（计算机应用技术专业论文）高校综合管理信息系统的设计与实现.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 本文对局域网络环境下高校综合管理信息系统的系统分析技术和方法进行了研究 和探索。将u m l 应用于信息系统开发过程中，给出了一种基于u m l 的管理信息系统 需求分析方法，提供了一个信息系统需求分析框架及其应用过程，并对其中关键技术的 实施进行了详细描述：在系统设计中利用u m l 方法进行建模，给出了体系结构设计、 数据库设计等重要环节的设计方法和重点实施步骤。运用以上技术建立了大连大学管理 信息系统的模型，介绍了系统需求分析，设计的整个过程及系统的体系结构，功能模块、 数据库设计以及系统的部署。工程背景是大连市科委重大科技项目“网络环境下基于中 央数据库模式的企、事业单位综合管理信息系统的研究与设计” 文章论述了在政府机关、高等院校等单位局域网络建设完成之后，实现基于网络环 境综合管理信息系统的必要性。管理信息化是提高管理效率，规范管理行为必须的手段， 也是提高管理水平的必要条件。政府机关部门、高等院校等单位内部是由很多单位组成 的，一般包括十几个乃至几十个相对独立的管理部门，比如，一所高校。往往由包括教 务处、学生处、人事处、财务处等职能相对独立的部门组成，由于各部门均具备各自独 立的数据系统，而他们所使用的是同一个数据集合，这就难免造成数据的大量冗余( 如 人事部门的人员档案与教务部门的教师档案) ，又由于各部门对自身数据处理没有限制， 因此，也难免造成数据的不一致。此外，虽然各部门基本具备各自的管理信息系统，但 是一个管理事务的完成往往是多部门、多职能的运行流程联合实现的。管理事务所必 须携带的信息和数据理论上说也是在整个单位流动的，因此，各部门自身管理信息系统 的实现不能说整个单位实现了管理的信息化和数字化。充其量不过是“数据孤岛”而已。 为了解决数据冗余问题、数据不一致问题、数据孤岛问题，这就要求在局域网络环境下， 构建基于中央数据系统的综合性管理信息系统，使各部门的职能依据管理行为的运行 “衔接皂来，管理信息和数据根据管理的需要“流动”起来。 本文结合实际的科研项目开发实践，利用u m l 建模语言，给出了一个网络环境下 高校综合管理信息系统的分析与设计方案。 关键词：管理信息系统；u m l ；用例 大连理工大学硕士学位论文 t h e d e s i g na n dr e a l i z a t i o no fs y n t h e s i z e dc o l l e g em a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m a b s t r a c t 1 1 l i st h e s i sr e s e a r c h e so nt h et e c h n i q u e so fc o l l e g em a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s a n a l y s i si nl a n i te x e r t su m l i n t od e v e l o p i n gp r o c e s so fm i s a n dp u tf o r w a r dam e t h o do f r e q u i r e m e n ta n a l y s i sm e t h o do f m i sw h i c hb a s e do nu m l i tg i v e su sb o t haf r a m ec l a s sa n d i t sa p p l i c a t i o no fm i s sr e q u i r e m e n ta n a l y s i sm e t h o d , a n dt h e nd e s c r i b e st h ei m p l e m e n t a t i o n o f k e yt e c h n i q u e sp a r t i c u l a r l y ：i tu s eu m l i nm o d e l i n gw h e nt h es y s t e mi sd e s i g n e d ，a n dp u t f o r w a r dt h ep r o j e c to ft h es y s t e m sc o n f i g u r a t i o na n dt h ed e s i g no fd a t a b a s e m o r e o v e r ，i ts e t u pt h em i sm o d e lo fd a l i a nu n i v e r s i t y i ti n t r o d u c e st h ew h o l ep r o c e s so ft h es y s t e m s r e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，m c l u d i n gd e s i g na n dt h ed i s p o s i t i o no fc o n f i g u r a t i o n , f u n c t i o n a l m o d u l e s a n dd a t a b a s e 1 1 ”b a c k g r o u n do ft h ep r o j e ai st h ed a l i a ns c i e n c ec o u n c i l s i m p o r t a n ti t e m ：日1 ei n v e s t i g a t i o nm a dd e s i g no fs y n t h e s i z e dm i so fe n t e r p f i 辨b a s e d0 1 1t h e c e n t r a l i z e dd a t a b a s ew i t h i nn e t w o r k t 址st h e s i sd i s c u s s e dt h en e c e s s i t yo ft h ei m p l e m e n to fc e n t r a l i z e dm i sw i t h i nn e t w o r k w h e nt h ee n t e r p r i s eo rc o l l e g e sl a ni sa l r e a d yc o m p l e t e d i ti st h ee s s e n t i a lw a yt oi m p r o v e t h ew o r k i n ge f f i c i e n c ya n ds t a n d a r d i z a t i o n m o s to f t h ee n t e r p r i s e so rc o l l e g e sa r ec o m p o s e d o fag r e a tm a n yd e p a r t m e n t s f o re x a m p l e ，ac o l l e g ei sc o n u n o l l l yc o m p o s e do fe d u c a t i o n a l a d m i n i s t r a t i o nd e p a r t m e n t , s t u d e n t sa f f a i r so f f i c e ，h rd 印a n l l l e 咄f i n a n c i a la f f a i r s d e p a r t m e n t , e t c b e c a u s eo fe a c hd e p a r t m e n th a si t so w nm i sa n dt h ed a t at h e yu s e di st h e s e m e ，t h ew h o l ed a t ai s b e c o m er e d u n d a n c ya n dd i s a c c o r d i n g f u r t h e r m o r e ，t h ew h o l e m a n a g i n gp r o c e s si sc o m p l e t e db ym a n yd e p a r t m e n t s o p e r a t i o n , a n dt h ed a t as t r e a l l li s f l o w i n gt h r o u g ho u tt h ew h o l es y s t e m s ot h ec a s eo f e a c hd e p a r t m e n th a si t so w l lm si sn o t t h er e a l l yo r , i ti so n l yt h e d a t ai s o l a t e du n i t ”t r y i n gt os o l v et h e s ep r o b l e m s 。i tp u tf o r w a r d am e t h o d , t h a ti ss e tu pas y n t h e t i c a l l ym i sw h i c hi sb a s e do nc e n t r a l i z e dd a t a b a s ew i t h i n l a n 1 1 1 i st h e s i si n t e g r a t e sf i l l f i uo fa c t u a ls c i e n t i f i cr e s e a r c hi t e m u s i n gu m lm o d e l i n g l a n g u a g e i tg i v e sad e s i g n i n gp r o j e c to fs y n t h e s i z e dm i so fc o l l e g eb a s e do nt h ec e n t r a l i z e d d a t a b a s ew i t h i nn e t w o r k k e yw o r 山：m i s ；u m 儿：u s ec a s e i l i 独创性说明 作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理 工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料与我一同工作的同志 对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 大连理工大学硕= t 研究生学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位 论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理 工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也 可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 作者签名：壶掏 导师签名 趁2 年月_ l 日 大连理工大学硕士学位论文 引言 ( 1 ) 管理信息系统概述 管理信息系统( m a n g e m e ti n f o r m a t i o ns y s t e m s 简称m i s ) 是一门不断发展的新型 学科，是集管理科学、信息科学、系统科学及计算机科学为一体的综合性学科，研究的 是企业中信息管理活动的全过程，以便有效的管理信息，提供各类管理决策信息，辅助 企业进行现代化管理。 m i s 是综合运用管理科学、系统科学，运筹学、统计学、计算机技术、通讯技术和 其他信息处理技术的新型系统，因此，m i s 系统的应用属于系统工程范畴。 面向高校的管理信息系统服务于高校管理，是一个以计算机为工具，对学校管理信 息进行处理的综合系统，包括学校各类管理信息的采集、存储、修改和使用，以及数据 处理、统计、控制及决策等功能。它能及时准确地反映学校各职能部门的工作及数据的 流转，实现无纸化办公。提供用户浏览、查询、统计等功能，真正意义上实现数据的共 享与一致性，消灭信息冗余。 在高校中引入管理信息系统能够大大提高学校管理人员的工作效率，减轻工作强 度，可实时对所需数据进行查询、汇总、分析，为学校管理层的决策提供有效信息。 管理信息系统的开发作为计算机应用的一个重要分支，其开发平台很大程度上决定 了信息应用系统的价值和生命力。当今计算机网络技术的发展为m i s 提供了广阔的开发 平台。c e r n e t ( 中国教育科研网) 的兴起和校园网的普及，为高校m i s 的发展提供了 良好的网络环境。这种以校园网为平台的高校m i s 成为基于网络环境的高校m i s 。 网络环境下的高校管理信息系统的综合功能主要体现在以下几个方面： 办公自动化、网络化 在高校的管理部门中，办公信息以两种方式流动，一个是上下级之间的信息流，校 长办公室给学院办公室发通知，院办公室再给教师和学生发通知，或者院办公室将教师 和学生的信息进行分类汇总，再统一上报给学校相应的职能部门。另一个是横向信息流， 如人事处将某位教师的工资标准反映给财务处，财务处照此标准核发该教师的工资。信 息流量大且频繁，要提高办公效率，必须改变传统的单机管理模式和本部门的局域网管 理模式，建立全校的自动化办公系统，支持高校各种日常办公自动化，实现网上收发文、 传递领导批示、学校日程安排、公文分发、下达通知、教职工及学生基本信息查询、各 类资料及表格的下载，实现校务公开、网络办公，减轻工作强度，提高工作效率。 对全校的人员、财务、资产实施计算机网络管理，实现信息共享 高校综合管理信息系统的设计与实现 将原来分散在各部门微机上或局域网上的学校人员、财务、资产等数据集中存放， 统一管理，避免出现各部门数据不一致的情况，减少数据冗余。 获取各类统计数据、报表等，为管理决策提供依据 高校管理信息系统一般可分为两层，即事务处理层和共享及分析决策层。事务处理 层指学校各院系及部门的各种事务处理系统，如学生管理系统、教务管理系统等，他们 通过报盘、报表提供有关部门所需的数据。各院系及部门以此数据为支撑，对学校的教 务、人事、财务、资产等进行管理，同时沉淀大量的数据，建立为本部门所需的数据库。 共享及分析决策层建立在事务处理层之上，对事物处理层的数据抽取、综合、归类和抽 象，集成共享和分析所需的数据源，形成全局性、持久性信息，支持全校范围的信息共 享，并利用数学方法和各种信息处理技术，为有关部门和校领导提供分析和决策支持。 提供综合查询系统 在校师生可查询个人相关信息，如学生可网上查询课程安排、考试成绩、奖惩资料、 图书借阅资料等一系列信息，极大的方便了师生。学校的信息除了面向校内服务。还可 以面向全国乃至世界。 ( 2 ) 高校管理信息系统的发展现状 高校管理信息系统的发展阶段 基于网络的管理信息系统的产生既是管理技术自身发展的需要，也是顺应网络应用 的不断发展而发展的必然趋势。通过网络环境，能够增强管理信息系统的有效性，解决 管理信息系统的地域问题，降低项目的成本。基于浏览器服务器，s ) 模式的m i s 系统， 已成为国内外管理信息系统发展的一个主要方向。 我国的信息资源建设水平比较落后，高校m i s 系统的建设始于上个世纪7 0 年代末， 经历了如下几个阶段： 第一阶段：上世纪7 0 年代为启蒙与实验阶段。主要形式是与国外公司联合举办展 览会、研讨会、技术座谈会等；不同程度地应用某些办公设备：应用汉字信息处理技术； 有关应用软件在局部范围内获得实际应用；进行单项的业务管理系统开发。 第二阶段：1 9 8 6 1 9 9 2 年期间为开创和见效期。在此阶段，微机性价比不断提升， 个别高校开始建设局域网并取得较好的管理效益。其特点是技术日趋成熟，高校办公人 员或管理人员在思想认识上发生根本性交化，信息化工作被提到高校工作的议事b 程。 办公自动化系统建设的有关标准和规范也相应出台。系统建设的规范化、标准化开始起 步。 大连理工大学硕士学位论文 第三阶段：1 9 9 3 年至今的集成发展阶段。出现了性价比更高的微机系统，高性能的 工作站、网络服务并应用于高教领域，网络技术和产品日新月异，校园网络建设进展十 分明显。各区域、行业、领域乃至国家级的信息系统相继建成并投入使用，资金投入有 较大改观。 高校管理信息系统存在的问题 经过调查发现，现有的高校管理信息系统的应用效率和水平不高，主要存在以下问 题： 数据调用不方便：因建设标准不统一，各部门之间的信息共享性差，无法进行正常 的数据交换，存在信息“鸿沟”。 形成信息孤岛，存在严重的封闭性：由于m i s 大多按部门业务开发，注重的是部门 内部的信息资源处理，只能对内部信息进行搜集、处理与检索，从而形成了一个个“信 息孤岛”。难以与外界沟通。 忽视了人的作用：多数系统过多地考虑了信息处理，对组织的结构和各级管理人员 的决策行为缺乏深入研究，忽视了人在管理中不可替代的作用。 ( 3 ) 课题的背景、目的和意义 背景 近年来，校园网络取得很大的发展，中国教育科研网( c e 鼢姬t ) 已经投入运营， 高校校园网的应用已进入普及阶段。高校正朝着“信息化大学”的目标迈进，而高校管 理信息系统的建设是高校教育信息化的一项重要组成部分。 大连大学在校园网络建设完成、投入使用以后，就考虑到要基于网络环境，实现学 校管理工作的信息化和数字化，从雨实现管理的规范化和高效率。这其中最为重要的就 是建立基于网络环境的综合管理信息系统，利用现代化的手段提高教学质量和管理水 平。 在校园局域网络建设之前，很多部门都已经具备了针对本部门的、单机版的管理信 息系统。比如：人事处的人事档案管理系统、设备资产处的管理系统、学生处的学生档 案管理系统等等。这些系统虽然在本部门的管理工作中发挥了很大的的作用，但是，它 们所覆盖的只是一个职能部门，其数据信息也只是本部门独享且具备全部的修改权限 然而一个完整的管理事务往往是多部门、多个职能的运行流程联合实现的，不能由此就 说学校整体上实现了管理信息化，因为部门之间职能的衔接和数据交换仍然是原始的手 工作业方式。必须利用校园网络环境构筑数据中心，基于数据中心，依据学校整体管理 流以及由此而产生的数据流构建覆盖全校的管理平台，从而真正实现数据的共享以及管 理的数字化和信息化，这就是本课题的背景。 高校综合管理信息系统的设计与实现 研究目的 利用管理学和信息管理学的原理与技术，构造针对具备局域网络环境的大中型企、 事业单位的管理信息化结构框架，研究一种能够覆盖整个单位的一般性的管理流程和数 据流程模型，研究绘制基于职能运行进程的数据流图以及相关数据字典的算法，从而科 学的解决网络环境下大型管理信息系统建设过程中“需求分析”这一瓶颈问题。 提出数据类别的划分、数据使用频度以及数据共享范围等决定系统设计的参数提取 和表示的数学模型，利用大型数据库组织技术以及数据库关联技术设计出多数据库结构 的中央数据库系统结构框架并根据此系统结构框架提出合理的服务器群的技术解决方 案，形成数据中心。中央数据库没有任何冗余字段，每一个字段都有严格的处理权限。 这就从根本上消灭了数据冗余从而彻底消灭了数据不一致，实现了真正意义上的数据共 享。 基于这样的数据体系结构，利用管理信息系统分析与设计的原理和方法，提出系统 总体设计结构模型和软件系统结构模型。 利用上述研究得到的成果，完成大连大学网络环境下基于中央数据库模式的综合管 理信息系统的开发，并以此作为本项目的一个应用案例。 意义 企、事业单位的数字化环境和信息化管理是提高管理科学化水平和提升整体功能从 而提高效率和效益的必然途径和必要条件。利用网络与计算机技术，不仅可以大幅度提 高管理效率，规范管理行为以及提高管理水平，而且能够充分挖掘资源，提高资源利用 率从而促进学校的快速发展。要实现这些，就必须有一个能够覆盖整个局域网络环境整 体运转起来的综合管理信息系统。而不是目前普遍存在的各部门管理信息系统各自独立 的“数据孤岛”林立的局面。因此，本项目最根本的意义就在于利用中央数据库系统的研 究与设计，彻底消灭信息孤岛，彻底消灭信息冗余，彻底消灭数据不一致，真正实现数 据共享，真正实现管理信息的规范化和科学化。 f 4 ) 论文主要内容及创新点 本论文的主要工作为研讨如何掌握在分析阶段用用例图描述系统的功能结构，用类 图描述系统中类及类之问的关系，用顺序图、活动图等描述系统的行为特性等，提出一 个比较适合基于网络的高校综合管理信息系统开发的建模过程。最后总结了所解决的问 题，并展望了软件建模方法的发展趋势及基于u m l 的应用与面向对象建模的优点。 主要分为以下几个阶段： 大连理工大学硕士学位论文 阅读参考文献，了解u m l 在信息系统开发中的使用情况，学习使用c a s e 工具 r a t i o n a lr o s e2 0 0 3 。 参与项目开发，对项目进行分析，对系统进行需求分析与描述。完成需求分析 描述文档，其中包括各部门管理机构设置、职能结构描述、职能管理流程、数据结构描 述与数据流。并以统一的格式表述了每一个部门与校内其他部门以及校外机关和单位职 能的相互衔接关系；绘制各部门职能相互衔接关系的“大连大学管理流程示意图”。最 后利用表格的形式描述了校外机关、单位与学校各部门职能的相互“调用”或“启动” 关系。 应用第二阶段的结果对项目进行分析，进行系统建模、完成对系统的分析与设 计。在系统需求描述的基础上建立系统的用例模型，以便准确表达系统的功能需求，进 而分别建立系统的静态模型和动态模型。 总结经验，对第一阶段的研究结果进行修改和完善。同时，对u m l 在数据库设 计中的应用进行分析和总结，总结归纳出设计步骤和类图到数据库表的一些转化规则。 整理相关资料，撰写论文。 ( 5 ) 论文结构 本论文共分六部分。各部分内容安排如下： 绪论介绍了论文的研究背景与意义、主要工作及论文的结构安排。 第一章统一建模语言u m l 及其建模工具和面向对象方法。重点介绍了u m l 的概 念、历史和构成，简要介绍了u m l 的一些建模工具。最后介绍了在本课题中使用的c a s e 工具r a t i o n a lr o s e2 0 0 3 。 第二章利用u m l 对高校管理信息系统进行系统分析。提出具体的分析方法和模型 建立步骤。 第三章数据库的分析设计。介绍了数据库的建模原理与设计步骤以及数据库关系 模型的优化。 第四章详细讲述了利用l r m l 进行大连大学学生管理信息系统的分析与设计，这是 本文的主要部分，是对前几章知识的综合运用。 结论对本文工作做了总结，并对未来的研究方向作了展望。 高校综合管理信息系统的设计与实现 1 u m l 与面向对象的软件工程方法 1 1 面向对象方法 面向对象方法是近年来蓬勃发展起来、并获得广泛应用的一种设计方法，其发展是 从面向对象的程序设计语言开始的，随后逐渐形成了面向对象的软件工程方法。面向对 象方法已成为当今软件领域的主流技术。 面向对象的软件工程方法是面向对象方法在软件工程领域的全面应用，包括面向对 象的分析、面向对象的设计等主要内容。 面向对象的分析( o o a ) 采用从特殊到一般的归纳方法，对现实世界中的实体进行分 类，区分对象及其属性，整理对象及其组成部分，并划分成不同的对象类，从而得到现 实系统中的对象及其关系，进而分析并掌握系统运行的规律。o o a 的重点是使用面向 对象的观点解决现实世界模型的建立问题，o o a 是利用从问题域中抽象出的类和对象 来研究系统实际需求的一种分析方法。一般包括：问题域分析、发现和定义对象类、识 别对象的外部联系、建立系统的静态模型以及建立系统的动态行为模型。 面向对象的设计( o o d ) 在系统分析的成果上进行，采用从一般到特殊的演绎方法。 着重研究系统的软件实现问题，是一种设计方法。其基本过程一般包括设计对象和类、 设计系统结构、设计问题领域子系统、设计人机交互子系统、设计数据管理子系统以及 设计任务管理子系统。 1 2 u m l 标准建模语言 1 2 1u m l 概述 u m l 标准建模语言是系统开发中一种普遍适用的、统一的、功能强大的图形建模 语言。目前已经获得了工业界、科技界和应用界的广泛支持，成为可视化建模语言事实 上的工业标准。它的主要作用是帮助用户对软件系统进行面向对象的描述和建模，可以 描述整个软件开发过程从需求分析到实现和测试的全过程。u m l 可创建系统的静态结 构和动态行为结构等多种结构模型。具有可扩展性和通用性，适合为各种多变的系统建 模【i l 。 。 u m l 作为一种强大的图形化建模语言，是理想的需求描述和建模分析工具，它对 信息系统大规模的、复杂的、不断变化的用户需求有着很强的控制力；为解决人员交流 和通信障碍提供了有利的工具。 大连理工大学硕士学位论文 u m l 是一种语言，它不提供任何方法。人们可以采用各种方法来使用u m l ，而无 论方法如何变化，其基础都是u m l 的图，这也是u m l 的最终用途为不同领域的 人们提供统一的交流标准。 ( 1 ) u m l 的优点： 统一标准 u m l 融合了当前一些流行的面向对象开发方法的主要概念和技术，成为一种面向 对象的标准化的统一建模语言，结束了以往各种方法的建模语言不一致的差别。 u m l 提供了标准的面向对象的模型元素的定义和表示法，以及对模型表示法的规 定，使得对系统的建模有章可循，有标准的语言工具可用，有利于保质保量地建立起软 件系统模型。是一种国际统一的标准表示方法【2 】。 面向对象 u m l 支持面向对象技术的主要概念。u m l 提供了一批基本的模型元素的表示图形， 能简洁明了的表达面向对象的各种概念和模型元素。 可视化、表示能力强大 u m l 是一种图形化语言，采用图来描述系统的建模，系统的逻辑模型或实现模型 都能用u m l 的模型图形清晰的表示。u m l 不只是一堆图形符号，在每一个u m l 的图 形表示符号背后，都有良好定义的语义。有利于用户、开发人员、设计人员之问的交流。 u m l 还可以处理与软件的说明和文档有关的问题，包括需求说明、体系结构、设 计、源代码、项目计划、测试、原型、发布等。 u m l 提供了语言的扩展机制，用户可根据需要增加定义自己的构造型、标记值和 约束等。 u m l 强大的表示能力使它能够用于各种复杂类型的软件系统的建模。 独立于过程 u m l 是系统建模语言，与具体的方法和过程无关，具有通用性。且支持模式，框 架和构件等分析和设计中的新思想和新方法。 ( 2 ) u m l 的缺点： u m l 缺乏过程指导，它只是种建模语言而非建模方法。 作为标准的建模语言，在具有丰富的表达能力的同时，其复杂性和庞大是不可 避免的。 高校综合管理信息系统的设计与实现 1 2 2l i m l 的组成 u l v l l 用来描述模型的内容有三种，分别是事物、关系、图。事物是模型中的重要 抽象；关系将这些事物连接起来；而图则将事物的组合分组。图1 1 描述了u m l 的组 成情况。 图1 1u m l 的组成 f i g 1 1c o m p o s i n go f u m l ( 1 ) u m l 中的事物 u m l 中的事物包括结构事物、行为事物、组织事物和辅助事物p 】。 结构事物主要包括七种，分别是类、接口、协作、用例、活动类、组件和节点 类是具有相同属性、方法、语义和关系的一组对象的集合。在u m l 图中通常用一 个矩形来表示【4 】。 接口是指类或组件所提供的、可以完成特定功能的一组操作的集合。它描述了类或 组件的对外的、可见的动作。一个类通常实现一个或多个接口在u m l 图中，接口通 常用一个圆形来表示。 协作定义了交互的操作，表示一些角色和其他元素一起工作，提供一些合作的动作 在u m l 图中通常用一个虚线椭圆来表示。 用例定义了系统执行的一组操作，对特定的用户产生可以观察的结果。在u l v l l 图 中通常用一个实现椭圆来表示。 大连理工大学硕士学位论文 活动类是对拥有线程并可发起控制活动的对象的抽象。在u m l 图中的表示方法用 一个矩形，外框使用租线。 组件是物理上可替换的，实现了一个或多个接口的系统元素。 节点是一个物理元素，它在运行时存在，代表一个可计算的资源，在u m l 图中用 一个立方体来表示。 行为事物主要有两种：交互和状态机。 在u m l 图中，交互的消息通常画成带箭头的直线，而状态机是对象的一个或多个 状态的集合，通常用一个圆角矩形来表示。 组织事物是u m l 模型中负责分组的部分，可以把它看作一个个的盒子，每个盒子 里面的对象关系相对复杂，而盒子与盒子之间的关系相对简单。组织事物只有一种，称 为包。 包是一种有组织地将一系列元素分组的机制。通常表示为一个类似文件夹的符号。 辅助事物也称注释事物，属于这一类的只有注释。一般表示为折起一角的矩形。 注释就是u m l 模型的解释部分。 ( 2 ) 关系 关联关系是一种结构化的关系，指一种对象和另一种对象有联系，用一条带箭头的 实线表示，表示该关联在某方向被使用。 依赖关系的定义：对于两个对象x 、y ，如果对象x 发生变化，可能会引起对另一 个对象y 的变化，则称y 依赖于x 。通常用一条带箭头的虚线来表示。 u m l 中的泛化关系定义了一般元素和特殊元素之间的分类关系，用一条带有空心 箭头的实线来表示。 实现关系将一种模型元素与另一种模型元素连接起来，其中接口只是行为的说明而 不是结构或者实现。真正的实现由前一个模型元素来完成。般用一条带有空心箭头的 虚线来表示。 ( 3 ) 视图 u m l 是用来描述模型的，用模型来描述系统的结构或静态特征、以及彳亍为或动态 特征。从不同的视角为系统构架建模，形成系统的不同视图。 视图是表达系统的某一方面特征的u m l 建模元素的子集，由多个图构成，是在某 一个抽象层上对系统的抽象表示。 用例视图：强调从用户的角度看到的或需要的系统功能，是被称为参与者的外 部用户所能观察到的系统功能的模型图。 静态视图：展现系统的静态或结构组成及特征。 一9 一 高校综合管理信息系统的设计与实现 动态视图：体现了系统的动态或行为特征。 组件视图：体现了系统的结构和行为特征。 配置视图：体现了系统实现环境的结构和行为特征。 ( 4 ) 图 视图是由图组成的。为了能支持从不同角度考察系统，标准建模语言u m l 定义了 九种模型图，主要分为静态图和动态图两类： 静态图包括用例图、类图、对象图、组件图和配置图。 用例图：着重于从用户角度描述系统需要提供哪些功能，并指出各功能的操作者是 谁。它将系统功能划分为对活动者具有意义的事务，这些功能片称为用例。用例通过系 统与一个或多个活动者之间的系列消息描述了与活动者的交互。其活动者包括人员、 其他的计算机系统和进程。活动者用一个个小人表示，活动者的名字标在这个小人的下 方用例用一个椭圆表示，用例的名字标在椭圆中或下方，用实线与同自身通信的活动 者相连接。建立用例图的目的是列举活动者和用例，显示活动者在每个用例中的参与情 况。 类图：只要用来描述系统中各种类之间的静态结构，展现了一组类、接口和协作及 它们之间的关系。类之间的各种不同联系都可以用类图描述。它适用于软件开发的各个 阶段 对象图：展示了一组对象及它们间的关系，是对类图的一种实例化。一张对象图表 示的是与其对应的类图的一个具体实例。利用对象图可以通过具体的实例分析，更深刻 的了解复杂系统的类图所表示的丰富内涵。 组件图：又称构件图，描述了一组组件之间的组织和依赖。用于对源代码、可执行 的发布、物理数据库和可调整的系统迸行建模。 配置图；展现系统中硬件和软件的物理配置情况和系统体系结构。它描述系统硬件 的物理拓扑结构( 包括网络布局和组件在网络上的位置) ，以及在此结构上执行的软件。 在配置图中，用节点表示实际的物理设备，并根据它们之阅的连接关系，将相应的节点 连接起来，说明其连接方式。在各节点内部，说明分配给该节点上运行的可执行构件或 对象，从而说明哪些软件单元被分配在哪些节点上运行。 通过对这些图的综合运用来刻画一个系统的全貌。u m l 还提供了一些通用机制， 包括对模型元素的语义定义、内容描述、附加注释以及语言的扩展机制等。 动态图包括时序图、协作图，状态图和活动图。 大连理工大学硕士学位论文 时序图：描述了几个对象之问的动态协作关系，直观的展示了对象之间传递消息的 时间顺序，反映了对象之间的一次特定的交互过程，即在系统执行过程中某个特定时刻 所发生的事情。顺序图由一组对象构成，每个对象分别带有一条竖线，成为对象的生命 线，它代表时间轴，时间沿竖线向下延伸。顺序图描述了这些对象随着时间的推移相互 之间交换消息的过程。消息用从一条垂直的对象生命线指向另一个对象生命线的水平消 息箭头表示。 协作图：与顺序图相似，协作图也是用来描述系统中对象之间的动态协作关系。它 更强调收发消息对象的组织结构，而不专门突出这些消息发送的时间顺序。并按组织结 构对控制流建模。 状态图：展示了一个特定对象的所有可能状态以及由于某些事件发生而引起的状态 间的转移。圆角矩形表示状态，箭头表示状态的转移，而转移旁边标出的是所发生的事 件。一个状态图描述了一个状态机，可用它来描述用例实例的生命周期。 活动图：展示了系统中各种活动的执行顺序，通常用来描述一个操作中所要进行的 各项活动的执行流程。也被用来描述一个用例的处理流程，或者某种交互流程。当一个 活动执行完毕之后，控制将沿着控制转移箭头转向下一个活动【5 】。 表1 1e | l i l 的视图和图 t a b 1 1v i e w sa n dd i a 伊锄so f u 札 表1 1 列出了u m l 的视图和视图所包括的图以及与每种图有关的主要概念。 u m l 有两套建模机制：静态建模机制和动态建模机制。静态建模机制包括用例图、 类图、对象图、包、组件图和配置图。动态建模机制包括消息、状态图、时序图、协作 图、活动图。 高校综合管理信息系统的设计与实现 u m l 标准建模语言有诸多优点，它的图形符号为系统分析、开发提供了多种图形 表示，其有机的结合使得分析、构造一致的系统成为可能。但是u m l 也有缺点，它只 是一种建模语言而非方法，它并没有定义一个指导过程。 在本系统的设计与开发中，我们采用基于u m l 的面向对象的开发方法。 1 2 3u m l 的建模工具 u m l 的建模工具主要有以下几种： ( 1 ) m i c r o s o f tv i s i o ：v i s i op r o f e s s i o n a l2 0 0 0 开始提供内建的u m l 支持。 ( 2 ) r a t i o n a lr o s e ：使用业界标准的统一建模语言u m l 进行图形构件建模和开发的 工具。 ( 3 ) m a g i c d r a w ：一个基于j a v a 的廉价u m l 建模工具。 ( 4 ) t o g e t h e r ：与c ，c + + 和j a v a 联系密切，支持u m l 建模。 ( 5 ) s y s t e ma r c h i t e c t 一个很受欢迎的高端u m l 建模工具，支持双向工程。 其中r a t i o n a l 公司推出的r a t i o n a lr o s e 是目前最好的基于u m l 的建模工具之一 在本系统的开发过程中，我选择使用r a t i o n a lr o s e 2 0 0 3 来进行建模。它把u m l 和谐的 集成到了面向对象的软件开发中。不论是在系统需求阶段，还是在对象的分析与设计、 软件的实现与测试阶段，它都提供了清晰的u m l 表达方法和完善的工具，方便建立起 相应的软件模型。 r a t i o n a lr o s e 是分析和设计软件系统的强大的可视化工具。可以先为系统建模再编 写代码，从而一开始就保证系统结构的合理性，同时也保证了整个开发过程的连贯性。 利用模型可以更方便的捕获设计陷阱，从而以较低的成本修正这些缺陷。 r a t i o n a lr o s e 支持业务模型，帮助了解系统的业务，有助于系统分析。可以先设计 使用案例和用例图，显示系统的功能，也可以用交互图显示对象间如何配合，提供所需 功能。类图可以显示系统中的对象及其相互关系。组件图可以演示类如何映射到实现组 件最后，配置图可以显示系统的网络设计嘲。 它具有良好的设计界面，可以生成现在流行的各种编程语言对应的代码和数据框 架，如j a v a ，c + + 等。同时也可以用来进行数据库的设计与建模，可以支持d b 2 、 m i c r o s o f ts q ls e r v e r 、o r a c l e 等多种d b m s 类型，创建相应的数据库容器，在其中创建 表与视图。进行字段、索引、触发器、限制与关联的设置，最后产生相应的物理数据库， 得到对应的s q l 或d d l 文件。 大连理工大学硕士学位论文 1 3 系统的建模过程 从应用的角度看，当采用面向对象技术设计系统时，首先描述需求，第二步是根据 需求建立系统的静态模型，以构造系统的结构。第三步描述系统的行为。前两步建立的 都是静态模型，包括用例图、类图、对象图、组建图和配置图等，属于u m l 的静态建 模机制。第三步所建的模型包括状态图、活动图、顺序图和合作图等，是u m l 的动态 建模机制。u m l 标准建模语言适用于系统开发的不同阶段，从需求规格描述直至系统 完成后的测试和维护1 7 。 本系统的建模过程如下： ( 1 ) 需求分析 在了解用户需求的基础上，提出系统需求描述文档。其中包括各部门管理机构设置、 职能结构描述、职能管理流程、数据结构描述与数据流。以统一的格式表述每个部门与 校内其他部门以及校外机关和单位职能的相互衔接关系：绘制各部门职能相互衔接关系 的管理流程示意图。最后利用表格的形式描述校外机关、单位与学校各部门职能的相互 “调用”或“启动”关系。提取出各个部门的关于部门流入数据表和流出数据表。归纳 出每一个部门与校内其他部门以及校外机关和单位的相互数据连接关系。其中“入口列 表”描述了学校各部门职能被校外机关、单位“调用”或者“启动”，“出口列表”用 以描述学校各部门对校外机关和单位职能的“调用”或者“启动”。 ( 2 ) 过程分析 通过分析，识别出系统的参与者以及所有用例，并使用建模工具画出系统的用例图。 作为大型的综合管理系统，将诸多的用例整合为包，画出系统相应的用例包图并构建用 例模型。 用例模型是需求分析的直接产物，它从用户的角度描述该系统应实现的功能，由一 系列的用例和角色构成。利用用例模型可以有效地界定系统范围及其行为，并为用户及 开发人员认同。 ( 3 ) 具体的u m l 建模 通过类图、构件图表现类之间的静态关系，并使用顺序图、状态图描述类之问的交 互以及对象的状态变化 8 1 。主要包括下列活动： 发现对象和类 类是具有相似结构、行为和关系的一组对象的描述符，一般可以通过用例来进行识 别。一共有三种类，分别为边界类、实体类和控制类。其中边界类位于系统与外界的交 界处，如窗体、对话框、报表、与外部系统或设备进行交互的类等等。实体类保存永久 信息，是现实中的实体在系统中的对象表示，最终可映射为数据库中的表和字段。控制 高校综合管理信息系统的设计与实现 类协调其他类工作和控制总体逻辑流程，一般每个用例有一个控制类来向其他类发送消 息。 定义类的属性和操作 结合分析用例的详细描述，参照实际情况，确定各个类的静态属性和动态操作。 确定类之间的关系、描述类图 在确定了类之后，需要对用例进行进一步分析，弄清类与类、对象与对象之间的关 系，描述出系统类图。 确定对象之间的交互、描述交互图 分析对象的状态变化、描述状态图 进行迭代 最后利用t o o l s 菜单中的“c h e e k m o d e l ”选项检查模型的正确性，按照消息框中显 示的错误信息更正模型中的错误。验证模型无误后，根据模型生成相应的程序代码框架， 可以选择v c + + 、j a v a 、v b 等多种程序代码。并对代码框架进行填充和完善，从而完成 代码的编写工作；形成完整的代码。 系统的建模流程如图1 2 所示【9 】。 大连理工大学硕士学位论文 图1 2 系统的建模流程图 f i g ，1 2 m o d e l i n gf l o wd i a g r a mo f t h es y s t e m 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 所需的类和对象。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要的分析模型和详细说明【1 0 - 1 1 。 高校综合管理信息系统的设计与实现 分析阶段的主要活动是： ( 1 ) 发现对象； ( 2 ) 为对象分类： ( 3 ) 确定类的属性和操作； ( 4 ) 确定类之间的关系； ( 5 ) 确定对象之间的交互； ( 6 ) 确定对象的状态变化。 分析得到的成果包括： ( 1 ) 静态模型：类图，对象图： ( 2 ) 动态模型：顺序图，协作图，状态图，活动图。 由此得到系统的逻辑设计模型，由这些模型可进行数据库的设计，进而得到系统的 物理模型和数据库模型。最终导出具体的程序代码框架，以方便下一步的代码编写工作， 使整个系统的分析与设计到最后的实现过程紧密衔接，一气呵成。利用r o s e 工具的逆 向工程，可使代码与系统模型进行同步，这样在需求产生变动或代码框架修改以后就可 以相应同步更改系统的模型，使其在内容上达到一致。 大连理工大学硕士学位论文 2 高校管理信息系统分析 2 1 系统需求描述 需求是软件实现之源。需求是一个非常关键的步骤，它的好坏直接决定了软件开发 的成败。由于本系统规模庞大、功能复杂，且要求各部门及职能相互衔接，实现数据相 互共享，且一个具体的管理事务所携带的数据和信息将在各相关部门间进行流转，因此 准确、快捷的获得并提取全校各职能部门、院系用