（计算机应用技术专业论文）设计模式在临床信息系统中的应用研究.pdf

产 中文摘要 临床信息系统是集临床信息的采集、存储、展现和处理为一体，以先进的医疗设备， 为医护和医技人员提供医疗工作服务的系统。它是医院信息化建设的核心，也是医院信 息现代化的重要标志。它以患者医疗信息为中心，采用先进的设备和技术，通过对患者 临床医疗信息数据进行采集和处理，进而为用户提供计算机咨询诊疗、临床决策等信息， 提高医护人员的工作效率、为患者提供更快、更好、更全面的医疗服务。临床信息系统 的终极目标是：完全实现临床医疗的信息化，杜绝手工作业模式。 由于临床医疗活动业务流程多、功能需求易变，导致了临床信息系统具有庞大、复 杂、个性鲜明及难以集成的特点。无论从临床信息的采集，临床数据的标准化，到诊疗 设备的互联，还是到多系统的融合等，对临床信息系统的开发都是一次挑战。 本文以山西省一所三甲医院的临床活动进行研究，本文所做的主要工作如下： 首先介绍了临床信息系统的发展背景，国内外发展现状以及主要解决的问题。针对 临床活动复杂、易变、难以集成的特点，将设计模式的思想运用到面向对象软件设计中， 提出了基于设计模式的软件丌发思想。 其次介绍了设计模式的基本理论，包括设计模式的基本概念、要素、分类、设计原 则等，并分析了在面向对象程序设计中引入设计模式的意义。 再次对临床活动的流程进行分析，确定了系统的目标和功能，并在此基础上设计出 系统的概念数据模型和物理数据模型。接着是对系统架构设计及具体实现，本文将系统 体系结构划分为表示层、业务逻辑层、数据访问层三层，根据每层的功能需求，将设计 模式思想引入到系统具体实现过程中。 最后介绍了临床信息系统权限管理设计。根据用户权限管理需求，在基于角色访问 控制的思想基础上设计出扩展的角色访问控制，实现了用户权限管理的灵活性和易操作 性。整个工作的进行完全遵守现代软件工程的要求规范。在各项工作完成后，分别从功 能和代码逻辑两方面进行系统测试，测试表明，该系统各项基础数据和指标都达到要求。 关键词：临床信息系统；设计模式；角色访问控制 i i a b s t r a c t c l i n i c a li n f o r m a t i o ns y s t e mi sac o l l e c t i o no fc l i n i c a l i n f o r m a t i o n c o l l e c t i o n ，s t o r a g e ，d i s p l a ya n dp r o c e s s i n g ，p r o v i d em e d i c a ls e r v i c e s f o r p a r a m e d i ca n dm e d i c a lt e c h n i c i a nt h r o u g hm e d i c a ls e r v i c e s i ti sn o to n l yt h e k e y t ot h ec o n s t r u c t i o no fh o s p i t a li n f o r m a t i o nb u ta l s ot h ei m p o r t a n ts y m b o lo f m o d e r n i z a t i o no fh o s p i t a li n f o r m a t i o n i tt a k et h ep a t i e n to fm e d i c a li n f o r m a t i o n a sc e n t e r , a n da p p l ya d v a n c e de q u i p m e n ta n dt e c h n o l o g y ，a n dp r o v i d et h e c o m p u t e rc o n s u l t i n gd i a g n o s i sa n dc l i n i c a ld e c i s i o nm a k i n g ，e t c ，a n di m p r o v e t h ee f f i c i e n c yo fp a r a m e d i c sw o r ka n dp r o v i d et h ef a s t e r ，b e t t e r ，m o r e i , h e n s ；r v i c ef o r t h eu l t i m a t eg o a l 4 t h ec l i n i c a li n f o r m a t i o n c o m p r e h e n s i v e s e r v i c et o rp a t i e n t1 u l t l m a t eg o a lo tm el l n l c a ll n l o r m a n o n i st oa c h i e v ec o m p l e t ei n f o r m a t i o ni nt h ef u t u r e ，t h e nt h eh o s p i t a lc a ne l i m i n a t e t h em a n u a lm o d eo fo p e r m i o n s i n c et h em o r eb u s i n e s sp r o c e s so fc l i n i c a la c t i v i t i e sa n dv o l a t i l e r e q u i r e m e n t s ，t h ec l i n i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e mw i t ht h ec h a r a c t e ro fl a r g e ， c o m p l e x d i s t i n c tp e r s o n a l i t ya n dd i f f i c u l ti n t e g r a t i o n i ti s ac h a l l e n g et ot h e d e v e l o p m e n to f c l i n i c a li n f o r m a t i o ns y s t e mn om a t t e rt h ec o l l e c t i o no fc l i n i c a l i n f o r m a t i o n ，s t a n d a r d l i z a t i o no fc l i n i c a ld a t a ，i n t e r c o n n e c t i o ne q u i p m e n t ，o r m u l t i p l es y s t e m sf u s i o n t h i sp a p e rt a k et h ec l i n i c a la c t i v i t yo fag r a d ei i i ah o s p i t a lo fs h a nx ia s t h er e s e a r c ho b j e c t ，t h ep a p e r sm a j o rw o r ki sa sf o l l o w s ： f i r s t l y , i n t r o d u c e t h e b a c k g r o u n d o ft h e d e v e l o p m e n t o fc l i n i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m ，f o r e i g na n dd o m e s t i cd e v e l o p m e n ts i t u a t i o n a n dm a jo r p r o b l e m s a c c o r d i n g t ot h ec l i n i c a l a c t i v i t y c h a r a c t e ro f c o m p l e x ， v a r i a b l e ，d i f f i c u l ti n t e g r a t i o n ，i nt h i sp a p e r ，a p p l i e dt h ei d e ao fd e s i g np a t t e m st o o b j e c to r i e n t e d s o f t w a r ed e s i g n ，a n dp r o p o s e dt h e s o f t w a r e d e v e l o p m e n t t h i n k i n gb a s e do nd e s i g np a r e m s s e c o n d l y ，i n t r o d u c et h eb a s i ct h e o r yo fd e s i g np a t t e r n s ，i n c l u d i n g t h eb a s i c c o n c e p to fd e s i g np a t t e m sa n de l e m e n t s ，c l a s s i f i c a t i o n ，p r i n c i p l eo fd e s i g na n d a n a l y s i st h em e a n i n go fu s i n gd e s i g np a t t e r n si nt h eo b j e c to r i e n t e dp r o g r a m m i n g 1 i i t h i r d l y , a n a l y s i s t h ep r o c e s so fc l i n i c a l a c t i v i t y a n dd e t e r m i n et h e o b j e c t i v e sa n df u n c t i o no ft h es y s t e m ，d e s i g nt h ec o n c e p t u a ld a t am o d e la n d t h ep h y s i c a ld a t am o d e l t h e nd e s i g nt h e s y s t e ma r c h i t e c t u r e a n ds p e c i f i c i m p l e m e n t a t i o n ，t h i ss y s t e mi sd i v i d e di n t ot h r e el a y e r s ，t h et h r e el a y e r sa r e p r e s e n t a t i o nl a y e r , b u s i n e s sl o g i cl a y e r , d a t aa c c e s sl a y e r a c c o r d i n gt ot h e f u n c t i o nr e q u i r e m e n to fe a c hl a y e r , t h ed e s i g np a t t e r ni si n t r o d u c e di n t ot h e s y s t e mr e a l i z a t i o np r o c e s s l a s t l y ，i n t r o d u c e st h ed e s i g no fa u t h o r i t ym a n a g e m e n ti nc l i n i c a l i n f o r m a t i o ns y s t e m a c c o r d i n gt ot h ea u t h o r i t ym a n a g e m e n tr e q u i r e m e n to f u s e r ，d e s i g nt h ee x p a n d i n gr o l e b a s e da c c e s sc o n t r o lb a s e do nt h er o l e b a s e d a c c e s sc o n t r o l ，u s e ra u t h o r i t ym a n a g e m e n ta c h i e v ef l e x i b i l i t ya n de a s yt o o p e r a t i o n a l lt h ew o r kc o m p l yw i t ht h er e q u i r e m e n t so fm o d e r ns o f t w a r e e n g i n e e r i n gc o m p l e t e l y a f t e re a c hw o r kf i n i s h e d ，w eb e g a nt ot e s ts y s t e mf r o m t w oa s p e c t so fl o g i cf u n c t i o na n dc o d el o g i cr e s p e c t i v e l y , t e s t ss h o wt h a t t h i ss y s t e mo ft h eb a s i cd a t aa n da i mc a nm e e ta l ld e m a n d s k e yw o r d s ：c l i n i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ( c i s ) ；d e s i g n e dp a t t e r n ；r o l eb a s e d a c c e s sc o n t r o l ( r b a c ) 目录 第一章绪论1 1 1 论文研究背景l 1 2 国内外临床信息系统发展状况1 1 3 系统主要解决的问题2 1 4 本文主要研究内容和组织结构一2 1 4 1 主要研究内容2 1 4 2 组织结构3 第二章相关理论与技术介绍一5 2 1 设计模式概述5 2 1 1 设计模式的基本概念一5 2 1 2 设计模式的基本要素5 2 1 3 设计模式的分类6 2 1 4 设计模式的原则一6 2 2 设计模式与面向对象的软件丌发7 2 2 1 面向对象设计原则7 2 2 2 设计模式与面向对象的思想结合8 2 3c 撑n e t 简介。8 2 4p o w e rd e s i g n e r 简介9 2 5s q ls e r v e r 简介1o 2 6 本章小结1l 第三章临床信息系统分析1 3 3 1 系统分析13 3 2 系统功能模块设计2 0 3 3 用例建模2 2 3 4 概念数据模型设计2 5 3 5 数据库设计2 8 3 7 本章小结一3 2 v 第四章设计模式在临床信息系统中的应用3 3 4 1 系统设计原则3 3 4 2c i s 的系统架构3 3 4 2 1 业务逻辑层模块设计3 4 4 2 2 数据访问层模块设计3 5 4 3 设计模式在数据访问层中的应用3 6 4 3 1 问题的提出3 6 4 3 2 解决方法3 6 4 3 3 设计模式的应用3 6 4 3 4 数据访问层的实现3 9 4 4 组合模式在业务逻辑层中的应用4 1 4 4 1 问题的提出4 l 4 4 2 常用的解决方法4 2 4 4 3 采用组合模式的解决方法4 2 4 4 4c i s 功能树实现的具体细节4 3 4 5 装饰模式在业务逻辑层中的应用4 6 4 5 1 问题的提出一4 6 4 5 2 常见的解决方法4 7 4 5 3 装饰模式在白定义控件中的应用4 7 4 5 4 自定义控件的具体实现4 8 4 。6 表示层设计5 0 4 6 1m v c 模式5 0 4 6 2m v c 模式在表示层中的应用5l 4 8 本章小结5 1 第五章c i s 权限管理设计5 3 5 1 基于角色的权限控制5 3 5 2c i s 中的角色动态权限管理设计与实现5 4 5 2 1 概念数据模型设计5 4 5 2 2 系统数据库设计5 5 5 3 实现动态菜单的关键技术5 6 5 4 权限控制策略以及实现流程5 7 v i v i i 第一章绪论 第一章绪论 1 1 论文研究背景 随着信息技术的不断发展，医院的信息管理已进入了数字化时代。我国医院的信息 化建设已有二十余年历史。信息化的建设使的医院在患者就诊流程、医院管理上等方面 得到了根本的改进和创新。医院信息化建设大体分为三个阶段，分别是医院管理信息系 统( h o s p i t a li n f o r m a t i o ns y s t e m ，h i s ) 、临床信息系统( c l i n i c a li n f o r m a t i o ns y s t e m ， c i s ) 、局域医疗卫生系统( g e o g r a p h i c 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 m ，g m i s ) 。 c i s 是医院信息化建设中非常重要的一环。它集临床信息的采集、存储、展现和处 理为一体，通过先进的辅助设备，为医护人员和医技人员提供医疗工作服判。c i s 以 提高医护人员的工作效率和工作质量为目标，通过收集和处理患者的临床医疗信息，积 累临床医学知识，为医护人员提供临床咨询、辅助诊疗和临床决策。c i s 通过预约挂号 减少患者就诊的无效等待时间，通过电子检验检查申请简化就诊流程，通过电子病历实 现医疗信息的共享，最终实现无纸化诊疗。c i s 的建设和实现为医院和患者带来了新思 想、新观念，使医患关系更加密切，深受医护人员和患者的欢迎。 本文以山西省一所三甲医院的c i s 项目为研究对象。该医院是一家肿瘤专科医院， 设备齐全，技术力量雄厚，并集医疗、科研、教学、预防为一体，是全国建立最早的六 大肿瘤医院之一。多年来，他们坚持以人为本，科技先行的原则，在信息化建设中走在 了同省兄弟行业的前列。1 9 9 2 年，他们开始了以经济管理为中心的h i s 建设，在经过 十余年的信息管理系统经验的积累以后于2 0 0 8 年丌始建设c i s 。院方对此高度重视， 专门成立了临床信息系统实施领导小组，并由医院一把手领导担任组长，信息中心负责 实施，医务科、护理部、药房、检查、手术等辅助科室以及其他各临床科室派人参加， 共同完成这一项目。 经过一年多的时间开发和实施，医院临床科室实现有住院医生工作站、门诊医生工 作站、急诊医生工作站、护士工作站、手术麻醉系统、电子病历系统。另外病案室实现 了医疗质控管理系统，护理部实现了护理部质控管理系统，配液中心实现了配液中心管 理系统，感染管理部门实现了院内感染管理系统。 1 2 国内外临床信息系统发展状况 欧美发达国家研究数字化医院的建设问题始于上世纪九十年代初，迄今为止已初具 规模。在亚洲，同本、韩国也走在了数字化医院的前列。统计表明，美国在2 0 0 7 年的 医疗机构中3 2 采用了电子病历系统，并呈逐年上升态势；同本6 0 诊所已经实现无 遂过丝基鱼! 鱼座垡皇丕筮虫的应趔婴塑 纸化诊疗，同时，在医院数字化建设的过程当中，部分医用软件的发展已相当成熟，并 开始了产业化经营，如图像存取系统( p a c s ) 等。但是，国外迄今为止也没有统一的 c i s ，都是各种系统拼凑而成。 国内医院数字化建设相比发达国家起步较晚，但经过卫生界信息技术人员和企业界 同仁的共同努力下，中国的数字化医院也有了长足的进步。目前，国内的大多数医院已 经完成了h i s 的建设，部分医院已经开展c i s 的建设，并取得了很好的成就。如北京 协和医院、无锡市人民医院等医院在c i s 的建设方面成绩斐然，在医生工作站、p a c s 、 检验信息系统( l i s ) 等方面都应用很普遍。 总体上来讲，国内的c i s 应用不够普遍，特别是在一些高新技术的细节部分上与发 达国家相比还有较大的差距，如电子病历的分级保密功能。c i s 的发展方向是功能的全 面化和细节部分的深入化，同时，c i s 的建设也不能够一蹴而就，仍然需要广大研究人 员坚持不断的进行研究。 1 3 系统主要解决的问题 c i s 是一个庞大的、涵盖医院各部门业务的大型系统，各个部门之问都有着大量信 息共享。同时，不同医院的各个部门有着不同的工作流程，同一部门在不同时期业务也 会有所改变，所以对临床信息系统的开发和整合工作造成很大的困难。有时候，一次变 动会导致整个系统的不稳定，造成严重的后果。 针对这种情况，就需要开发者在设计系统之初就设计好系统框架，并采用面向对象 的编程方式进行代码的编写工作，同时要使自己的软件产品做到工业化、产品化。 为了尽可能避免系统开发中出现的问题，在整个系统的设计开发过程中，需要着重 解决以下几个问题： 1 仔细研究和分析各个部门的工作流程，并优化这些流程，同时为系统建立合理的 数据模型。 2 如何设计出适应医院特点的系统。在系统设计过程中，要以设计模式的思想来指 导系统的设计工作。 3 如何使用更为合理的编程技巧。c i s 的规模决定了它的代码量，如何采用更为高 效的编程方式，是程序开发研究人员的重要工作。 1 4 本文主要研究内容和组织结构 1 4 1 主要研究内容 本文详细分析了医院临床活动的工作流程，确定系统的目标和功能，并根据系统需 第一章绪论 求设计了概念数据模型、物理数据模型。采用面向对象软件开发技术和设计模式的思想， 设计系统体系结构，并实现该系统。同时在c i s 权限管理上实现了扩展的r b a c ，使用 户权限管理、模块权限管理等功能更强大。 1 4 2 组织结构 第一章描述了临床信息系统的丌发背景、国内外的研究现状，以及系统需要解决的 问题和本文主要研究内容。 第二章首先介绍了设计模式思想和面向对象设计原则，并分析了在面向对象程序设 计中引入设计模式的意义。其次介绍了系统实现的开发工具。 第三章首先研究了c i s 的业务流程，通过对业务流程的分析，设计了系统的功能模 块和数据库。 第四章论述了系统体系结构设计和实现，并详细阐述了采用设计模式思想进行系统 开发的过程。 第五章介绍了c i s 权限管理的设计和实现。分别以黑盒测试和白盒测试两种方式对 系统进行功能和代码逻辑的测试。 第六章对本文所做的工作进行总结，并介绍了系统下一步需要完善的工作。 4 第二章相关理论与技术介绍 第二章相关理论与技术介绍 2 1 设计模式概述 设计模式( d e s i g np a t t e r n ) 这个术语不仅仅局限于计算机科学这一领域，它的最初 应用是在建筑领域。上世纪九十年代，e r i cg a m m a 等人将这一思想引进到软件设计中， 并出版了( ( d e s i g np a t t e r n s e l e m e n t so fr e u s a b l eo b j e c t o r i e n t e ds o f t w a r e ) ) 一书，该书 介绍了2 3 种设计模式，奠定和规范了该思想的理论。本论文所讨论的设计模式是指g o f 提出的2 3 种设计模式和m v c 模式，仅限于面向对象的软件设计领域【9 】。 2 1 1 设计模式的基本概念 设计模式的定义有很多种，建筑师a l e x a n d e r 对设计模式给出经典定义是每个设计 模式都描述了一个在环境中不断出现的问题，然后描述了该问题解决方案的核心。通过 这种方式，设计者可以无数次地使用那些已有的解决方案，无需再重复相同的工作【3 】； j a m e s0 c 在文献中将设计模式定义为一种描述特定环境下的设计问题和对这个问题的 通用解决方案【5 1 ；j a m e so c 和d o u g l a sc s 认为设计模式捕获的是在特定环境下建造应 用时重复出现的静念和动态结构的解决方案1 6 1 ；e r i c hg a m m a 等“四人组”给出了面向 对象的设计模式定义，他们认为设计模式是对一些通过互相通讯以解决在特定环境下的 通用设计问题的对象和类的描述【7 1 ；还有一些人将设计模式定义为在某种特定场景 ( c o n t e x t ) 下某个不断重复出现问题的解决方案f 4 】。 总之，设计模式是为解决特定环境下的通用软件设计问题，对优秀的解决方法进行 归类、总结的成果。它是被反复使用、多人知晓的代码设计经验总结。设计模式的目的 为了保证代码的易理解性和代码的重用性。 2 1 2 设计模式的基本要素 ( 1 ) 模式名称 每一个模式都有自己的名称，便于丌发人员交流设计思想和设计结果。模式名称是 一个助记名，用来描述模式所能解决的问题、具体的解决方案以及期望达到的解决效果。 ( 2 ) 问题 问题描述了设计模式在何种情形下使用，解释了设计模式形成的前因后果。问题往 往就是模式必须满足的一系列先决条件。 ( 3 ) 解决方案 解决方案描述模式的组成成分，成分之问的相互关系以及各自的职责和协作方式。 模式好比一个模板，它应用于不同的场合，但这些场合待解决的问题的性质是一样的， 5 设计模式在临床信息系统中的应川研究 所以解决方案并不是描述一个特定的具体设计或实现而是提供怎样用一个具有典型的 元素组合来解决这个问题。 ( 4 ) 效果 效果用来描述设计模式的利弊，是权衡模式是否可用的重要因素，模式效果包括对 系统的灵活性、扩展性或可移植性的影响。效果对设计人员理解和评价模式起了很重要 的客观依据。 2 1 3 设计模式的分类 设计模式按照目的的不同，可以分为创建型模式( c r e a t i o n a lp a t t e m ) 、构建型模式 ( s t r u c t u r a lp a t t e r n ) 、行为型模式( b e h a v i o r a lp a t t e r n ) 三类。 ( 1 ) 创建型模式研究对象的创建。对象的创建会消耗掉很多系统资源，如何高效创 建对象就是创建型模式要探讨的问题。创建型模式分别是：简单工厂模式( s i m p l e f a c t o r y ) 、工厂方法模式( f a c t o r ym e t h o d ) 、抽象工厂模式( a b s t r a c tf a c t o r y ) 、创建者 模式( b u i l d e r ) 、原型模式( p r o t o t y p e ) 、单例模式( s i n g l e t o n ) 。 ( 2 ) 结构型模式研究对象的结构设计。对象的结构、继承和依赖关系会影响到后续 程序的维护性、代码的健壮性、耦合性等。如何设计好对象的结构是丌发人员最为关注 的问题。结构型模式分别是外观模式( f a c a d e ) 、适配器模式( a d a p t e r ) 、代理模式( p r o x y ) 、 装饰模式( d e c o r a t o r ) 、桥模式( b r i d g e ) 、组合模式( c o m p o s i t e ) 、享元模式( f l y w e i g h t ) 。 ( 3 ) 行为型模式研究对象的行为设计，如何使对象之问的协作效率更高是行为模式 的研究对象。行为型模式分别是：模板方法模式( t e m p l a t em e t h o d ) 、观察者模式 ( o b s e r v e r ) 、状态模式( s t a t e ) 、策略模式( s t r a t e g y ) 、职责链模式( c h a i no f r e s p o n s i b i l i t y ) 、命令模式( c o m m a n d ) 、访问者模式( v i s i t o r ) 、调停者模式( m e d i a t o r ) 、 备忘录模式( m e m e n t o ) 、迭代器模式( i t e r a t o r ) 、解释器模式( i n t e r p r e t e r ) 。 2 1 4 设计模式的原则 本文中的设计模式强调面向对象的设计模式，这就要求设计过程中更多的关注类与 相互通信的对象之间的组织关系，恰当的分配职责，达到解决对象创建、协作等设计问 题。运用设计模式在面向对象的程序开发中应遵循以下的原则： ( 1 ) 封装的原则：设计模式的重要思想就是“封装”，实现层次间的松耦合。设计 模式中的封装变化主要体现在两个方面，首先针对需求的变化，系统应能够灵活应对； 其次，为外界提供友好稳定的访问接口。封装变化是将系统的灵活性与易用性统一起来， 分别从内部实现和外部调用两个角度提高系统的可复用性1 3 3 1 。 ( 2 ) 去耦合原则：在紧耦合的系统中替换其中某个具体的类是一件相当困难的事情， 6 第二章相关理论与技术介绍 而且也很难被其它系统所复用。设计模式的一个核心原则就是对紧耦合的系统进行去耦 合，进而形成一个松耦合的系统。达到可复用、易修改、易维护、可扩展的目的。 ( 3 ) 接口原则：封装原则在具体丌发过程中，首先要求抽象出合理的接口。 ( 4 ) 中间对象原则：在系统设计中增加中间对象出于以下两点考虑：在系统中， 对象问存在着紧密的联系，需要通过增加中间对象的方式来实现各对象间的松耦合； 使系统中实现不同接口的对象具有统一的接口，不同的对象可以在应用中灵活替换。 ( 5 ) 条件分支对象化原则：在程序设计中，条件分支语句是常用到的逻辑判断形式。 条件分支语句的使用，可以使系统对不同的情况做出相应的处理。如果系统中处理的情 况过多，在维护或扩展时不仅要理解这些条件语句，还可能要增加新的条件分支，增加 了维护和扩展的难度。恰当的使用设计模式，将需要进行逻辑判断的情况抽象成相应的 接口或抽象类，在运行时通过调用相应的具体处理类来达到与条件分支语句同样的处理 效果，从而将系统中复杂的逻辑判断对象化，进而提高系统的可维护性和扩展性。 ( 6 ) 抽象骨架原则：抽象骨架的思想就是对系统所要实现的具体功能进行抽象，将 对问题的具体处理方法分解到不同的相关操作中，然后按照一定的顺序调用这一系列相 关的操作以实现系统预期的特定功能，抽象骨架的方法可以使类的功能单一化，对具体 类的修改及替换变得灵活易实现。 ( 7 ) 支持变化原则：在系统中对需求容易出现变化的部分进行抽象，通过具体的实 现类处理系统不同的变化分支。 2 2 设计模式与面向对象的软件开发 2 2 1 面向对象设计原则 在面向对象设计过程中，人们总结了许多经验和原则。本文将分别从类、接口、包、 面向对象范式四个方面论述面向对象的设计原则。 ( 1 ) 开放一封闭原则：开放一封闭原则是面向对象设计的核心，软件设计本身所追求 的目标就是封装变化、降低耦合，而开放封闭原则j 下是对这一目标的最直接体现【8 l 。 ( 2 ) 依赖倒置原则：高层次的模块不应该依赖于低层次的模块，它们都应该依赖于 抽象；抽象不应该依赖于具体，细节应该依赖于抽象【8 1 。 ( 3 ) 单一职责原则：单一职责原则强调职责的分离。单一的功能只会有单一的原因 引起【8 1 。 ( 4 ) 迪米特法则：迪米特法则的根本思想是强调类之间的松耦合，如果两个类不必 彼此直接通信，那么两个类就不应当发生直接的相互作用。 ( 5 ) 罩氏代换原则：里氏代换原则是对“开一闭”原则的补充，是对实现抽象化的 遮生丝墓鱼! 缝座鱼星丕丝史的应趔婴窒 具体步骤的规范。 ( 6 ) 接口隔离原则：接口隔离原则是定义专门的接口，不要使用单一的借口。一个 类对另外一个类的依赖应建立在最小接口上。接口属于客户，不要强迫客户使用它们不 用的方法。 ( 7 ) 重用发布等价原则：重用粒度就是发布粒度，一个包的重用粒度和发行粒度一 样大。可以被重用的任何东西都必须能够同时被发布且跟踪。如果一个包中的软件是用 来重用的，那么它就不能再包含与重用无关的相关设计。一个包的内部组成，要么都是 可重用的，要么都不可以重用【7 】。 ( 8 ) 共同封闭原则：共同封闭原则是把相互之问紧密关联的类放在同一包里，包中 所有类对同一性质的变化实现共同封闭【9 l 。 ( 9 ) 共同重用原则：共同重用原则是指一个包中的所有类应该是共同重用的，如果 重用了包中的一个类，就相当于重用了包中的所有类【9 1 。包中的类应该具有共同重用性。 ( 1 0 ) 无环依赖原则：在包的依赖关系图中不应该存在环。无循环依赖原则用于降低 包与包之间的耦合性【1 0 1 。 ( 1 1 ) 稳定依赖原则：稳定依赖原则是指包间的依赖性应该朝着稳定的方向发展。即 易变性的包依赖稳定的包【1 0 1 。 ( 1 2 ) 稳定抽象原则：稳定抽象原则指包的抽象程度应该同其稳定程度一致，即稳定 的包应该是抽象的i l o l 。 2 2 2 设计模式与面向对象的思想结合 将设计模式思想引入到面向对象设计中，进一步完善了面向对象软件开发技术，使 得面向对象的软件开发更加得心应手，这一思路具有很重要的意义。首先，面向对象的 程序设计方法虽然已经得到了广泛的运用，但在实际应用中仍然存在着不足，需要引入 新的思想加以完善【1 1 1 ；其次，在面向对象的程序设计中引入设计模式思想，可以使系统 的相关模块对外提供稳定的接口，这种稳定的接口可以在系统中被广泛的复用。从而使 系统整体的复用性大大提高；再者，设计模式思想的运用，使面向对象的程序设计对“开 放一封闭”原则的遵守更加易于实现，为系统功能的扩展提供了更加有力的支持；最后， 在面向对象的程序设计中应用设计模式思想会大大提高开发效率，也增加了系统的易维 护性。 2 3c 撑n e t 简介 n e t 技术是微软推出的一个全新概念，它是致力于敏捷软件开发、快速应用开发 8 第二章相关理论与技术介纠 和网络透明化的软件开发平台。该平台不但提供了大量的工具和服务，还支持多种应用 程序的开发，如w e b 应用程序、w e b 服务、手机应用等程序。 n e t 开发工具包括v i s u a ls t u d i o n e t 集成丌发坏境和n e t 编程语言。n e t 编程语 言包括v i s u a lb a s i c 、v i s u a lc + + 和v i s u a lc 撑等。c 撑是微软公司推出的一种新的语言， 微软对它的定义是：c # 是一种类型安全的、现代的、简单的、由c 和c h 衍生出来的 面向对象的编程语言，它牢牢根植于c 和c h 之上，并可立即被c 和c + + 开发人员所 熟悉。c 的目的是综合v i s u a lb a s i c 的高生产率和c + + 的行动力。 2 4p o w e rd e s i g n e r 简介 本系统采用p o w e rd e s i g n e r 软件工程技术进行概念数据模型和物理数据模型的建 模工作。p o w e rd e s i g n e r 是s y b a s e 公司推出的一款优秀的软件分析设计工具，几乎包括 了所有的现代软件建模技术。利用p o w e rd e s i g n e r 可以进行数据库模型设计，绘制数据 流程图、用例模型等。更为方便的是使用p o w e rd e s i g n e r 可以方便地生成多种客户端开 发工具的应用程序，例如：c 拌、p o w e r b u i l d e r 、d e l p h i 、v b 等。p o w e rd e s i g n e r 采用直+ 。 观的符号表示，使得数据库的创建更加容易，项目组内的交流和通讯更加标准化，也使 得程序能更加简单地向非技术人员展示数据库和应用的设计。 本系统利用p o w e rd e s i g n e r 软件工程技术创建了概念数据模型( c o n c e p t u a ld a t a m o d e l ，c d m ) 、物理数据模型( p h y s i c a ld a t am o d e l ，p d m ) 和面向对象模型( o r i e n t e d o b j e c tm o d e l ，o o m ) 。 c d m 表现数据库的全部逻辑结构，与任何设计软件或数据储藏结构无关。c d m 的理 论基础是“实体一联系”理论，即“e r 理论。c d m 是一组严格定义的模型元素的集 合，这些模型元素精确的描述了系统的静态特性、动态特性和完整性约束条件，其中包 括数据结构、数据操作和完整性约束三部分。数据结构表达为实体和属性；数据操作表 达为实体中记录的插入、删除、修改、查询等操作；完整性约束表达为数据的自身完整 性约束( 如数据类型、检查、规则等) 和数据的参照完整性约束( 如联系、继承联系等) u 2 1 。 p d m 叙述数据库的物理实现。主要目的是把c d m 中建立的现实世界模型生成特 定的数据库管理系统( d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，d b m s ) 下的脚本。p d m 能够 在特定的d b m s 中建立用于存放信息的数据结构( 如表、约束等) 。p d m 以常用的4 2 种d b m s 理论为基础，为每种d b m s 均建立了扩展名为x d b 的定义文件，用户也可 以根据需要生成新的d b m s 定义文件，这些文件时p d m 生成数据库脚本的语法模板与 语言规范。数据库脚本根据d b m s 的不同而不同，其中包括三类数据库语言：数据定 9 设计模式住临床信息系统中的应用研究 义语言( d a t ad e f i n i t i o nl a n g u a g e ，d d l ) 、数据操纵语言( d a t am a n i p u l a t el a n g u a g e ， d m l ) 和数据库控制语言( d a t ac o n t r o ll a n g u a g e ，d c l ) f 1 2 】。 s y b a s e 公司依据o m g 组织确定的u m l 规范建立自己的分析设计工具。p o w e r d e s i g n e r 能够建立面向对象建模中的用例图、时序图、协作图、类活动图、组件图、对 象图、状态图、活动图、组件图和部署图等9 种o o m 模型。这些模型中的模型元素及 模型元素间的关系所对应的符号都在p o w e rd e s i g n e r l2 5 对应的工具选项板上，因此 用p d l 2 5 绘制这些模型既方便又快捷【1 2 1 。 业务流程模型( b u s i n e s sp r o c e s sm o d e l ，b p m ) 是现实世界中业务逻辑的抽