有两种类型：数据列和计算列。“金额”这样的列被称为“计算列”，而“单价”和“数量”这样的列被称为“数据列”。主键与外键在多表中的重复出现, 不属于数据冗余，这个概念必须清楚，事实上有许多人还不清楚。非键字段的重复出现, 才是数据冗余，而且是一种低级冗余，即重复性的冗余。高级冗余不是字段的重复出现，而是字段的派生出现。 低级冗余会导致数据的不一致！,4数据库设计中的两大窍门,数据库设计既是一门科学(因为它有坚实的理论基础)，又是一门艺术(因为它有很多的技巧)。站在IT企业的数据库开发上讲，数据库设计的核心窍门只有两个：窍门之一：如果两个实体(或多个实体)之间的关系
24、非常复杂，那么它们之间就可能存在多对多的关系。对于这种情况，我们不但要善于认别它，而且要正确处理它(增加第三者)。窍门之二：要建立稳定的数据模型，就要掌握“以不变应万变”的设计技巧，这个技巧就是“列变行”。,增加第三者,寻找“笛卡尔积的子集”的窍门，就是“要善于认别与正确处理实体之间的多对多关系”。若两个实体之间存在多对多的关系，则应消除这种关系。消除的办法是，在两者之间增加第三个实体。这样，原来一个多对多的关系，现在变为两个一对多的关系。剩下的问题是：要将原来两个实体的共同属性分配到第三个实体中去，还要将原来两个实体的主键当作第三个实体的外键。这里的第三个实体，就是“笛卡尔积的子集”，它是一
25、个实体，对应一张基本表。增加第三者的实质，是解决关系的原子化问题。在现实生活中，到处存在多对多的关系。例如：老师与课程、学生与课程、读者与图书、旅客与客房、司机与车辆、船舶与货物、飞机与机场、运动员与项目等。,多对多关系,多对多关系,“列变行”,所谓“列变行”，就是将第一个表中的某些列，变为第二个表中的某些行。这样，就将原来设计不科学的一个表，变为现在设计很科学的两个表：其中一个为主表或父表，另一个为从表或子表(又称明细表)，通过主键与外键，两个表进行连接，共同完成相关的操作。具体做法，请看P165【例7-7】 学生成绩单的管理，就是一个“列变行”的例子。,(1). “列变行”之前的表结构,(
26、2). “列变行”之后的表结构,列变行之后的输出方案- 建立“学生成绩表”视图,Create View 学生成绩表 AsSelect 学生表 .学号，姓名，课程名称，成绩From 学生表 ，成绩表Where 学生表 .学号=成绩表.学号,“列变行”的实质,现在来分析“列变行”之后的表结构设计中的优点，这个优点就是“实事求是”。第一，在四年级之前，他们没有学完三十门课程，这种设计也不会浪费一点存储空间；第二，到四年级时，即使个别学生修了两个学位，共计有三十多门课程，这种设计也不需要改动表结构，达到了“以不变应万变”的目的。“列变行”的实质是解决实体的原子性问题。在现实生活中，到处存在需要“列变行
27、”的例子，因为到处有主表与明细表的关系。例如：部门与员工、员工基本情况与个人简历、月基本工资与月补贴、订单头与订单体等等。,5学会西瓜理论和西瓜方法,【定义7-4】 所谓西瓜理论，就是在数据库分析时，如果将属性比作芝麻，将主要实体比作大西瓜，将次要实体比作小西瓜，那么芝麻必须围绕西瓜转，小西瓜必须围绕大西瓜转。【定义7-5】 所谓西瓜方法，就是在数据库设计时，如果将属性比作芝麻，将主要实体比作大西瓜，将次要实体比作小西瓜，那么在用CASE工具设计E-R图时，应先画出大西瓜，后画出小西瓜，用西瓜统帅芝麻，用大西瓜统帅小西瓜。,学会西瓜理论和西瓜方法,“实体主导型”方法只是提出了“以实体统帅属性”
28、的思想，在数据库分析与设计时，首先要抓住实体，从实体出发去寻找、发现、确定属性，而不要采取本末倒置的“属性主导型”方法，即从属性出发，通过属性的分解与归约，来寻找、发现、确定实体。“西瓜理论和西瓜方法”排除了“属性主导型”方法，它认为“属性主导型”方法是抓住了芝麻而忽视了西瓜，用这样的方法去分析和设计数据库，尤其是大型数据库和复杂数据库，很容易对读者产生误导，因而不宜采取这种方法。而数据库原理的教材中，恰恰提倡这种无聊的“属性主导型”方法 。,学会西瓜理论和西瓜方法,“西瓜理论和西瓜方法”除了继承“实体主导型”方法的特点之外，还更进一步地提出：(1) 在数据库需求分析和设计时，一方面要以实体去
29、统帅属性，另一方面要以主要实体去统帅次要实体；(2) 不但要使属性围绕实体转，而且要使次要实体围绕主要实体转；(3) 在任何信息系统的全局E-R图中，其主要实体的数目都是有限的，数据库分析与设计的任务，就是善于发现、捕获主要实体，并用主要实体去组织、规划、设计全局E-R图。,学会西瓜理论和西瓜方法,在一般情况下，一个主题数据库对应且只对应一个主要实体。例如，财务系统的财务主题数据库，其主要实体是记账凭证。人事系统的人事主题数据库，其主要实体是员工的基本情况。劳资系统的劳资主题数据库，其主要实体是月工资。港口的船舶调度系统的调度主题数据库，其主要实体是在港船。集装箱系统的主题数据库，其主要实体是
30、集装箱。在特殊情况下，一个主题数据库可对应二至三个主要实体。在极端情况下，一个主题数据库才对应四个以上的主要实体。由于这样的主题数据库比较复杂，具体例子暂时不举。,画E-R图的步骤,在西瓜理论和西瓜方法的指导下，利用CASE工具画E-R图的步骤是：(1) 先画主要实体 (抓大西瓜) ，用大西瓜来统帅中小西瓜；(2) 再画次要实体 (抓中西瓜) ，使中西瓜围绕大西瓜转 ；(3) 后画代码实体 (抓小西瓜) ，使小西瓜围绕中西瓜转；(4) 最后分配或补充实体的属性 (捡芝麻) ；(5) 画关系，调整E-R图的部署，检查数据库设计是否实现了四化(属性、实体、主键、关系的原子化)。信息系统的E- -R
31、图没有标准答案，因为它的设计不是惟一的，只要它覆盖了系统需求就是可行的。,6完整性约束表现在三个方面,（1）实体完整性：每个实体必须有唯一性标志，用以区分不同的实体，这个唯一性标志是用实体的主键（PK）来实现。 （2）参照完整性。所谓参照完整性，就是由主表到从表的方向是参照关系，由从表到主表的方向是依赖关系。参照和依赖关系，是通过主键（PK）、外键（FK）和触发器来加以实现。关系数据库的本质，就是分析、研究、处理主表与从表的关系，即主键与外键的关系。 （3）用户定义完整性：它是用户单位规定的一些业务规则，这些业务规则有时用存储过程实现，有时用触发器来实现，有时用定义域（对字段的取值范围进行定义
32、）来实现。业务规则反映用户单位的业务逻辑，必须在数据库需求分析时彻底搞清。,7防止数据库设计打补丁的方法是“三少原则”,（1）一个数据库中表的个数越少越好。只有表的个数少了，才能说明系统的E-R图少而精，去掉了重复的、多余的实体，形成了对客观世界的高度抽象，进行了系统的数据集成，防止了打补丁式的设计。（2）一个表中组合主键的字段个数越少越好，最好是用一个字段做主键，即主键原子化。因为主键的作用，一是建立主键索引，二是作为从表的外键，所以组合主键的字段个数少了，不仅节省了运行时间，而且节省了索引存储空间。（3）一个表中的字段个数越少越好。只有字段的个数少了，才能说明在系统中不存在数据重复，且很少
33、有数据冗余，更重要的是督促读者学会“列变行”，这样就防止了将子表中的字段拉入到主表中去，在主表中留下许多空余的字段。,8提高数据库运行效率的办法,（1）在数据库物理设计时，降低范式，增加冗余, 少用触发器, 多用存储过程。 （2）当计算非常复杂、且一次处理的记录条数非常多时（例如，一千万条），复杂计算要先在数据库外面实现，如以文件系统方式用C+语言计算处理完成之后，最后才入库追加到表中去。这是数据库设计的经验。 （3）发现某个表的记录太多（例如，超过一千万条），则要对该表进行水平分割。水平分割的做法是，以该表主键PK的某个值为界线，将该表的记录水平分割为两个表。若发现某个表的字段太多（例如，超
34、过80个），则垂直分割该表，将原来的一个表分解为两个表。,提高数据库运行效率的办法(续),（4）对数据库管理系统DBMS进行系统优化，即优化各种数据库的软环境参数，如缓冲区个数。（5）在使用面向数据的SQL语言进行程序设计时，尽量采取优化算法。(6) 优化数据库的硬环境参数也能够提高数据库的性能。例如给服务器配置更快的CPU，增加内存。(7) 除了优化表结构之外，在安装数据库系统时，要为系统指定“块大小”(一次物理读写操作所涉及的字节数)。在创建表时，也要为表指定一定的空间。如果“块大小”和“表空间”与实际的数据存储不匹配，那么会产生许多磁盘碎片，这将降低数据库物理操作的性能。,7.4 信息系
35、统建模实例分析,省级新华书店信息系统建模案例 1数据模型分析从全局实体关系图中，CDM有以下3个主要实体：（1）图书：它存放了新华书店历年来发行的全部图书信息。（2）仓库图书：它存放了储运中心仓库现有的全部图书信息。（3）门市图书：它存放了书城或连锁书店各自现有的全部图书信息。以上面三个主要实体为中心，按照实体之间的关系连线，就能理出数据模型的内部关系思路，并将所有的次要实体统帅起来，使所有的次要实体都以这三个实体为中心，形成一个完整的新华书店信息系统数据模型。,1. 数据模型分析(续),在省级新华书店信息系统的概念数据模型CDM中，与“图书”直接关联的实体有：出版社、仓库图书、书城入库、订购
36、单体、书城订单、图书警戒线。与“仓库图书”直接关联的实体有：现货批销、付退货、图书报废、入库单、仓库货位、市外调拨、内部迁移、内退入库、市内配送、图书。与“门市图书”直接关联的实体有：市内配送、内退入库、销售记录、书店、书城入库。每个实体的名称、主键、属性在CDM图上显示得很清楚。根据概念数据模型CDM，利用Power Designer Data Architect工具，就可自动生成物理数据模型PDM，此处省略，读者可上机操作。,2功能模型分析,省级新华书店信息系统的功能模型具有16项功能，用“功能点列表”的方式来描述和分析，现将分析结果列在表7-12之中。(1)“输入内容”是用户对信息系统的
37、录入(2)“输出内容”是信息系统对外的显示或打印(3)“系统响应”是系统对用户操作的处理过程。具体内容见教材：省级新华书店信息系统的功能模型”.,3业务模型分析,业务模型属于动态模型，本实例分析中用“业务操作步骤”来描述。省级新华书店信息系统的业务模型由下列10大步骤组成。步骤1：制作订购单操作流程。步骤2：制作订单操作流程。步骤3：图书期货入库操作流程。步骤4：图书配送操作流程。,3. 业务模型分析(续),步骤5：图书销售操作流程。步骤6：图书退货操作流程。步骤7：图书调拨操作流程。步骤8：图书现货批销操作流程。步骤9：查询统计。步骤10：制作记账凭证。新华书店信息系统夜以继日地在企业网上运
38、行，周而复始地执行上述10项操作，全心全意地为读者服务。,4分析结论,当对上述“三个模型”研究分析之后，不但完成了需求分析的主要工作量，而且完成了概要设计中的主要内容数据库设计。在此基础上，再对新华书店信息系统进行概要设计和详细设计，理应感到心中有数了。当详细设计评审通过（不符合项为零）后，再利用面向对象的强大编程工具Power Builder，Delphi，C+等语言进行实现，加上面向功能的测试和面向过程的管理，系统按计划（进度、成本、质量）实现，是顺理成章的事。,7.5 三个模型建模思想总结,1三个模型建模思想的优点（1）符合中国人的心理：系统有什么功能？对应系统的“功能模型”。系统怎么操
39、作？对应系统的“业务模型”。系统的数据怎样组织？对应系统的“数据模型”。（2）符合客观事物的发展规律。因为做任何事情，都必须回答三个问题：做什么？这就是系统“功能模型”的任务。怎么做？这就是系统“业务模型”的任务。在什么地方做？做事的原材料在什么地方？做完后的产品放到什么地方？这就是系统“数据模型”的任务。,三个模型建模思想总结,（3）符合将复杂问题简单化的哲学思想。项目经理主要精力是“三抓”：抓系统的“功能模型”。抓系统的“业务模型”。抓系统的“数据模型”。 （4）符合“简单、方便、直观”的原则。 “功能模型”看得见：菜单、界面、报表。“业务模型”摸得着：操作说明书、业务流程图、业务规则。“
40、数据模型”听得懂：实体、属性、关系、表、字段、记录、数据字典、原始数据、统计数据、临时数据。,三个模型建模思想总结,(5）符合节省成本降低费用的经济效益目标。中国软件的开发方法与文档标准，不应该完全与发达国家相同，而结合中国的国情来做。(6）三个模型的建模思想既适合应用软件建模，又适合系统软件建模。,三个模型建模思想总结,2三个模型建模思想的缺点（1）功能模型表述不规范：目前，功能模型还只能用“功能点列表、性能点列表、接口列表”这三个列表来表示，或者用UML的用例图和用况规约来描述，其他还没有找到更好的方法。（2）业务模型表述不规范：目前，业务模型还只能从“业务操作步骤、业务流程图、用户操作手
41、册”这三个方面来表示。在UML中，完整的业务模型由用例图、时序图、交互图、状态图、活动图来表述，其他还没有找到更好的办法。（3）只能覆盖需求分析和设计两个阶段，不能覆盖整个软件生存周期。业务模型和功能模型主要适合在软件需求阶段建模，数据模型主要适合在软件设计阶段建模。当然，这三个模型对软件实现、软件测试两个阶段，也具有重要指导意义。,三个模型建模思想总结,3值得思考的问题（1）业务模型和功能模型描述方法的改进和提高，是三个模型建模思想的发展方向。既然UML的作者申明，UML只是一种建模语言，不是一种方法论，它独立于过程，不包括过程中的方法与步骤，利用它建模时，可遵循任何类型的建模过程。由此可见
42、，方法论与语言工具是不同的，三个模型的建模思想属于方法论，UML属语言工具。(2) 数据模型能否可以用类图来创建呢？回答是不行。那该怎么办？为了解决这个问题，UML中新增加了数据模型的语法，其实现工具Rose 2002也支持这一功能。在Rose 2002的逻辑视图中，可以创建表以及表中的字段、约束、主键、外键、关系、索引、触发器和存储过程。这样，就将Rose的建模方式与三个模型的建模思想结合在一起了。,值得思考的问题,（3）三个模型不完全是并列关系，而应以数据模型为中心，以业务模型和功能模型为两个基本点。尤其是在企业信息系统的分析、设计和实现中，因为关系型数据库管理系统RDBMS仍然是其支撑平
43、台，所以应该这样去理解三个模型的建模思想。（4）“三个模型”的思想，加上“五个面向”的实施理论，就构成了一个完整的方法论，该方法论不仅适合信息系统建设，而且也适合其他应用软件和系统软件的建设。,*7.6 UML的建模思想 7.6.1 UML对软件工程的重大影响,UML是Rational Rose的理论基础，Rational Rose是UML的建模实现途径，即Rose是UML的实现工具。尽管UML的作者申明：UML不是一种建模思想，只是一种建模语言或工具。但是，UML和 Rose的组合在事实上已构成了一种新的软件建模思想和开发方式，并且势必会对软件工程的发展与创新产生重大影响，这种影响将主要表现
44、在如下四个方面：,UML对软件工程的重大影响,（1）软件生存周期：UML用统一的软件开发生存周期 RUP 来替代原有的软件生存周期。 （2）软件建模方式：UML用可视化的语言实现软件整个生存周期各个阶段的建模。 （3）软件文档规范：正向工程和逆向工程的文档全部由UML建模工具自动产生。 （4）软件人员分工：UML使得分析、设计、实现、维护的岗位界线逐渐趋向模糊。上述4方面的影响都是不可忽视的，尽管这些影响当前还没有完全成为现实。,UML对软件工程的重大影响,UML的几个“关键问题”是：（1）UML的概念模型（2）UML的建模思想（3）UML的软件开发生存周期（4）UML的缺点与不足（5）UML
45、的支撑环境Rose（6）UML的发展方向,7.6.2 UML的概念模型,使用UML的关键是用它来简明、准确地建立模型。为了帮助读者达到这个目的，我们将对UML中实质性内容的几个要点做一个简明扼要的介绍。只要抓住这些要点，UML入门并不太难，深造也可能办得到。为了理解UML的建模元素，关键是要学习它的三个要素：(1)面向对象的基本“构造块”(积木块 )(2)支配这些构造块放在一起建模的“规则”(建模的粘合剂) (3)运用于整个UML的“公共机制”(模型的图纸说明 ),UML的概念模型(续),1UML的“构造块”UML中有3种基本构造块，分别是“事物”、“关系”和“图”，它们是UML建模中的积木元
46、素或积木组合体。第1种构造块：事物。事物是构造块，UML中有4种事物，它们分别是结构事物、行为事物、分组事物和注释事物。（1）结构事物（Structural Thing），它是UML模型中的静态元素，包括类、接口、协作、用况、主动类、构件和节点7种元素。,UML的概念模型(续),（2）行为事物（Behavioral Thing），它是UML模型中的动态元素，包括交互和状态机2种元素。（3）分组事物（Grouping Thing），它是UML模型的组织元素，主要是包（Package），用一个包含名称的左上角带有一个小矩形的大矩形表示。（4）注释事物（Annotational Thing），它是U
47、ML模型的解释元素，主要是注解（Note），用一个包含注解内容的右上角为折角的矩形表示。,UML的概念模型(续),第2种构造块：关系。关系也是构造块，UML中有5种关系，利用这些关系可以设计出结构良好的模型。(1)依赖（Dependency）(2)关联（Association）(3)泛化（Generalization）(4)实现（Realization）(5)累积（Aggregation）,UML的概念模型(续),第3种构造块：图。图也是构造块，UML中有9种图。(1)类图（Class Diagram）(2)对象图（Object Diagram）(3)用况图（Use Case Diagram）
48、(4)顺序图（Sequence Diagram）(5)协作图（Collaboration diagram）(6)状态图（Statechart Diagram）(7)活动图（Activity Diagram）(8)构件图（Component Diagram）(9)实施图（Deployment Diagram）,UML的概念模型(续),2UML运用构造块的“规则”为了将UML的构造块有机地组装在一起形成一个结构良好的模型，UML需要描述下列事物的5种语义规则。(1).命名：为事物、关系和图命名(2).范围：给一个名字以特定含义的语境，即范围(3).可见性：怎样使用或看见名字，即可见性(4).完整性
49、：事物如何正确、一致地相互联系(5).执行：运行或模拟动态模型的含义是什么，即执行,UML的概念模型(续),3UML的“公共机制”UML有4种在整个语言中一致应用的机制，使得该语言变得较为简单。(1)规格说明(2)修饰(3)通用划分(4)扩展机制到此为止，对UML建模的3个要素“积木块、粘合剂、图纸说明”介绍完毕。为了全面理解UML的建模过程，还需要熟悉UML的建模思想和软件开发生存周期。,7.6.3 UML的建模思想,1UML的宏观建模思想UML的宏观建模思想，表现在它的“9个模型、9种图、5张视图”上面。模型是对现实系统的一种简化与抽象，不同的模型是对同一个现实系统的不同映射；图是目标系统
50、的投影；视图是体系结构的投影。由于大型软件系统的复杂性，很难用一个模型、一种图、一张视图来描述清楚，所以在UML中出现了这么多的模型、图和视图。对于同一个软件系统，没有必要同时使用“9个模型、9种图、5张视图”，正确的原则是“精兵简政、实事求是、按需使用”。,UML的建模思想(续),9个模型：业务模型、领域模型、用况模型（也称需求模型）、分析模型、设计模型、过程模型、部署模型（也称实施模型）、实现模型和测试模型。9种图：类图、对象图、用况图、顺序图、协作图、状态图、活动图、构件图、部署图（也称实施图）。5张视图：用况视图、设计视图、进程视图、实现视图和实施视图。读者可以从不同的角度，来分析与设计软件系统，并给系统建模。,
