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题目小型图书馆管理系统的设计及实现作者学科、专业软件工程指 导 教 师申请学位日期年 月西 北 工 业 大 学硕 士 学 位 论 文（专业学位研究生）题目：小型图书管管理系统的设计及实现作 者： 学科专业： 软件工程 指导教师： 副教授 高级工程师二零一五年 月The Design and Implementation of Small Scale Library Mangement SystemSubmitted to the School ofNorthwestern Polytechnical University in fulfillmentof the requirements for the degree ofMaster of EngineeringBy:Supervisor: Xian, P. R. China 2015西北工业大学硕士学位论文 摘要摘 要随着人类社会的发展，人们对知识的需求越来越大。一方面，作为知识的载体图书，仍然是人们获取知识的最主要、最广泛的途径。另一方面，信息技术的发展与普及，传统的图书馆管理方式已经不适用，特别是目前图书馆书籍和读者的数量不断增加。因此，建立一个高效、友好、全方面的图书管理系统是非常有必要的。本文根据图书馆的业务需求和实际使用经历，使用APACHE服务器、PHP程序设计语言及MySQL数据库，开发设计了一套全面的图书馆信息管理系统。该系统分为两大部分，一是面向系统管理员的系统操作管理部分，一是面向普通用户即读者的信息查询管理客户端部分。系统操作管理部分又分为书籍管理、用户管理、公告管理、报表统计四大主要功能。书籍管理又包括新进图书管理、旧书下架、借书管理、还书管理、丢失图书管理5个模块。用户管理包括用户注册、用户有效期延期、用户充值、用户帐号注销4个模块。公告管理包括发布公告、删除公告两大模块。客户端部分分为公告展示、用户个人信息管理、图书查询与新书推荐四大主要功能。本文的主要研究内容包括：目前图书馆管理系统使用的先进技术，如RFID技术、系统需求分析、流程分析、数据库分析及系统的实现和部分代码介绍。关键词：图书、管理系统、PHP、MySQL西北工业大学硕士学位论文 AbstractAbstractAs the development of human society,the demand of people for knowledge is rapidly growing.On the one hand,as the carrier of knowledge,book remains the most principal and comprehensive way for accessing knowledge.On the other hand,as the development and population of information technology,the traditional library management way is not suitable,especially in the case that the reader and book is increasing rapidly.So,building a effective,friendly,all around library management system is very necessary.According to the librarys business need and the practical using experience,using APACHE server,PHP program design language and MySQL database,I designed an exhaustive library information management system.It mainly includes two parts.One is management of system operation part for system administer.The other is the client aimed for reader to inquiry information.The system operation management part then includes four parts.And they are book management,user management,news management and tables statistics.Book management includes new book management ,old book undercarriage management，borrowing management,returning book management and lost book management.User management includes user registration,user delay ,user charge and user acount logout management.The reader client includes four parts,news showing,personal information management ,book inquiry and new books recommendation.The main research of this paper includes:the advanced technology using in library management,such as RFID,system need analysis,circuit analysis,database analysis, system accomplishment and parts codes introduction.Key words:Books,management system,PHP,MySQL西北工业大学工程硕士学位论文 目录目 录第一章 绪论11.1 课题的研究背景11.2 课题研究目的和意义21.2.1 研究目的21.2.2 研究意义21.3 国内外研究现状31.4 本文研究的主要内容51.5 本文研究的组织结构6第二章 相关理论与技术72.1 MySQL技术72.1.1 系统特性72.1.2 应用架构82.1.3 索引功能82.1.3 MySQL语法82.2 PHP编程语言82.2.1 发展92.2.2特性92.2.3 优势92.3 面向对象编程技术102.3.1 相关概念102.3.2 要素102.3.3 特征112.4 Apache服务器122.4.1 起源及发展122.4.2 特点132.5 条形码132.5.1 运作原理132.5.2 优点介绍142.6 RFID142.6.1 概念142.6.2 组成部分152.6.3 工作原理152.6.4 优势15第三章 系统需求分析173.1 系统需求分析173.1.1 系统需求定义173.1.2 系统业务流程描述183.2 系统用例分析213.3 功能模块分析243.4 技术性能分析253.5 本章小结26第四章 系统设计274.1 系统的总体结构设计274.1.1 B/S结构274.1.2 C/S结构284.1.3 B/S结构和C/S结构的比较284.2 数据库设计294.2.1 数据库中的表结构294.2.2 数据库中相关的其他结构344.2.3 数据库的总体配置部署38第五章 系统实现、测试与分析395.1 系统开发环境395.2 系统实现395.2.1 面向系统管理员操作的管理部395.2.2 面向普通用户的客户端部分475.2.3 系统中的安全考虑50第六章 总结与展望526.1 总结526.2 后续的工作52参考文献54致 谢55在学期间发表的学术论文56I西北工业大学工程硕士学位论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1 课题的研究背景随着人类社会的进步，生活水平的提高，人们对于信息、知识获取的渴望更加强烈。虽然，目前阅读方式越来越多，手机阅读，网上阅读越来越普遍，但是，总体来说，纸质图书阅读方式还是占主导地位。国家对人民精神文明建设投入也越来越大，不管是社区图书馆，还是高校图书馆，其建设规模也在相应的扩大。图书，作为信息存储的重要介质和知识传播方式，其数量与规模与日俱增，图书馆图书数量日益增多，种类越来越多。据国家统计局数据，就2013年，图书出版种数为444,427种，图书总印数达到83.10亿。馆藏规模的不断扩大，使得传统手工管理模式早已经满足不了实际的需求。在图书信息存储、查询，借阅管理等诸多环节的动态过程中浪费大量人力物力，且效率低下1。面对庞大的业务信息数据，管理人员力不从心。另一方面，传统手工管理方式使得借还书业务周转缓慢，同时信息的封闭性，读者获取借阅信息方式单一或者获取信息的复杂性使得大量图书借出后长时间得不到归还，有时候甚至是读者不知道规定的归还时期，极易导致图书丢失。总体来说，人工管理存在如下问题：1效率低，工作量大就目前来说，图书馆的馆藏都比较大，且使用用户多，产生的用户数据量大，人工操作一方面易出错，二是耗时，三是浪费了大量的人力，提高了运营成本。2信息更新慢当购买了新书或者有什么公告信息，读者很难及时的知道，造成用户的不便，同时，影响了用户使用体验。3统计工作复杂图书馆的运营需要许多的数据以供决策，但是，图书馆信息量具大无疑是的统计工作非常复杂。另一方面，目前使用了图书馆信息管理系统的地方，依然存在巨大的改进空间。如，读者有目的性的想阅读某书或某类书时，一般要去图书馆查询是否有该本书籍，但是如果没有的话，读者就会白跑一趟图书馆，严重了降低了读者的图书馆使用满意度。同时，对于图书馆新进的图书，一般读者很难发现，并利用，这样，使得这些书的使用率降低，而有些书是越新越有参考价值，这样也使这些书的价值降低。针对上述实际情况，结合该系统的特点和需求，运用所了解的数据库技术、面向对象编程技术、计算机知识，设计一个通用的图书馆信息管理系统。1.2 课题研究目的和意义1.2.1 研究目的在日常运行中，图书馆具有一定数量的读者，随之而产生各种了相应的用户管理信息，包括读者借阅信息，图书信息，财务信息，信息数量巨大，仅凭工作人员手工管理，那是非常繁琐且易出错。现在的信息技术是日新月异，成功的应用到生活中的各个领域，各个方面，将人从繁琐、复杂的工作中解放出来1。同样，借助于信息化系统，将图书管管理信息化、自动化，简化借阅流程，实现信息集成，是图书管理发展的必然趋势。本课题在参照相关管理信息系统的基础上，结合实际图书馆使用经历，应用结构化系统分析与设计、面向对象程序设计方法、PHP程序设计语言，设计并开发适和于小型的图书馆的信息管理系统，可以极大的减轻相关工作人员的工作压力，优化工作流程、提高图书馆管理效率、工作流程的自动化水平，提供图书信息的共享率，不断改进图书馆信息管理服务的质量。本系统的开发通过对图书信息在图书入库、借阅登记、借阅查询、过期提示、读者管理、财务管理等日常业务流程中产生的信息进行管理，合理规范系统管理，同时也简化借阅手续，方便借阅者的快速查询，从而大幅度提高图书周转速度和工作服务质量，实现部分工作的自动化，缓解管理人员的工作压力，优化图书借阅流程。对图书管理水平起到很好的促进与提升作用。1.2.2 研究意义实现图书管理的信息化、自动化管理是国家实现科学技术现代化的极其重要的组成部分。上个世纪四十年代以来，计算机科学技术相关领域引起了人们的高度重视，也得到长足发展，它为人类的生产生活带来了深刻的变化。经历了二三十年的快速发展，计算机科学技术渗透到人们生活中的各个领域，这包括图书管理领域，并对图书信息管理领域产生了深刻影响。西方发达国家在计算机技术的应用方面一直处于领跑地位，我国尽管在近年来在某些领域取得了傲人的成绩，但依然与发达国家存在比较大的差距。图书文献的管理水平是直接影响着科学研究的一个重要因素。因此，图书管理的信息化是提高科学技术水平的一项具有重大实际意义的举措，也是实现信息管理工作现代化、自动化的重要组成部分。伴随着计算机科学与技术、网络通讯技术及软硬件的不断更新换代，数据的规模和信息处理的繁琐程度呈海量增长，现在在办公模式也发上了巨大的变化。计算机成为了信息处理领域的关键技术和手段。图书资料管理方面需要管理的信息可谓是海量的，不仅包括了数十万册图书的书名、作者、译者（针对外文文献）出版时间、出版社、图书检索号ISBN等基本信息，而且还包括图书的保存和流通等管理应用信息，用户管理等众多信息。传统的图书管理员的手工登记、手工编号、卡片登记等管理方式，不仅消耗了大量的人力物力，而且由于信息流通较慢可能导致大量图书资源处于休眠状态，没有得到有效利用，管理缺乏效率，导致图书丢失的情况常有发生。因此，传统手工式的图书信息管理方式已不能适应读者日趋增长的实际情况和效率要求。相对与较纯粹的人工管理方式，图书信息管理系统，大大提高了工作效率和准确率，降低了图书馆运营成本，从根本上提高了图书馆的管理水平。在图书信息管理系统应用中，数据库管理员用户具有最高管理权限，可以对不同层级的用户进行权限管理（如：采编工作人员、流通工作人员、普通读者），并实现数据的备份及发生严重错误时系统恢复；采编工作人员利用管理系统将图书信息如图书名称、图书检索号等基本信息进行录入系统；流通工作人员根据系统赋予的权限可以给读者办理借阅、还书业务。借书时，有最大借阅数的限制，还书时，有最长借阅时间的限制，流通工作人员根据最长借阅时间决定是否需要收取其滞纳金，同时，图书馆用户还可能将借出的书籍丢失，流通工作人员需要向读者收取一定的丢失图书结算金；用户则可借助系统享受便捷的信息查询服务和借阅服务。信息系统对于减少工作人员的重复工作、减少工作人员的工作量和图书馆的管理成本的作用显而易见。同时，使用信息系统对于减少图书丢失、账目不清等问题的作业也是非常明显的。随着时代的进步和新兴技术的不断涌现，科研人员对图书管理的做更加深入的研究，引导图书管信息管理的现代化建设。1.3 国内外研究现状图书馆的自动化研究最早是源于美国海军军方图书管理中心，美国海军军械中心图书馆的泰利特与1950年撰写的一篇关于图书馆信息化建设的文献，该文献指出图书馆日常工作及管理应该应用计算机技术进行辅助管理，是世界上最早提出应用信息技术进行图书管理工作的文献1。二十世纪90年代之后，伴随网络技术、软件技术的发展，图书馆信息管理进入相对成熟过程，逐步向自动化、网络化、电子化、信息化的方向发展。目前的图书馆管理系统已经是一个非常复杂的系统，需要集成更大范围的信息领域的高新技术来支撑改进。这包括OLAP（联机分析处理）、RFID（无线射频识别）、DW(数据仓库)、DM(数据挖掘)等技术1，主要是大数据的数据处理方法。将DW和DM引入图书管理信息系统的具体应用中，实现图书管理的多层次交互以及联机分析处理，实现以图书内容为目的的图书信息查找，内容涵盖概要查询、分类检索、自动摘要、自动转换以及匹配、自动收集书目信息并产生报表，加快编目过程等等1。在国外，人机交互一直是图书信息管理系统研究的一大热点,在这个方向研究比较突出的设计者是E. Morton-Owens等，所开发的图书馆数据管理仪表盘系统可以利用数据的可视化以及仪表盘布局,能够动态的完成网关计数、流通以及馆际互借、参考咨询、聊天消息、数据周转等等业务功能。相对于以前的界面显示设计理念，这是一个非常重大的突破。在图书信息管理系统的维护、扩展方面,多数的国外的图书馆都还是采用传统的线性组合方式。J.Cho提出了一种新的基于软件的运营服务模型系统维护模式,该模式主要是由网络服务、业务资源管理、软件运营服务等组成模块组成。通过该模式，能够极大化的降低系统的运行和维护成本1。在国外，将图书馆各项业务进行融合、集成也一直都是图书管理信息系统研发所要考虑的一项重要的内容。但是，能够将图书馆各项整体职能统一自然的融合在一套系统中，并进行通盘考虑的设计实现并不多。M. E. Dempse等开发出一种可以使使用者自主操控文木印刷的图书管理信息系统,它能有极大的减少印刷的失误率,从而提高图书馆运营的成本。在进行系统的底层设计过程当中,为保证图书信息管理系统在深度运行当中的适应度和计算精确度,国外的设计者一般要考虑图书管理的过程中的网络环境以及其他可能突变的环境。S. Huang在分析了Web 2. 0基础组件库的基础上，,设计了一种基于Web2. 0的图书馆信息管理系统结构。在这个结构中包含了系统的使用、排序以及维护、系统组件库的建设等功能。H. Li等人提出了一种基于视觉能量损耗的图书信息管理系统,该系统能够以在线或者离线的方式来计算不同设备的工作精确度和工作效益1。在系统的集成方面,大部分的国外的研究者将注意力放在了图书馆的管理工作业务的集成上。其中J. F. Brown等人认为不同规模的图书馆在开发、集成、维护其管理信息系统方面,Web页面的创建、业务的融合、资源管理的授权、共享资源等方面取决于图书馆管理系统的多种组合。国内图书管理系统的发展可分为三个阶段： 第一阶段：萌芽阶段，70 年代至 80 年代。我国有部分高校使用了简单的信息管理系统，实现了图书信息系统的半自动化。例如清华大学的图书馆、上海交通大学的图书馆等都采用了简单的图书信息管理系统。但总的来说，并没有代表性的图书馆信息系统的设计开发。第二阶段：发展阶段，90 年代。在这个阶段，许多的国外优秀的图书信息管理系统被引入到国内。如：日本向我国十余所高校增送图书管理系统。在同期，国内部分单位也在开发图书信息管理系统。 第三阶段：网络阶段，90 年代后期至今，由于网络技术的快速发展，许多单位都在开发图书管理系统，并且，使用图书管理系统的单位也越来越多，功能也越来越齐全。例如，山东大学的戴欢教授为山东某个中学设计开发了一套基于B/S网络模式的中学图书信息管理系统。该系统主要利用SQL Server2000作为后台的数据库,使用ASP作为主要的开发语言。在系统模块包括为图书管理、系统管理、图书借阅、用户的管理等多个模块，并在经过一段时间的试运行,该系统运行稳定，较好的满足了用户的要求。北京邮电大学的吴彦亮教授开发出了一套基于WIFI技术的大学图书管理系统,该系统利用了WIFI技术，使得用户可以通过手机或是其他设备就能够访问该系统。钱欢等设计了基于RFID重要图书信息管理系统，该系统成功的将RFID技术与以往的图书档案管理技术结合,在系统功能上，不仅实现了学校各个部门的图书、重要档案的管理，还包括图书馆的保险柜的开关监控控制、图书馆重点部门的监控和出入控制等功能。“用户驱动服务是未来不可逆转的趋势”、“Google-like发现系统已成为下一代图书馆系统的技术热点”。随着计算机技术、网络技术以及移动通讯技术的发展,为了应付“无纸”社会带来的挑战,各地高校图书馆纷纷进入探索和不断创新。一方面,新生科技要如何应用到图书馆管理中去，另一方面,图书馆管理如何转变理念,跟上时代的发展,以及满足读者的需求,这都成为各所高效关注的焦点。1.4 本文研究的主要内容本文通过对图书馆运营的调研及实际使用经历，通过对图书管理员读者的访问，形成了比较具体详细的需求分析，紧紧的围绕功能的实现这个目标，介绍了系统的设计实现的过程，并对图书信息管理系统进行了设计与实现。系统分为两大部分，一是面向系统管理员的系统操作管理部分，一是面向普通用户即读者的信息查询管理客户端部分。系统操作管理部分又分为书籍相关信息管理、用户相关信息管理、公告信息管理、报表统计四大主要功能。书籍管理又包括新进图书管理、旧书下架、借阅管理、归还书籍管理、丢失图书管理5个模块。用户管理包括用户个人帐号注册、有效期延期、用户充值、帐号注销4个模块。公告信息管理有发布新公告、查看公告、删除公告两大模块。客户端部分分为公告展示、用户个人信息管理、图书查询与新书推荐三大主要功能。1.5 本文研究的组织结构本文总共包括6个章节。第1章 绪论，主要包括课题研究背景、研究目的及意义、研究现状。通过查阅文献，了解图书馆管理的内容，自动化建设的国内外现状，并简述本文的主要研究内容和组织结构。第2章 相关理论与技术，主要包括MySQL数据库介绍、面向对象编程技术、条码码、RFID等相关的理论知识介绍。第3章 系统需求分析，以查阅文献、访谈并结合实际使用经历，形成系统需求，然后通过流程图、系统用例，进一步描述系统业务要求和流程，最后形成一个总体的系统架构。第4章 系统设计，对系统的总体设计，主要包括系统的总体结构设计和数据库设计和部署，重点是数据表的分析和其他数据库部件的设计。第5章 系统实现、测试与分析，根据3、4章的内容，在系统分析、数据库设计的基础上，将各个系统模块功能区做了说明。第6章 是总结与展望，对文本工作情况进行了总结分析，并阐述了研究工作中存在的不足，并对今后需要做的改进和研究问题进一步说明。5西北工业大学工程硕士学位论文 第2章 相关理论与技术第二章 相关理论与技术本章主要为本文涉及到的一些技术做一个简要的介绍，包括MySQL数据库技术、PHP编程语言、面向对象编程技术、条码码、RFID。2.1 MySQL技术由瑞典MySQL AB公司开发的MySQL是一个关系型数据库管理系统，目前属于Oracle。MySQL在WEB应用方面是最好的RDBMS(Relational Database Management System：关系型数据库管理系统应用软件之一2。MySQL是一种关联型数据库管理系统，将数据存储在不同的表中，而不是在数据仓库中，在增加了速度的同时提高了系统的灵活性。它分为商业版和社区版，由于其体积小、性能稳定，速度快、总体成本低，并且开放源码，使得一般中小型网站应用的开发都会选择MySQL作为后台数据库。另外社区版的性能也比较优秀，搭配PHP和Apache服务器可组成良好的低成本的开发配置。与其他的数据库相比，如Oracle、DB2、SQL Server等大型数据库，MySQL也有它的缺点，但是这并没有减少它广泛使用程度。因为对于个人或是中小型企业而言，MySQL提供的功能就能满足他们的要求，另外由于MySQL是开放源码项目，因此可以极大的降低总体的使用成本2。2.1.1 系统特性MySQL的系统特性如下：1使用C与C+编写，并通过了多种编译器的测试，确保了源码的可移植性。2支持AIX、FreeBSD、Linux、Mac OS、OpenBSD、Solaris、Windows等多种操作系统2。3具有多种编程语言的API。这些语言包括C、C+、Python、Java、Perl、PHP等。4支持多线程开发，提高了CPU的利用率。5优化的SQL查询算法，提高了查询速度。6提供多语言支持，如中文GB 2312、BIG5编码，日文的Shift_JIS编码，都可以用作数据表名，列名2。7提供TCP/IP、JDBC、ODBC等多种接口，丰富的数据库连接途径2。8支持大型的数据库。能够处理上千万条数据记录的大型的数据库。9支持多种存储引擎。10MySQL是开源的，可以免费使用，不需支付任何费用。11MySQL对PHP的支持非常好。PHP是目前最流行的Web开发语言。2.1.2 应用架构MySQL应用架构有如下三种,其特点如下：单点（Single），适合小规模应用复制（Replication），适合中小规模应用集群（Cluster），适合大规模应用2.1.3 索引功能索引是特殊的文件，它们包含着对数据表里记录的引用指针（InnoDB数据表上的索引是表空间的一个组成部分）2。索引在加快数据检索操作的同时，也会使数据修改操作变慢。每次修改数据记录，索引就必须更新一次。为了弥补这一缺陷，许多SQL命令都有DELAY_KEY_WRITE选项2。这个选项的作用是为了暂时制止MySQL在该SQL每插入一条记录和每改变一条现有记录，就马上对索引数据进行更新，而是将对索引的刷新推后到全部记录插入/修改完毕之后再进行。在需要把许多记录插入到某个表的情况下，这个选项的作用是非常明显的。另外，索引也会占用比较多的的硬盘容量。备注：MySQL把同一张表里的索引数限制在16项以下。2.1.3 MySQL语法MySQL的语法基本上和标准的SQL语法一致。只是在个别地方有一点细微的差别。2.2 PHP编程语言PHP（PHP: Hypertext Preprocessor，超文本预处理器）是一种通用开源脚本语言3。它吸收了C语言、Java和Perl的特点，利于学习，使用广泛，主要用于Web开发领域。它独特的语法混合了C、Java、Perl以及PHP自创的语法3。它可以比CGI或Perl更快速执行动态网页。与其他的程序语言相比，用PHP做出的动态页面可嵌入到HTML文档中执行，执行效率比完全生成HTML标签的CGI要高很多；PHP也可以执行编译后代码，使代码运行更快。2.2.1 发展PHP开始为Personal Home Page的缩写，现正式更名为 PHP: Hypertext Preprocessor3。由Rasmus Lerdorf于1994年创建，开始是Rasmus Lerdorf为了维护个人主页而制作的简易的用Perl语言的程序3。后来又用C重新改写，添加访问数据库功能。他将这些程序和表单直译器结合起来，命名为 PHP/FI。PHP/FI 可以和数据库连接，产生简易的动态网页效果。在1995年以Personal Home Page Tools对外发表第一个正式版本，在这的版本中，提供了访客留言本和访客计数器等功能。之后越来越多的网站都在使用PHP，他们强烈要求新增一些新特性，如循环语句、引入数组变量等；在1995年6月8日，Rasmus Lerdorf 将 PHP/FI 公开发布，希望可以通过社群来加速程序开发与优化，并将这个版本发布称为 PHP 2，已经有了 PHP 的简单模型。PHP/FI加入了对MySQL数据库的支持，从而建立了PHP在动态网页开发上稳固的地位3。PHP最新发布的正式版本：5.5.14(2014.6.24)PHP最新测试版本：5.6.0 RC2(2014.6.03)2.2.2特性PHP的特性包括：1 PHP 独特的语法混合了 Perl 、C、Java、以及 PHP 自创的语法。2 PHP比CGI或者Perl更快速的执行动态网页。与其他的语言相比，对于动态页面方面，PHP是将程序片段嵌入到HTML文件中执行的，执行效率CGI要高许多；PHP功能非常强大完善，所有能用CGI实现的功能PHP都能实现3。3 PHP几乎支持所有流行的数据库和操作系统。4最重要的是PHP可以使用用C、C+进行程序扩展！2.2.3 优势PHP的优势非常多，主要有：1.开放源代码。所有的PHP源码都可以免费得到。2.免费性。和其它技术相比，PHP本身免费。3.快捷性。技术本身学习快。嵌入于HTML：因为PHP可以被嵌入到HTML中，相对于其他编程语言，编辑非常简单，实用性强，易于上手3。4.跨平台性强。PHP是运行在服务器端的脚本，支持多种平台，如UNIX、LINUX、Mac OS、Android、WINDOWS等3。5.效率高。PHP消耗相当少的系统资源。6.面向对象。在php4,php5 中，对面向对象的支持有了很大的改进，php可以用来编写大型的商业程序。7.专业专注。支持脚本语言，为类C程序语言。2.3 面向对象编程技术面向对象是一种软件开发方法。面向对象的理念及应用已超越了软件设计和软件开发领域，扩展到后台数据库管理系统、应用结构、交互式界面、分布式系统等领域4。面向对象是一种对现实世界理解、抽象的思维方法。2.3.1 相关概念1对象对象是人们要进行研究事物，可以是到复杂的轮船，也可以是简单的一双筷子，不仅能描述实物，还能描述抽象的规则4。2对象的状态和行为对象具有状态，可用数据来衡量它的状态。对象有与之相关的数据操作，用于转换对象的状态，其具体操作的是对象的动作。对象将数据和操作封装，使数据和操作统一。3类将具有相同特性和行为的对象抽象出来就是类，它具有属性、具有操作。因此，类是对象的一种抽象，而对象属于类的实例。类实际上就是一种数据类型4。4消息和方法。对象之间通过消息机制进行通信。类中的操作叫做方法，它的属性包括方法名、返回值、输入参数和具体方法体。2.3.2 要素1抽象。抽象是指强调对象的本质和内在关注的属性。在系统开发过程中，抽象是指是在只关注必要的属性，而忽略一些无关紧要的细节。类实现了对象的状态属性和行为的抽象4。2封装性（信息隐藏）。面向对象的类是采用封装形式的模块，类将其定义与实现显式地分开。类的定义部分属于用户可见的使用接口，而实现是对用户隐藏的内部实现，由其作用属性来提供保护。3共享性同一个类的对象有着相同数据结构定义，它们之间共享一些数据结构和操作。类有继承性，子类可重复利用父类的操作。2.3.3 特征1对象唯一性。每个对象都有自身特定的标识，通过这个标识属性，可定位对应的对象。在对象的整个生命期中，这个标识不会改变，不同的对象实体拥有不同的标识。2抽象性。抽象性是指将具有一致的数据结构、行为的实体抽象成类。一个类就是一种抽象，它反映了与应用相关、敏感的重要性质，而忽略其他一些无关紧要的性质。类的划分是主观的，但另一方面又和具体的应用场景有关4。3继承性。继承性是指子类对象自动共享父类的数据结构（属性）和方法，这是类与类之间的关系。在定义实现一个类时，可以在基类之上来完成，继承原有的属性和方法，并加入自己独有的属性和方法，进行扩充。继承性是面向对象程序语言区别与其它编程语言的一个最重要的特性，这是其他语言所没有的4。在类层次中，如果子类只能继承一个父类，则称为单重继承。如果可以继承多个父类，则为多重继承。JAVA、VB、NET、Objective-C均仅支持单继承。C+支持多重继承，但在使用多继承时，注意其二义性。在软件开发中，类的继承性使软件具有了可扩充性，开放性，它减少了对象、类的实现时的重复工作量，同时增加了代码的空扩展性和可重用性。4多态性多态可分为通用多态、特定多态。通用的多态又可分为参数多态、包含多态，特定的多态又可分为强制多态，过载多态。参数多态：采用参数化模板，参数化类型，通过不同的类型实参，使得一个结构具有多种类型。包含多态：同样的操作可作用在一个类型和子类型上。过载多态：同一个符号（操作符或函数名）在不同的上下文中有不同的实际类型。强制多态：编译程序根据语义，强制把对象的类型加以变换，以符合函数或是操作符的要求。面向对象程序设计不仅提高了程序的灵活性、可维护性，并且使得大型项目设计变得容易。 此外，因为它能够让开发者更加简单地设计、编写程序，使得程序更加容易分析、设计、维护和理解。总体而言，面向对象技术，不仅是一种程序设计方法，更多的是一种程序开发思维方式。2.4 Apache服务器Apache，一个开放源代码的Http服务器软件，同时也是世界上使用率排名第一的Web服务器，它几乎可以部署在所有的计算机平台上。它快速、可靠并且可通过友好简单的API接口可扩充到多种解释器（如Perl、Python解释器）编译到服务器中。2.4.1 起源及发展开始由伊利诺伊大学香槟分校( Illinois Urbana-Champaign)的国家高级计算程序中心开发，主要是由当时最流行的HTTP服务器HTTP NCSA HTTPd 1.3代码修改而来5。之后，Apache 在开放源码团体的成员不断的完善下，拥有牢靠稳定可信的美誉，并已用在超过半数的因特网站服务器中，几乎所有最热门和访问量最大的网站都在使用Apache。目前，Apache 2.x 分支中已不包含任何 NCSA 的代码。开始，Apache只是Netscape网页服务器（也就是现在的Sun ONE）之外的开放源码选择。后来它开始在速度和性能上超过其他的基于Unix系统的HTTP服务器5。在1996年4月之后，Apache一直是Internet中最流行的网络服务器在1999年5月之后，它在网页服务器中的市场份额达到57%。之后发展一直非常迅速。但是，在微软IIS平台的发展，Apache的市场占有率开始慢慢下滑，加之Google自己开发的网络服务器平台GWS的推出及发展、其他轻量级的网络服务器的使用使得Apache市场占有率在2007统计数据中只有52%左右。即使如此，它仍然是现阶段在Internet市场上使用率最高的Http服务器组件5。2.4.2 特点Apache web服务器拥有以下特点：1支持最新的HTTP/1.1通信协议2拥有简单却强有力的基于文件的配置方法3支持通用网关接口4支持基于IP和基于域名的虚拟主机5支持多种方式的HTTP认证方式6集成Perl处理模块，方便Perl接入7集成代理服务器模块8支持实时监视服务器状态并定制个性化服务器日志功能59支持服务器端指令SSI10支持安全Socket层协议11提供跟踪用户会话过程的功能12支持FastCGI13通过第三方模块可以支持JavaServlets2.5 条形码条形码是指将宽度不等的若干个黑白条，按照一定的规则排布，用以表述特定信息的二维图形标识符6。常用的条形码是由反射率相差较大的平行黑白条图案组成。条形码可以标出物品的制造国家、名称、生产日期、图书分类号、类别等多种信息，因而在图书管理、银行系统、货物流通等许多领域都得到充分的应用6。2.5.1 运作原理将条形码变成可读、有特定含义的信息，需要经过扫描、译码过程。物体反射光决定了物体的颜色，白色可以反射各种波长的可见光，而黑色则会吸收各种光，所以由条形码扫描器发出的光源光照在条形码上进行反射之后，特定的反射光又照射到条码扫描器内部光电转换器中，它能根据反射光的强弱和波长，转换成特点的电信号6。根据放射光转换原理的不同，扫描器可以分为光笔、红光CCD、影像和激光四种。对于不同的白黑条宽度，产生的相应的电信号持续时间的长短不相同。然后译码器通过测量脉冲数字信号0和1的数目来判别黒条和白条的数目。根据测量0和1信号持续的时间长短来判断条空的宽度。这时所得到的数据信号是无须、且没有特定含义的，要正确解读条形码所携带的信息，则还需要根据特定的编码规则转换条形符号成相应的可读字符信息6。最后，由计算机软件系统进行这些数据分析处理。这样，物品的详细信息便读取出来了。2.5.2 优点介绍条形码是迄今为止最经济最实用的一种自动识别技术。它具有以下几个方面的优点：1.输入速度快：与键盘等手动输入方法相比，条形码的输入的速度是手工输入的5倍，并且还可以实现“即时数据输入”。2可靠性高：键盘手动输入数据的出错率大概为1/300，光学字符识别技术的错误率为1/10000，而采用条形码技术错误率小于1/10000006。3采集信息量大：每次一维条形码可收集几十位字符的数据。二维条形码一次可容纳数千字符的信息，并且带有一定的自动纠错能力6。4灵活实用：它可作为一种单独识别手段，也可与其他识别设备组成一个系统，实现高级自动化识别功能，还可以和其他控制设备联接起来，达到自动化管理目的6。此外，条形码标签制作简单，使用简单，特别是对设备材料没有特别要求，不需要特殊培训，且相关设备也较便宜，使用成本低。在商品零售业中，由于条码是印刷到商品包装上，导致其成本几乎为零。2.6 RFIDRFID（Radio Frequency Identification，射频识别）技术，又称无线射频识别，是一种新型通信技术，它可利用无线电讯号识别特定目标并读写相关信息，不需要识别系统与被识别目标之间建立光学接触或是机械接触7。2.6.1 概念从流程、概念上来讲，RFID与条码扫描十分相似。对于条码技术，它是将已编码的条形码附于目标上并用专门的扫描读写器，利用光信号将数据传送到扫描读写器；而RFID则利用专门的RFID读写器、可附着于目标物的RFID标签，使用频率信号将数据从标签上送到RFID读写器中7。2.6.2 组成部分应答器：包含天线、耦合元件及简单芯片，一般都是用标签作为应答器，每个标签都带有唯一的电子编码，附着在目标物上用来识别目标物体7。阅读器：包含天线、耦合元件和芯片，读取标签信息的设备（有时还可写入），分为为手持式RFID、固定式读写器7。应用软件系统 ：是应用层软件组件，主要是处理收集起来的数据，并为用户提供友好操作界面，供用户使用7。2.6.3 工作原理RFID技术的实现原理比较简单：在标签进入磁场中后，吸收阅读器发射出射频信号，并凭借磁场中产生的感应电流所获得的能量发送存在芯片中的数据（这种标签称为无源或者是被动标签）7。或者标签主动的发送特点频率的信号，阅读器接收到信息后解码信息，之后送至系统进行有关数据处理，这种称为主动标签或是有源标签。2.6.4 优势RFID是一项易于操作且实用简单又特别适合于自动化操控的可灵活应用的通信技术。可工作在各种恶劣环境下：不受油渍、灰尘污染等恶劣的环境影响的短距离射频产品可以替代条形码，例如可用在工厂流水线中来跟踪目标物体；其他产品还可用于交通上自动收费或是识别车辆身份等，如长距射频产品。射频识别的系统优势可分为如下几点7：1读取方便快捷：读取数据无需光源，甚至可以穿透外包装操作。有效识别距离大，如利用主动标签有效识别间距在30 m以上；2识别速度快：标签在进入磁场后，阅读器就可立即获取所携带的数据，而且还可以同时处理数个标签，达到批量识别的目标7；3数据容量大：对于二维码而言最大存储量为2725个数，但是如果要存储字符的话，存储量便会更少（二维码是数据容量最大的条形码）；而RFID标签可以根据用户的需求扩充到数10K7；4寿命长，使用范围广：使用无线电通信，不受粉尘或是油污等高污染环境或是辐射性环境的影响限制，同时使用封闭式包装使其寿命大大的超过印刷包装的条码；5标签信息可动态更改：通过编程器，可以向标签中重新输入数据，因此让RFID标签具有交互式数据通信功能，而且写入所花费的时间比打印条码少；6动态实时通信：解读器可与RFID标签以50100 hz的频率进行通信，因此只要标签所附着的对象在解读器的有效范围内，就可对其物体位置进行动态的追踪监控定位7。14西北工业大学工程硕士学位论文 第3章 系统需求分析第三章 系统需求分析通过对实际问题的观察与分析，将需求抽象出程序可表述的问题。该章主要描述这个问题的分解和描述。对问题的描述主要采用UML进行多维的描述。UML采用的是“4+1”视图，包括逻辑视图、进程视图、开发视图、物理视图、剧情。它的主要特点是提供形式化基础以利于理解建模语言，提供易用的、表现力强的可视化建模语言。3.1 系统需求分析通过对图书馆系统的使用，接触和参阅文献，根据实际分析，使用UML建模语言，对图书馆管理系统进行建模分析。3.1.1 系统需求定义本系统主要的用户角色有：普通用户（读者）、系统管理员、数据库人员。普通用户是主要的服务对象，其主要功能有：登录：通过设计简单友好的系统客户端使用界面，为用户提供用户经由系统客户端的登录功能，需要用户输入有效的用户名及密码，进入系统。书目查询：用户登录后，可查询图书管拥有的资源，粗略的定位图书位置，避免用户盲目手工找书浪费的时间。查询时，可根据书籍名、作者、出版社、ISBN等关键信息进行查询8。查看新书推荐：图书管每隔一段时间便会购买一些新书，而这些书被使用的次数较少，很难通过书目查询查选到。用户登录后，可以通过该功能搜索到一些感兴趣的书籍，增加这些新书的利用率。个人信息管理：用户登录后，可以查看或处理相关信息(包括查看个人资料，修改个人信息，查看历史借阅记录，查看借还书记录等功能）。在该web系统，普通用户这一部分主要是查看个人信息、图书借阅信息，而不能进行数据增删改操作（除了个人信息外）。其他的和普通用户相关业务主要是由系统管理员办理，只需要普通用户在柜台向系统管理员提出申请即可。系统管理员是该系统的主要运作管理对象，管理整个系统的运营和维护(具体实现时还分有不同的类型的帐号，分别管理不同的模块）拥有的权限最高。他的主要功能有：各类数据统计，报表展示：对于信息管理系统，各类信息的统计是非