（计算机应用技术专业论文）基于web的博士生教务管理系统研究开发.pdf

摘要 论文题目：基于w e b 的博士生教务管理系统研究开发 学科专业：计算机应用技术 研究生：张安杰 指导教师：张璩教授 摘要 签名 签名 幼争褒 ；i 艨 基于w e b 的博士生教务管理系统是西安理工大学研究生综合管理系统的一部分， 其目标是依托校园网和因特网，实现博士生教务管理工作的信息化。 作者根据w e b 信息系统体系结构模型，设计了博士生教务管理系统的软件体系结构 与支撑网络结构；运用u m l 方法分析了博：上生教务管理的应用需求及业务流程，建立了 系统的静态与动态模型。在此基础上，进行了系统的总体与详细设计，应用x m l 、w e b 服务等先进技术，在v i s u a ls t u d i 0 n e t2 0 0 3 环境下用c # 语言设计了系统程序，实现 了博士生学籍管理、培养管理、毕业信息管理多项功能，为我校博士研究生管理水平以 及培养质量的提高起到了积极促进作用。 本文介绍了作者的上述研究开发工作，详细描述了博士生教务管理系统的分析、设 计及编码实现过程，深入了分析了f f e b 信息系统存在的安全隐患，提出了w e b 信息系统的 安全策略与实施方案。最后，给出了系统运行时的典型界面，展望了系统的发展前景与 方向。 关键词：博士生教务管理系统；w e b 信息系统：软件体系结构；u m l ；w e b 服务；安全策 略 a b s t r a c t t i t l e ：r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to nw e b - b a s e d e d u c a t l o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o r d o c t o rc a n d l d a - r e m a j o r ：c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y n a m e ：a n j i ez h a n g s u p e r v i s o r ：p r o f j i n gz h a n g a b s t r a c t s i g n a t u r e ：域 s i g n a t u r e i 趔歹 t h ew e b b a s e de d u c a t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rd o c t o rc a n d i d a t e ( w e m i s d c ) i sap a r to fx i a nu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g yp o s t g r a d u a t ec o m p r e h e n s i v e m a n a g e m e n ts y s t e m ，w h i c hr e l i e so nc a m p u sn e t w o r ka n di n t e m e t t h ea i m o fw e m i s d ci s t or e a l i z et h ei n f o r m a t i o np l a t f o r mo fe d u c a t i o n a lm a n a g e m e n tf o rd o c t o rc a n d i d a t e f i r s t l y , w eh a v ed e s i g n e dt h es o f t w a r ea r c h i t e c t u r ea n dn e t w o r ka r c h i t e c t u r eb a s e do n t h em o d e lo fw e bi n f o r m a t i o ns y s t e m u m li su s e dt oa n a l y z et h eb u s i n e s sp r o c e d u r ea n d t h ea p p l i c a t i o nd e m a n do fw e m i s d c ，a n dt h e nt h es y s t e ms t a t i cm o d e la n dd y n a m i cm o d e l h a v eb e e ne s t a b l i s h e d s e c o n d l y , t h eg e n e r a ld e s i g na n dp a r t i c u l a rd e s i g no fw e m i s d ch a v e b e e nd o n e t h es y s t e mp r o g r a mt h a th a sa p p l i e ds o m ea d v a n c e dt e c l m o l o g ys u c ha sx m l 、 w e bs e r v i c e e t ci sr e a l i z e db yu s i n gc 撑l a n g u a g eu n d e rt h ev i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 i n t e g r a t e dd e v e l o p i n ge n v i r o n m e n t t h ew e m i s d c t h a ti n c l u d e ss t u d e n ts t a t u sm a n a g e m e n t s u b s y s t e m ，c u l t i v a t i n gr x a n a g e m e n ts u b s y s t e ma n dg r a d u a t i o nm a n a g e m e n ts u b s y s t e mh a s i m p r o v e dt h em a n a g e m e n tl e v e la n dt h ec u l t i v a t i n gq u a l i t yo fd o c t o rc a n d i d a t e ， t h i st h e s i sh a si n t r o d u c e dt h ed e v e l o p i n gw o r ka b o v e ，d e s c r i b e dt h ea n a l y s i s ，d e s i g n a n dt h ec o d i n gr e a l i z a t i o np r o c e s so ft h ew e m i s d ci nd e t a i l ，a n a l y z e dt h eh i d d e n d a n g e r o u se x i s t e di nw e m i s d cd e e p l y , p r e s e n t e dt h es e c u r i t yp o l i c i e sa n di m p l e m e n t h a g s c h e m et op r o t e c tt h ew e bi n f o r m a t i o ns y s t e m ，i nt h ee n d ，t h et y p i c a lr u n n i n gi n t e r f a c eh a sb e e n d i s p l a y e da n dt h ed e v e l o p m e n ta n dp r o s p e c t sh a v eb e e ne x p e c t e d k e yw o r d s ：e d u c a t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rd o c t o rc a n d i d a t e ；w e b i n f o r m a t i o ns y s t e m ；s o f t w a r ea r c h i t e c t u r e ；u m l ；w e bs e r v i c e ；s e c u r i t yp o l i c i e s i i 独创性声明 秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个 人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同： 作的同志对本文所论述的工作和成 果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。 本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任 论文作者签名：缝生垂御年易月劲日 学位论文使用授权声明 本人矬整垂在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并 已经在西安理工大学申请博士硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权 西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：i ) 已获学位的研究生按学校规定提交 印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的 学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2 ) 为教学和 科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室 等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。 本人学位论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权西安理工大学研究生部办 理。 ( 保密的学位论文在解密后，适用本授权说明) 论文作者签名：毽：壁垒 导师签名： 7 互埠 钥四日 绪论 1 绪论 1 1 课题来源 本课题是我校研究生综合管理系统的一部分，其目标是开发博士研究生教务管理 工作信息化平台与应用软件系统，依托校园网和因特网实现博士研究生招生、培养、 毕业的信息化管理。 1 。2 研究背景及意义 研究生教育是高等教育的最高层次，是培养和造就高层次人才的主要途径，它直接反 映了我国培养高层次人才的水平。自1 9 7 8 年恢复研究生教育后，我国的学位与研究生教育 工作，在规模、层次、数量、质量方面均有了前所未有的发展与提高。近年来，随着我国 各行业改革步伐的加快，研究生教育的改革工作也逐年加快，招生人数稳步增加。 高层次人才需要高水平教育作保障，这就对研究生的培养与管理提出了更高要求。为 了提高研究生教育的管理水平，各单位积极引进先进的计算机管理手段，实现信息收集、 管理与交换的信息化与自动化。 目前我国教育管理部门和学校使用的管理软件多，来源复杂，但面向研究生教育管理 全过程的软件尚不多见，市场上大多数软件的功能仅限于具体业务管理工作的某些方面。 此外，在同一个单位，甚至同一个部门，出现几套软件同时运行的情况，这些软件互不兼容 导致各部门之间数据不能共享与交换，难以满足研究生教育管理信息化的需求。 从我校的情况看，也存在类似问题。几年前，研究生部已有部分研究生教务管理系 统运行，但实现的管理功能非常有限，大部分教务管理工作还没有实现信息化。各管 理部门长期以来使用各自独立的系统，部门之间的数据不能共享，不便于统一管理和操作， 管理工作人员劳动强度大，工作效率低。此外，原有的管理系统仅限于部分教务人员使 用，研究生、教师、研究生部之问的信息交互功能还以手工方式进行；研究生部还没 有对外发布信息的w e b 站点，不便对外宣传、交流和招生工作。 为了解决上述问题，实现我校研究生教务管理信息化与网络化，我们受委托设计开 始了本课题的研究，进行研究生综合管理系统的开发工作。 基于w e b 的博士生教务管理系统是研究生综合管理系统的一个重要组成部分。它依托 校园网和因特网实现了博士研究生招生、培养、毕业的信息化管理，减轻了博士研究生 教学教务管理工作的压力，提高了研究生部的工作效率，为我校博士研究生管理水平以及 培养质量的提高起到了积极促进的作用。 西安理工大学硕士学位论文 1 3 主要开发工作 在本课题实施过程中，作者的主要研究开发工作如下： 理论研究：w e b 信息系统体系结构、w e b 信息系统规划与部署、w e b 信息系统安全理 论与技术、防火墙技术、防病毒技术。 软件开发：博士学籍管理子系统、博士课程管理子系统、博士培养方案管理子系统、 博士培养计划管理子系统、博士教学任务管理子系统、博士成绩管理子系统、论文盲审子 系统、博士毕业管理子系统。 2 系统体系结构与系统集成 系统体系结构与系统集成 2 1w e b 信息系统逻辑体系结构 w e b 信息系统是一个复杂的分布式系统。典型的w e b 信息系统主要由网络层、操作系 统层、w e bs e r v e r 层、数据库层、应用程序层和客户端层构成，如图2 - 1 所示。 客户端层 应用程序层 数据库层 w e bs e r v e r 层 操作系统层 网络层 图2 1w e b 信息系统逻辑体系结构 h g u r e 2 1w e bi n f o r m a t i o ns y s t e ml o 垂c a la r c h i t e c t u r e 其中，网络层由众多的网络软硬件组成，包括基本的网络连接设备，如路由器、防火 墙、交换机、网卡、网络优化监测软件等，此外还包括网络连接的拓扑结构。 操作系统层包括为系统中各个服务器配置的操作系统，以及对操作系统进行的各种合 理策略配置，如安全策略，权限策略，访问策略等。 w e bs e r v e r 层包括w e b 服务器软件及其配置。这一层实现对外发布与交流信息。 数据库层包括各种数据库服务器、数据库服务器软件，以及对数据库系统进行的配置。 应用程序层指运行在w e b 服务器的应用程序软件，它们负责w e b 信息系统具体业务逻 辑的实现及各种数据的交互。 客户层指运行在客户端上的各种程序( 脚本) ，它们本质上属于应用程序层的子集。 之所以把客户层单独提出来，是由于其不可控制性，如脚本注入、跨站点的脚本处理和s q l 注入攻击，都是利用不安全的客户端脚本来完成的，因此对任何来自客户端的数据，都应 当以审慎的态度对待。 一个健壮的w e b 信息系统，都要涉及到此六层结构，因此，从种类繁多的方案中选择 一个既经济实惠又安全有效的解决方案，就成为一个本文需要探讨的问题。 3 西安理工大学硕士学位论文 2 2 基于w e b 的博士生教务管理系统软件体系结构 本系统采用b s 模式实现系统的核心管理操作功能，同时利用n e t 平台支持的l w e bs e r v i c e 技术来实现公共信息收集、发布、查询功能。系统分为表示层、中间层和数 据层，如图2 - 2 所示。 n e t 框榘( 程序浆) jw l 业务外观腐i 鞫 1 e钊( 。d l l t 绸f ：) i b 一 铝省b w e b 舅t - 蕊 i 北务规则艨l 鲺障 安sl ( o l 。i 组件) l 全 e廿 w e b 浏览键 a s i n 垂c 7 f i 菇 ri 数据维护届i( 、 vi ( d l l 缱件) i lw e b f a r m s l 数撼库 i ， c 数蠲；访t 层4 ； 、 特 e i ( + d l l 鲥件) 羚一 袭示层中闯瑶数据层 图2 2 系统软件体系结构图 f i g u r e 2 - 2s y s t e ms o f t w a r ea r c h i t e c t u r e 表示层：主要实现系统的用户接口功能，可以有多种实现的方式供选择，根据部 署需要可以用动态服务器页面、客户端应用程序、w e b 控件和w e b 客户端小程序实现。 数据层：数据层位于底层，以a d o n e t 为接口，s o ls e r v e r 2 0 0 0 为后台，主要处理 应用层对数据的请求。其中包括了系统数据模型和数据，以及在数据库管理系统下运行 的存储过程和触发器。 中间层是整个系统的核心部分，担当主要的业务数据处理，包括处理表示层的h t t p 请求以及对数据库的访问。中间层又可以划分为安全层、业务外观层、业务规则层、数据 维护层、数据访问层，每一层都完成独立的功能，并被封装成n e t 组件，供上层调用。 安全层：该层负责制定系统的安全策略，采取必要的安全措施，如系统各层次之间数 据传输的安全，用户访问的安全性规划等。 业务外观层：业务外观层作为系统核心业务逻辑和业务流程的界面，将用户界面 与各种业务功能的实现隔离开来。业务外观层只是将已经完成的系统功能，根据各个 模块的需要，对业务规则进行高层次的封装。我们在此系统中采用了w e bs e r v i c e 技术 对其进行了封装。 业务规则层：业务规则层需要完成的功能是各种业务规则和逻辑的实现。完成系 统业务流程定义和控制的功能。 数据维护层：数据维护层包含各种数据实体对象，数据实体对象是对业务分析后得 到的业务实体对象，通过实体一对象映射，持久化为了数据库中的关系表，在系统运行 系统体系结构与系统集成 时承载数据的作用，可以作为数据容器在层间传递。 数据访问层：针对数据实体层的各类操作，根据其功能实现特点封装成各自具体类。 实体控制层主要解决实体类的持久性问题，也就是同数据库的交互问题。数据访问层 用于控制数据的基本操作，同时为数据维护层提供数据服务。 2 3 系统支撑网络结构 基于w e b 的博士生教务管理系统包括了多个内部系统和外部系统，这些系统之间存 在着逻辑上的连接或者数据的共享问题。 根据实际需要，设计了系统的网络结构，如图2 3 所示： 我们以防火墙为中心将网络划分为外部网络，内部网络和非军事区( d m z ) 网络。 外部网络：通过i n t e r n e t 与校园外部网络相接，主要实现与校园网外部用户的交互。 内部网络：由数据库服务器、内网系统w e b 服务器、外网内网应用程序服务器、各子 部门局域网组成，主要功能是进行部门内部管理信息发布、收集、交流以及相应的处理。 非军事区网络( d m z ) ：一个非安全系统与安全系统之间的缓冲区，位于内部网络与 外部网络之间。通过d m z 区域，更加有效地保护了内部网络。 8 l 琢z )i * i 自 。是：，芝曼萋了蔫烹竺爹l 尊嬲m 。m 黛鼍 鼍燮。上o o , t 一蠢f 空“景：l 崔盏鏊耋函一“由8 哥搿瑟嗽0 急 图2 - 3 系统的网络结构图 f i g u r e 2 - 3s y s t e mn e t w o r ka r c h i t e c t u r e 其中，i s as e r v e r2 0 0 4 服务器上有三个网络适配器，每个网络适配器都连接至其中 的一个网络，可以在任何网络之间配置不同的访问策略。网络间是独立的，只有在配置了 允许通讯的规则时才是可访问的，有效的保护了各个网络之间的安全。 西安理工大学硕士学位论文 2 4 基于w e bs e r v i c e 的系统集成 2 4 1 应用软件系统集成问题 随着w e b 技术逐步成熟，i n t e r n e t 迅速普及，基于w e b 的各种应用系统不断出现。 但是，新的系统如何与老的系统进行有效集成，不同系统之问如何通信，目前开发的 系统与今后将要开发的系统如何连接，行业内部应用系统如何实现信息交互等一系列 应用集成问题，成为信息系统开发者必须研究解决的新课题。必须研究如何将功能不 同，部署位置和部署平台不同，数据表示格式不同的系统有效集成起来，使之能够互 联、互通、数据自由交换、共同分享，形成统一的应用系统。 上述这些闯题都涉及到不同计算机上软件的远程访闯问题，作者认为这些问题本 质上都是网络分布式计算问题，应该用分布式计算手段来解决，采用分布式对象计算 模型来进行信息系统开发。 目前较为流行且成熟的分布式对象计算模型有c o r b a 、e j b 、c o m + ，同时还有出现 最晚，但目前最受关注的w e bs e r v i c e 技术。 人们以前已经利用c o r b a 、n j s 、c o m + 技术完成了一些应用集成的工作，但这些集 成还都存在如下问题： 1 基于传输层协议，往往使用动态端口，不利于防火墙配置； 2 各自拥有自己的接口定义方法和数据表示格式，不利于遵循不同标准的应用之 间的互联互通； 3 使用这些技术实现系统的应用集成相对比较复杂，减慢了系统开发速度。 2 4 2x m l 及w e bs e r v i c e x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展标记语言) 是i n t e r n e t 上数据表示和数 据交换的新标准。它是i s o ( i n t e r n a t i o n a lo r g a n i z a t i o nf o rs t a n d a r d i z a t i o n ，国际 标准化组织) 的s g m l ( s t a n d a r df o rg e n e r a lm a r k u pl a n g u a g e ，通用标记语言标准) 的一个简化子集。x m l 关注信息本身，是w e b 上表示结构化信息的一种标准文本格式。与 传统的注重页面信息显示的h t m l ( h y p e r t e x tm a r k u pl a n g u a g e ，超文本链接标示语言) 相比，关注于内容的x m l 具有以下诸多优点：良好的可扩展性，语言简单有效，可自行定 义标记；内容与形式的分离，主要刻画数据内容，不考虑显示效果；有严格的语法要求， 便于分析统一和与数据库信息转换；便于传输，为纯文本形式，可通过h t t p 协议直接传 输，可跨越防火墙等等。) ( m l 的出现和发展对于i n t e r n e t 和i n t r a n e t 产生了巨大的影响。 w e bs e r v i c e 是新一代的w e b 应用技术，它代表了组件技术和w e b 技术的结合。它可 远程而透明地调用和集成世界任何一个角落的一个服务( 可运行在不同平台上) 。被普遍 6 系统体系结构与系统集成 认为是下一代分布式系统开发的模型。 在x m l 基础上发展起来的w e bs e r v i c e 使用基于x m l 的消息处理作为基本的数据通讯 方式，消除使用不同组件模型、操作系统和编程语言的系统之间存在的差异，使异类系统 能够作为计算网络的一部分协同运行。开发入员可以像过去创建分布式应用程序时使用组 件的方式，创建由各种来源的w e bs e r v i c e 组合在一起的应用程序。由于w e bs e r v i c e 是建立在一些通用协议的基础上，如h t t p 、s o a p 、x m l 、w s d l 、u d d i 等，这些协议在涉及 到操作系统、对象模型和编程语言的选择时，没有任何倾向，因此w e bs e r v i c e 具有很强 的生命力。” 既然w e bs e r v i c e 是独立的，模块化的应用程序，能够在网络( 一般是w 孵) 上被描 述、发布、查找和调用，但还是有一些使用限制。在需要进行跨越防火墙的通信、应用程 序集成、b 2 b 集成、实现软件复用情况下可以考虑使用w e bs e r v i c e 。而在系统仅为单机 应用程序，或仅在局域网上运行时，不宜采用w e bs e r v i c e 。 w e bs e r v i c e 框架组件包括w e bs e r v i c e 开发期间使用的组件和w e bs e r v i c e 运行期 间使用的组件，如图2 - 4 和图2 - 5 所示 图2 4w e bs e r v i c e 开发期组件图 f i g u r e 2 - 4w e bs e r v i c ed e v e l o p i n gt e r mc o m p o n e n td i a g r a m 图2 - 5w e bs e r v i c e 运行期组件图 f i g u r e 2 - 5w e bs e r v i c er u n n i n gt e r mc o m p o n e n td i a g r a m 在w e bs e r v i c e 的开发中，服务提供方可以将已有的应用系统转换成w e bs e r v i c e 的形式对外发布，也可以重新开发新的w e bs e r v i c e 应用系统。如果要封装已有的应用系 统，可以利用w s d lg e n e r a t o r 组件根据已有的程序代码和一些辅助信息，生成描述该系 统功能和调用方法的w s d l 文件。接着利用w e bs e r v i c eb u i l d e r 组件生成服务器端基于 西安理工大学硕士学位论文 s o a p 的框架代码( s e r v i c es k e l e t o n ) 。然后在框架代码的基础上开发适用于原有系统的 服务适配器( s e r v i c ea d a p t e r ) ，通过适配器将x m l 格式的服务请求转化成应用系统能够 理解的数据格式，同时将处理结果转换成x m l 格式。最后在应用服务器上进行相应配置后， 利用s e r v i c ep u b l i s h e r 组件将服务描述文件通过u d d ia p i 发布到u d d i 注册服务器中。 w e bs e r v i c e 运行时，服务请求方首先利用u d d i 浏览器浏览u d d i 注册服务器，查询 到满足需求的服务后，将相应的服务描述文件( 即w s d l 文件) 下载到本地服务器上，利用 w e bs e r v i c eb u i l d e r 组件生成客户端代理程序( s e r v i c ep r o x y ) ，通过这个代理程序直 接绑定到服务的实现程序上。 w e bs e r v i c e 的实际调用中，服务请求方和服务提供方都应该包含一个s o a p 消息监 听器( s 0 a pl i s t e n e r ) ，它专门负责s o a p 消息的接收与发送。运行时，首先由请求方的应 用程序发出服务调用请求，由客户端代理程序将该请求转化成符合w e bs e r v i c e 调用所要 求的格式：然后由s o a p 消息监听器将消息以s o a p 请求的形式传给服务提供方。服务提供 方的s o a p 监听器收到s o a p 请求后，由s o a p 路由器( s o a pr o u t e r ) 处理该请求，并将请求 转发给能处理该请求的w e bs e r v i c e 应用程序，由该程序处理并返回相应结果，最后由 s o a p 消息监听器将处理结果封装成s o a p 响应的形式返回给客户端。服务请求方收到响应 后，由客户端代理程序解析出处理结果并返回给实际的请求程序。”1 2 4 3 基于w e bs e r v i c e 的应用系统集成模型 上面介绍了w e bs e r v i c e 技术的优势在于其通信过程基于的通信协议和传输数据 表示格式。这些优势使得w e bs e r v i c e 成为应用系统集成的理想技术。 基于w e bs e r v i c e 进行应用集成时所需做的工作就是，在需要集成的应用服务器上 部署w e b 服务，然后在使用该应用的客户方部署w e b 服务代理，以后就可以通过服务 代理访问w e b 服务开放的应用功能。 我们设计的基于w e bs e r v i c e 的应用集成模型如图2 - 6 所示。 、器t 8 _ 一镳氡孙瓣”一。7 j 鼍 图2 - 6 基于w e bs e r v i c e 的应用集成模型 f i g u r e 2 6a p p l i c a t i o ni n t e g r a t i o nm o d e lb a s e do nw 曲s e r v i c e 该模型中，借助w e b 服务中间件平台，使用w e b 服务代理连接应用系统的应用 系统体系结构与系统集成 逻辑，使不同的应用系统之间实现逻辑层的紧密集成，呈现出图中所示的： 应用系统c = 应用系统a + 应用系统b 的效果，使部署分离的系统成为一个完整的虚拟系统。 同时，借助w e b 服务技术可以连接不同标准的组件系统，实现系统之间的松散耦 合。 基于w e bs e r v i c e 的应用集成模型的优点为： 1 实现了应用逻辑的集成与互访。 2 实现了系统问的松散耦合。 3 可以实现跨网络，穿越防火墙共享数据。 4 通过应用的集成实现数据集成，既可以实现数据的分布式部署，也可以实现数 据的集中部署和集中管理。 5 通过应用集成可以实现应用服务层向后的程序逻辑可以集中部署，加大了软件 的重用力度，简化了应用的部署。” 2 4 4 本系统集成方案 本系统中，我们将系统分为前后台两部分，前台系统是博士生教务管理系统的信息 服务系统，用于对学校其他用户收集与发布信息。后台系统是博士生教务管理系统，供 研究生部管理人员使用，用来辅助博士研究生的教务管理工作。由于统一了系统的前 后台，往往会出现业务的重叠，所以我们采用一套业务逻辑支持两套系统的表示层， 实现了应用系统软件逻辑的共享。 在本系统开发中，我们采用w e bs e r v i c e 技术设计了应用系统的集成方案。将前台 系统的表示层部署在非军事区中，这样前台系统就需要穿过防火墙访问内部数据，解 决了数据库安全的问题。将其业务逻辑层和后台系统的表示层部署在研究生部内部网 络中。这样既解决了访问数据库的问题，又为后台系统提供了逻辑服务。前台表示层 都通过访问w e b 服务连接业务逻辑组件，完成业务规则处理和数据访问。后台表示层 直接连接业务逻辑组件。这样就从逻辑层将两个应用系统集成到一起。 9 西安理工大学硕士擘位论文 3 系统分析与建模 面向对象系统分析的基本任务是：运用面向对象方法，对问题域和系统责任进行分析 和理解，对其中的事物和它们之间的关系产生正确的认识，找出描述问题域以及系统责任 所需的类及对象，定义这些对象的属性和操作，以及它们之间的静态和动态关系，最终产 生一个符合用户需求，并能够直接反映问题域和系统责任的问题域模型及其详细说明。 3 1 面向对象建模方法 3 1 1 面向对象开发技术 面向对象技术目前已经成为应用系统开发的主流技术，得到了众多的应用软件开 发平台和开发语言支持。但是，要充分发挥面向对象语言和平台的优势，利用对象技 术开发出结构清晰，可重用性强的软件系统，就应该采用面向对象技术进行系统的分 析、设计与编码实现。 采用传统的结构化方法分析、设计的成果不能直接映射到客观世界的实体上，也 就是说，解空间结构与问题空间的结构不一致。同样，利用结构化分析方法，也无法 得出一个面向对象的软件系统模型。没有面向对象的软件模型，也就无法发挥出面向 对象开发工具的特长，无法构建一个真正意义上面向对象的软件系统。 因此，应该采用面向对象的分析、设计方法设计出完整的系统对象模型。这样才 能利用现有的面向对象软件开发工具，迸行面向对象的软件系统开发。 目前，u m l 已成为面向对象建模语言的工业标准。u m l 语言具有很强的对象系统相 关模型的表达能力，可以胜任面向对象系统分析设计各阶段的模型描述工作。但是， u m l 图形众多，要合理地使用u m l 图形符号描述分析设计过程中，不同阶段的模型，并 不是一件容易的事情。 3 1 2 采用的建模技术 u m l 标准建模语言，是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。 它溶入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。它的作用域不限于支持面向对象的分 析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发的全过程。 u m l 的定义包括u m l 语义和u m l 表示法两个部分。 u m l 语义：描述基于u m l 的精确元模型定义。元模型为u m l 的所有元素在语法和语 义上提供了简单、一致、通用的定义性说明，使开发者能在语义上取得一致，消除了因入而 1 0 系统分析与建模 异的最佳表达方法所造成的影响。此外u m l 还支持对元模型的扩展定义。 u m l 表示法：定义u m l 符号的表示法，为开发者或开发工具使用这些图形符号和文 本语法为系统建模提供了标准。这些图形符号和文字所表达的是应用级的模型，在语义上 它是u m l 元模型的实例。其内容可以由下列四类图来定义： 第一类是用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) ，从用户角度描述系统功能，并指出 各功能的操作者。 第二类是静态图( s t a t i cd i a g r a m ) ，包括类图、对象图和包图。 第三类是行为图( b e h a v i o rd i a g r a m ，描述系统的动态模型和组成对象间的交互 关系。 第四类是交互图( i n t e r a c t i v ed i a g r a m ) ，描述对象间的交互关系。 从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，首先是描述需求；其次根据需求 建立系统的静态模型，以构造系统的结构；第三步是描述系统的行为。其中在第一步与第 二步中所建立的模型都是静态的，包括用例图、类图( 包含包) 、对象图、组件图和配置图 等五个图形，是标准建模语言u m l 的静态建模机制。其中第三步中所建立的模型或者可以 执行，或者表示执行时的时序状态或交互关系。它包括状态图、活动图、顺序图和合作图 等四个图形，是标准建模语言u m l 的动态建模机制。因此，标准建模语言u m l 的主要内容也 可以归纳为静态建模机制和动态建模机制两大类。 在博士生教务管理系统的开发过程中，我们研究并采用了一个基于u m l 的建模过程 方法，这一方法可以适应使用u m l 进行面向对象系统分析及设计各阶段的工作。本文 结合我们的实际开发经验，给出了工作流程和图形的对应关系。开发工作的流程如下： ( 1 ) 业务建模 业务建模是对问题领域中组织机构的抽象。主要完成业务领域过程和业务对象的 定义。采用方法：基于角色的业务流程分析、业务角色流程驱动的业务主角流程分析。 主要成果为业务角色、业务对象、业务用例图、活动图。 ( 2 ) 需求分析 针对领域业务对象模型，建立系统的静态对象模型，寻找系统用例，建立系统的 用例模型。 主要成果为活动者、用例图，也可以使用活动图表示动态业务系统需求。 ( 3 ) 设计系统体系结构模型 选择并设计软件体系结构模型，为系统设计提供软件开发模式。主要成果为应用 系统的软件设计模式。体现了以体系结构为中心的设计方法。 ( 4 ) 面向设计模式的用例事件流分析 按照设计模式，建立系统的动态对象模型。用顺序图对用例进行事件流分析，描 绘出用例涉及的对象和对象间的消息模型，得到系统的分析模型。采用方法：用例驱 动的系统分析。 西安理工大学硕士学位论文 主要成果为顺序图、协作图和状态图。 ( 5 ) 类设计 在得到了系统用例场景对象之后，可以将对象映射到需要实现的类。通过详细设 计对象和对象间的消息，可以得到完整的类，包括类的属性、方法和事件。在类设计 之前，可以针对对象分析模型中的对象进行泛化和聚合。同时可以根据用例将得到的 类划分到不同的包中。从而根据类设计得到了系统的设计模型。 主要成果为包、类和包图、类框图。 ( 6 ) 组件设计 根据系统需要的粒度大小，将得到的类进一步分配到最终用来构成系统的组件中， 目的是方便软件的安装和部署。同时可以设计出组件的接口，抽象出组件的外观。 主要成果为组件、接口、组件图。 ( 7 ) 编码实现 在完成了软件的分析设计后，就可以使用特定的开发语言实现软件系统。如果使 用c a s e 工具支持自动生成程序，就可以针对特定语言完善系统的设计模型，以便使用 工具提供的语言插件生成系统类库框架和组件结构。 ( 8 ) 软件测试 根据系统需求确定测试模型，生成测试用例，验证软件功能。在测试结果不能满 足需求时，修改设计方案，进入开发循环。 ( 9 ) 部署安装 设计部署模型，确定需要的计算机等设备，以及设备间的连接关系。并设计软件 组件在设备上的部署情况，最终将得到系统的部署图。 为保证实现后的系统，能够满足用户需求，代码能够对应到需求，必需建立可跟 踪过程，定义出设计结果的回溯关系。本文定义的用于跟踪需求与系统用例的过程如 图3 - 1 所示。 图3 - 1 需求的可跟踪性图 f i g u r e 3 1n e e dt r a c k i n gd i a g r a m 以上提到的设计过程，是为了加快基于u m l 的系统分析设计速度而提出的一个清晰、 简洁的设计过程，根据实际系统的开发需要，可采用合适的u m l 图形进行表示。在实际设 计的过程中，还必须注意工作流程的迭代，这样才能逐步完善系统模型6 “7 “”。 1 2 系统分析与建模 3 2 用例模型 在u m l 中，用例模型描述了系统具有的功能( 即“做什么”) ，它一般由用户( 执行 者) 和用例构成，其中用例定义了用户与计算机之间为达到某个商业目的而进行的一系列 交互作用。在用例模型的设计中，我们站在系统的外界获取系统的需求，可方便与用户交 流，便于对需求分析的进一步清晰了解。建立用例模型的目的在于使用户和开发者双方可 以在高层次上把握系统的主要功能，从而使为今后的设计及实现打下坚实的基础。用例模 型的提出对于软件开发方法的研究具有重要的意义。 3 2 1 确立业务角色 角色是与系统有交互作用的人或事务，通常代表着一个系统的使用者，或者需要与系 统打交道的人或事务。角色可以分为实例角色和抽象角色。在博士生教务管理系统中， 通过对博士生教务业务的分析，我们碍出了一个抽象角色；教务管理人员，它包含三 个实例角色：招生办工作人员、培养科工作人员、学位办工作人员。得出四个实例角 色：博士生导师、博士生任课教师、学院研究生秘书、博士研究生。 我们使用r a t i o n a lr o s e 来建立角色，得到的角色关系如图3 - 2 所示： 早阿霸疆q 入l 一 q 量早 吴吴哭吴 博士生导师任t 罘教师研究生秘书博士研究生 图3 _ 2 博士生教务管理系统角色 f i g u r e 3 2r o l e si ne d u c a t i o n a lm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mf o rd o c t o rc a n d i d a t e 3 2 2 建立业务流程 针对定义出的每个角色，分析业务角色的日常工作涉及的一系列业务流程，可以 分析出大部分的业务用例，建立业务模型。其中博士研究生从入学、培养到毕业的整 个流程，是系统业务领域中最重要的一个业务流程，博士研究生的学籍管理、培养管 理、毕业管理工作都是围绕着这一流程进彳亍的。所以我们以这个流程为主线，详绍列 西安理工大学硕士学位论文 出了培养、毕业流程中的所有环节，同时对其他角色的业务流程也进行了详细分析。 具体分析过程如下： 1 博士生教务管理系统业务流程分析 博士生教务管理系统业务流程如图3 - 3 所示。 搿揪攀i 毪。：瘴士讲兜譬制篓”：睥奎量导坤 1 4 型录取 生成学籍1 信息反馈 生成最 莹盛 成绩曹 补考 论文送 提交个人、一 生筵篮皇 采合格 审核，查看 不 查看个人 查看本学院 培养计划 息反馈 培 上课1j 考试 查询十 查看本学院 教学任务 查询本学院 学生成绩 阍 校级毕业i 戳芦卜、 生成毕业1 生越握严 伍葡潭亚、一 瞧竖 丽甄 i证书 开题k 课题研究 枣 砜 佩 蛙信息 不台格 困灞离棱 答辩审 院级毕业 图3 - 3 系统业务流程图 f i g u r e 3 3s y s t e mb u s i n e s sf l o wd i a g r a m 查看选谍 学生名单 系统分析与建模 在博士生教务管理系统业务流程中我们定义了一些关键事务，其中包括： ( 1 ) 博士生生填写学籍信息事务：包括了博士生填写完学籍表后，将学籍表交回所 在学院，各学院研究生秘书确认接收保管的整个业务过程。 ( 2 ) 博士生导师制定个入培养计划事务：包括了博士生导师选择培养课程，完整填 写博士生个人培养计划后，将个人培养计划交回博士生所在学院，各学院研究生秘书 确认接收保管的整个业务过程。 ( 3 ) 教务管理人员生成教学任务事务：包括本年度教学任务的生成，打印下发至各 学院并接收各学院任务反馈，最终生成排课所需要标准数据的整个业务过程。 ( 4 ) 博士生任课教师提交成绩事务：包括了任课教师填写完所代课程成绩，将成绩 单交回研究生部，研究生部确认接收保管的整个业务过程。 ( 5 ) 博士生提交开题、答辩、毕业信息事务：包括了博士生填写开题、答辩、毕业 信息表后，将这些信息交到研究生部，研究生部确认接收保管的整个业务过程。 2 博士生培养业务流程状态分析 在分析了博士生教务管理信息系统的业务流程后，我们以时间流程为顺序定义出 博士生在培养毕业过程的一些关键状态， 状态集c = 拥有学籍、制定个人培养计划期、课程学习期、开题准备期、课题研究 期、论文答辩期、毕业准备期、学位申请期、办理离校手续期 状态转换图如图3 - 4 所示，其中定义了状态转换的条件。 图3 - 4 培养业务流程状态图 f i g u r e 3 4c u l t i v a t i n gb u s i n e s sf l o ws t a t ed i a g r a m 3 2 3 建立业务用例 通过建立业务流程，可以得到博士教务管理系统业务流程涉及的用例。 ( 1 ) 通过对在校博士研究生的业务分析，得出在校博士研究生业务用例，即：提交 学籍信息、提交开题信息、提交答辩论文信息、提交毕业信息、查询个人考试成绩、 西安理工大学硕士学位论文 查询个人培养计划，用例图如图3 5 所示