（计算机应用技术专业论文）校园网信息平台的设计与实现.pdf

中文摘要 随着网络和信息技术的普遍应用和快速发展，校园网络已经成为推进学校教 学发展的重要技术手段。校园网络信息平台的建设和改进可以加快学校信息化的 进程，改善学校的信息环境，提高信息管理水平和工作效率。论文介绍了作者参 与设计和实现的一个基于w e b 技术的校园网信息平台。该平台的建成能改善教 学信息的管理，提高教学资源利用率，并能加强校园网的管理。 该系统使用了面向结构和面向对象两种软件设计方法；使用统一建模语言 ( u m l ) 进行需求分析，并用用例图、类图等形式给出了系统组成及各部分的 关系。论文还对系统开发中使用的开发方法、开发技术、开发工具，以及开发过 程和最后的结果进行了详细说明。 目前我们实现的校园网信息平台系统在软件结构上采用b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 的系统模式和a s p 技术，系统开发运用了j a v a s c r i p t 和v b s c r i p t 脚本语言，后 台数据库选用m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 0 。该系统由如下功能模块组成：网站信 息管理、网站公告、网站系统管理、专题管理和其他功能。该系统自投入使用后， 一直运行正常和稳定。 关键词：校园网信息平台、面向对象设计、u m l 、a s p 、b s a b s t r a c t a st h ew i d e l ya p p l i c a t i o na n df l e e t l yd e v e l o p i n go fn e t w o r ka n di n f o r m a t i o n t e c h n o l o g y ，c a m p u sn e t w o r kh a sb e e nb e c o m et h ei m p o r t a n tm e a n so fd e v e l o p i n g c o l l e g ee d u c a t i o n s t h eb u i l d i n ga n di m p r o v i n go fc a m p u sn e t w o r ki n f o r m a t i o n p l a t f o r mc a l ls p e e du pt h ec o u r s eo fc a m p u si n f o r m a t i o n ，a n di m p r o v et h ec a m p u s i n f o r m a t i o nc i r c u m s t a n c e ，r a i s ei n f o r m a t i o nm a n a g i n gl e v e la n dw o r ke f f i c i e n c y t h i s p a p e ri n t r o d u c e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fac a m p u sn e t w o r ki n f o r m a t i o n p l a t f o r m p a r t i c i p a t e db yt h ea u t h o r t h i sp l a t f o r mc a ni m p r o v ee d u c a t i o ni n f o r m a t i o n sm a n a g e m e n t ，s t r e n g t h e nn e t w o r k m a n a g e m e n ta n dm a k ef u l lu s eo ft e a c h i n g r e s o u r c e b o t hs t r u c t u r e - - o r i e n t e da n do b j e c t - o r i e n t e dd e s i g nm e t h o d sw e r eu s e di n t h i s s y s t e m ；t h er e q u i r e m e n ta n a l y s i sw a sd o n eb yu s i n gu m l ；t h es y s t e mc o m p o n e n t s a n dt h e i rr e l a t i o n s h i pw e r ea l s og i v e ni nt h et e r m so fu m l sc a s ec h a r t sa n dc l a s s c h a r t s t h et e c h n i q u e sa n dm e t h o d su s e di nt h ed e v e l o p m e n ta n dt h ep r o c e s sa n d r e s u l t so ft h ed e v e l o p m e n tw e r ea l s od e m o n s t r a t e di nt h ep a p e r n o w a d a y s ，t h es o f t w a r ef r a m e w o r ko ft h ec a m p u sn e t w o r ki n f o r m a t i o np l a t f o r m w a sb a s e do nb s ( b r o w s e r s e r v e r ) m o d e ，a n da s pt e c h n i q u e sw e r ea d o p t e d ；a n dw e a l s oa d o p t e dj a v a s c r i p ta n dv b s c r i p tl a n g u a g ei ns y s t e mi m p l e m e n t a t i o n s ；m i c r o s o f t s q l s e r v e r 2 0 0 0w a su s e da sb a c k g r o u n dd a t a b a s e t h es y s t e m sw a sc o n s i s t e do f f o l l o w i n g f u n c t i o nm o d u l e s ：w e bs i t ei n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t 、 w e bs i t e a d v e r t i s e m e n t s 、w e bs i t em a n a g e m e n t 、s p e c i a li s s u e sm a n a g e m e n ta n do t h e rf u n c t i o n s a f t e rr u n n i n gt h es y s t e m s ，t h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e mh a sb e e nb e i n gs t a b l ea n d n o r m a l k e yw o r d s ： c a m p u sn e t w o r ki n f o r m a t i o np l a t f o r m 、o b j e c t o r i e n t e dd e s i g n 、 u m l 、a s p 、b s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除i 文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰罩过的研究成果，也不鸟令为获得苤叠苤堂或其他教育机构的学位或诞 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 一 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者躲。绚边签字吼哆未j 月乡矿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权鑫注盘堂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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：多良欠l 导师签名： 签字日期： p 7 年月乡矿日 球磅 婵醐：罗肜阳。 第一章引言 第一章引言 信息技术的发展伴随着国际竞争重点的战略转移，将人类社会不可逆转地推 进到知识经济时代。网络技术和数据库技术的飞跃发展，全球的信息技术已经进 入了一个空前发展的新时期，为信息系统的理论和实践在新的技术背景下产生突 破提供了很好的契机。 2 1 世纪的教育必须重视信息技术对教育的影响和作用，我国近年来也十分 重视教育信息化特别是在“面向2 1 世纪教育振兴行动计划”中着重强调了利用 信息技术推进教育改革。 1 1 课题的研究背景 随着知识经济时代的到来，信息化具有重要的意义和价值。为了改善学校的 信息环境，提高信息管理水平和工作效率，加强对教育教学信息的管理，校园网 已经成为学校建设中不可缺少的一个重要组成部分。 如何快速高效地开发一套适用的校园信息管理系统所应具备的体系结构和 功能特性、安全高效等问题，成为校园信息管理系统分析与设计的迫切需要和重 点研究内容，对校园信息管理系统的开发、实施也具有重要的现实意义和价值。 在新的形势下，校园信息管理系统呈现出新的特点：一方面，在目前教育教 学信息管理、实施及网络环境的实际需求下，校园信息管理系统大多要求采用多 种安全认证体系，使得用户可在多地域、任意时间段以不同身份来访问信息系统 中的数据，大大提高了系统安全性和数据共享能力方面的要求；另一方面，由于 传统的c l i e n t s e r v e r ( 简称c s ) 网络应用系统模式在开放性与信息的发布、交流 等方面存在很大的局限性，现在b r o w s e r s e r v e r ( 简称b s ) 网络结构模式作为 传统c s 模式的扩展，为我们的信息化建设提供了崭新的技米手段。由于采用了 先进的和开放标准的网络技术，极大地提高了系统的可移植性和可扩展性，b s 模式软件体系结构成为趋势。 校园网信息平台满足了学校教育、教学、行政管理的信息需求，使得计算机 时代的信息管理变得更加人性化和多样化。数据库技术的引入也提高了信息的规 范化程度。随着信息化、网络化水平的提高，它将使传统的学校信息发布和管理 发生巨大的变化。校园信息管理系统的使用不仅是实际工作中急需的，而且校园 信息管理系统的实施也为促进学校资源整合和学校管理工作的科学化、规范化、 信息化、减员增效的顺利实行提供了有力的支持。鉴于以上原因，我选择了“校 园网信息平台”这一课题，作为我的毕业设计。 第一章引言 1 2 课题完成的主要工作 针对本课题的研究目的，主要进行以下几方面的工作： 1 分析开发方法，对系统开发过程中面向结构和面向对象两种软件开发方 法进行了比较分析并加以综合使用。 2 使用了统一建模语言( u 池) ，进行了系统的需求分析、给出了相关的 用例图和类图等图。 3 完成了校园网信息平台的总体结构设计和数据库设计；完成了校园网信 息平台具体设计和实现。 4 研究和分析校园网信息平台使用中可能会出现的安全问题及对策。 1 3 论文的组织结构 本文通过六个章节的阐述，说明在校园网信息平台建设中所采用的方法、手 段和实现过程。 第一章引言部分是对全文的提纲挈领，介绍了课题的研究背景，论文完成的 主要工作以及文章的总体结构。通过对这几个部分的阐述，简单明晰的说明本文 采用的开发方法、开发技术和开发工具，以及具体的开发过程和最后的结果。同 时对全文做了一个较为全面的概括。 第二章介绍了系统开发过程中对面向结构和面向对象两种软件开发方法的 比较与综合使用，并介绍了其他软件开发方法，了解统一建模语言( u m l ) ，并 应用u m l 进行系统分析。 第三章系统的开发必须考虑其实际运行环境，也就是开发者的现有可利用资 源：用户的软、硬件条件和可承受的系统运行成本。本章介绍了与信息平台开发 和使用相关的技术手段和开发工具，例如c s 、b s 、a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 、 m i c r o s o f ts q l s e r v e r 2 0 0 0 、v b s c r i p t ( j a v a s c f i p t ) 等内容。 第四章从系统的需求分析、开发目标入手介绍了校园网信息平台具体的设 计，总体结构设计和数据库设计。在网站系统的设计过程中，数据库设计是非常 重要的。介绍了校园网信息平台具体的设计和实现过程以及数据库的连接实现 等。 第五章介绍了校园网信息平台使用中可能会出现的安全问题和对策。如何降 低和防范风险，提高校园网信息平台的数据库与信息安全是在设计阶段必须考虑 到的一个重要问题。 第六章总结和展望的主要内容是总结系统开发过程，展望下一步建设构想和 扩展。 2 第二章软件开发方法 第二章软件开发方法 很多软件公司和机构一直在研究软件开发方法，而且提出了很多实际的开发 方法，比如：结构化方法、原型化方法、面向对象方法等等。如何选择适合的开 发方法来确定开发需求与开发目标，以及之后的设计实现是影响软件开发的首要 问题。现在最常用的有两种软件开发方法：传统的面向结构的软件开发方法和新 兴的面向对象的软件开发方法。 2 1 结构化软件开发方法 结构化开发方法是由e y o u r d o n 和l c o n s t a n t i n e 两人提出来的方法，即 s a s d 方法，也可称为结构化方法或者面向功能的软件开发方法，和面向数据流 软件开发方法。它是2 0 世纪8 0 年代使用最广泛的软件开发方法。它首先用结构 化分析技术( s a ) 对软件进行需求分析，然后用结构化设计技术( s d ) 进行总 体和详细设计，最后进行结构化编程( s p ) 。它采用自顶向下、逐步求精，也就 是将功能逐步分解，直到人们可以理解和控制为止。 2 1 1 结构化方法 结构化方法是由结构化分析、结构化设计和结构化程序设计三部分有机组合 而成的，是一种传统的软件开发方法。结构化方法( s t r u c t u r e dm e t h o d ) 是强调开 发方法的结构合理性以及所开发软件的结构合理性的软件开发方法。结构是指系 统内各个组成要素之间的相互联系、相互作用的框架。结构化开发方法提出了一 组提高软件结构合理性的准则，如分解与抽象、模块独立性、信息隐蔽等。它的 基本思想：把一个复杂问题的求解过程分阶段进行，每个阶段处理的问题都控制 在人们容易理解和处理的范围内。 1 自顶向下逐步求精 设计人员先设计顶层结构，再逐层向下，将复杂的问题分解为相对较简单的 问题，找出每个问题的关键所在，然后精确的描述问题。结构化方法将现实问题 经过多次抽象处理，最后只是一些简单的算法描述和算法实现问题。 2 模块化设计 将系统按一定的规则划分成相对独立的模块。模块的功能应当简单明确，易 于理解；模块之间的联系应当尽可能减少，即应当设计低耦合高内聚的模块u 1 。 结构化方法通过逐步求精得到的是一系列以功能模块为单位的算法描述。这样对 功能模块进行程序设计的方法称为模块化。模块化的目的是为了降低程序复杂 第二章软件开发方法 度，提高程序使用效率，使程序在设计、调试和维护过程中操作简单化。 3 信息隐蔽和局部化 信息隐蔽是指每个模块的实现细节对于其他模块来说就是隐蔽的。模块所包 含的信息不允许其他不需要这些信息的模块使用。信息隐蔽使得在修改软件时引 入的错误造成的影响只局限在一个或几个模块内部，不涉及软件的其他部分。局 部化是把一些关系密切的软件元素防得彼此靠近，在模块中使用局部数据元素就 是局部化的一个例子，显然局部化有利于实现信息隐蔽n 1 。 2 1 2 结构化分析 结构化分析是面向数据流的需求分析方法，2 0 世纪7 0 年代由d e m a r c o 等人 提出和发展的，并得，“泛应用。目的是为了合理化分析，建立满足用户需求的系 统逻辑模型。采用自顶向下分解策略，顶层抽象地描述整个系统，最底层是很容 易描述和实现每个细节，中间层则是抽象到具体的过渡。结构化分析方法使用的 工具有：数据流程图、数据字典、结构化语言、判定表和判定树心1 。 2 1 3 结构化设计 结构化设计也是面向数据流的设计，是以需求阶段产生的数据流图为基础， 按一定的步骤映射成软件结构。结构化设计方法的目的是建立良好的程序结构， 其基本思想是将系统设计成相对独立、功能单一的模块组成的结构。与结构化分 析方法结合使用。实现设计的自顶向下、逐步求精的功能划分：模块划分；用软 件结构图来描述软件结构等。 2 1 4 结构化程序设计 结构化程序设计目的是使编程中的复杂性简单化，可以解决程序结构规范化 问题。结构化程序设计使用语言的顺序、选择和重复等有限的基本控制结构表示 程序逻辑；没有g o t o 语句；只有一个入口，一个出口；复杂结构用基本控制 结构进行组合嵌套来实现。求解方法是自顶向下、逐步求精的分解方法；程序清 晰和模块化，便于软件的复用；程序的逻辑结构清晰，有利于程序正确性：有利 于设计的分工和组织工作。 2 2 面向对象的软件开发方法 面向对象的方法是一种把面向对象的思想应用于软件开发过程中，指导开发 活动的系统方法。面向对象的方法是认识事物的一种方法，也是建立在对象( 对 第二章软件开发方法 象、类和继承) 基础上的方法口3 。面向对象的方法有以下的特点：它把数据和操 作联系在一起作为一个对象。这里的数据是主动的，操作跟随数据，不像通常的 程序，程序是主动的，而数据是被动的：面向对象的方法很容易做到程序重用， 重用也较为规范，不像传统的程序，重用是很随意的。面向对象技术使新系统开 发和维护系统很相似，因而适用于较复杂系统的开发。 2 2 1 面向对象分析方法( o o a ) 面向对象分析是一个分类活动，即分析问题和求解问题，力图确定在开发 解决方案时可应用的对象类，同时确定对象关系和行为。面向对象的分析方法任 务是了解问题域内涉及的对象、对象之问的关系和作用，以及抽象地识别出对象 的行为、结构、属性、方法等。然后构造出对象模型，力争使这个模型能反映所 要解决的现实问题。面向对象分析方法( o o a ) 与结构化分析有较大的区别。面 向对象分析方法( o o a ) 所强调的是在系统调查资料的基础上，针对面向对象的 开发方法所需要的素材进行的归类分析和整理，而不是对管理业务现状和方法的 分析。 2 2 2 面向对象的设计方法( o o d ) 从面向对象分析到面向对象设计，是一个逐渐扩充模型的过程。也就是说， 面向对象设计就是用面向对象观点建立求解域模型的过程。其主要作用是对面向 对象分析方法( o o a ) 分析的结果作进一步的规范化整理，以便能够被面向对象 编程( o o p ) 直接接受。尽管面向对象分析和面向对象的设计的定义有明显区别， 但是在实际的软件开发过程中两种的界限是模糊的。许多分析结果可以直接映射 成设计结果，而在设计过程中又会加深和补充对系统需求的理解，从而进一步完 善分析结果。因此，分析和设计是一个多次反复迭代的过程。 2 2 3 面向对象编程( o o p ) 面向对象编程( o o p ) 能够有效地改进结构化程序设计中存在的问题。面向对 象实现主要的两项工作：把面向对象设计结果翻译成用某种程序设计语言写成的 面向对象程序；测试并调试面向对象程序。面向对象编程的设计有三个主要特征， 封状性、继承性和多态性。面向对象编程的过程中，要进行对象定义的求精过程、 数据模型和数据库设计、优化对象和结构的优化、抽象、集成。 2 2 4 面向对象的软件开发方法( o m t ) 第二章软件开发方法 面向对象的软件开发方法o m t ( o b j e c tm o d e l i n gt e c h n i q u e ) 是随着o o p ( 面 向对象编程) 向o o d ( 面向对象设计) 和o o a ( 面向对象分析) 的发展最终形 成的。o m t 是一种自底向上和自顶向下相结合的方法，这与自顶向下的y o u r d o n 方法构成鲜明的对照。o m t 是以对象建模为基础的，对象模型描述对象的静态 结构和它们之间的关系。主要的概念包括类、属性、操作、继承、关联和聚集h 。 o m t 不仅考虑了输入、输出数据结构，也包含了所有对象的数据结构。所以o m t 彻底实现了p a m ( 面向问题的分析法p r o b l e ma n a l y s i sm e t h o d ) 没有完全实现的 目标。o m t 彻底解决了需求分析不彻底的问题，解决了软件的可维护性和可靠 性问题，使这些关键环节和质量指标有了实质性的突破。 2 3 其他软件开发方法 2 3 1 面向数据结构的软件开发方法 面向数据结构的软件开发方法适于在详细设计阶段使用，也就是说，在完成 软件结构设计之后，可以用面向数据结构的方法来设计每个模块的处理过程。最 典型的面向数据结构的软件开发方法是j a c k s o n 方法，利用j a c k s o n 方法进行设 计可以从数据结构推导出程序结构。j a c k s o n 方法把问题分解为可由三种基本结 构形式。三种基本的结构形式就是顺序、选择和重复结构。三种数据结构可以进 行组合，形成复杂的结构体系。这一方法首先确定输入、输出数据的结构；找出 输入、输出数据结构的对应关系；确定完整的程序结构图；列出并分配所有的操 作和条件；最后用伪码表示程序。面向数据结构的软件开发方法适于对输入、输 出数据结构明确的中小型系统。 2 3 2 面向问题的分析法 面向问题的分析法p a m ( p r o b l e m a n a l y s i sm e t h o d ) 是从输入、输出数据结 构出发，指导系统的分解，在系统分析指导下逐步综合。这一方法的具体步骤是： 从输入、输出数据结构导出基本处理框；分析这些处理框之间的先后关系；按先 后关系逐步综合处理框，直到画出整个系统的p a d 图。这一方法本质上是综合 的自底向上的方法，但在逐步综合之前已进行了有目的的分解，这个目的就是充 分考虑系统的输入、输出数据结构。p a m 方法的另一个优点是使用p a d 图。p a d 图是用二维树型结构的图来表示程序的控制流，是一种用结构化程序设计思想表 示程序逻辑结构的图形工具。表达的程序，结构清晰、结构化程度高，比流程图 更容易读。p a d 是树型结构比流程图更容易在计算机上处理。这一方法只适用 于中小型问题。 6 第二章软件开发方法 2 3 3 原型化方法 原型化方法是指在获得一组基本需求说明后，经过快速分析构造出一个小型 的软件系统( 原型系统) ，满足用户的基本要求。用户试用该原型系统，从中得 到感受和启发，并对该原型系统做出反映和评价，然后开发者根据用户的意见对 原型加以改进。随着不断的实验、纠错、使用、评价和修改，不断获得新的原型 版本。如此反复，逐步减少分析和通信中的误解，弥补不足，进一步确定各种需 求细节，适应需求的变更，从而提高最终产品的质量n 1 。它强调的是软件开发人 员与用户的不断交互，通过原型的演进不断适应用户任务改变的需求。将维护和 修改阶段的工作尽早进行，使用户验收提前，从而使软件产品更加适用。原型有 两种不同类型是废弃型和追加型。当系统规模不是很大也不太复杂时采用该方法 是比较好的。 2 3 4 可视化开发方法 可视化开发方法是一种辅助工具，不能单独的作为一种开发方法，比如v b ， d e l p h i ，c + + b u i l d e r 等开发工具，实际上就是在使用可视化开发工具。只是在 编程这个环节上用了可视化，而不是在系统分析和系统设计这个高层次上用了可 视化的方法。可视化开发使我们把注意力集中在业务逻辑和业务流程上，用户界 面可以用可视化工具方便的构成。通过操作界面元素，诸如菜单、按钮、对话框、 编辑框、单选框、复选框、列表框和滚动条等，由可视化开发工具自动生成应用 软件。 2 4 系统开发方法的比较与综合运用 结构化方法的特点是强调过程抽象和模块化；将现实世界映射为数据流和加 工，加工之问通过数据流来通信，数据作为被动的实体被主动的操作所加工，以 过程( 操作) 抽象为中心来构造系统和设计程序。结构化设计方法的优点是我们 只知道用户对系统的各种需求，而对系统其它方面一无所知，通过结构化方法可 以帮助我们逐步理清需求之问复杂的关系，结构化方法有对需求之间重复功能进 行汇聚的能力，可以加深对系统需求的整体理解。 结构化设计方法的缺点是无法适应变化的需求。结构化方法中用户需求的变 化往往造成系统不稳定，难以修改和扩充。 面向对象方法以对象为基础，利用特定的软件工具直接完成从对象客体的 描述到软件结构之间的转换。这是o o 方法最主要的特点和成就。o o 方法的应 用解决了传统结构化开发方法中客观世界描述工具与软件结构的不一致性问题， 第二章软件开发方法 缩短了开发周期，解决了从分析和设计到软件模块结构之间多次转换映射的繁杂 过程。面向对象的开发方法充分挖掘了“关系”的表达方式，可以尽可能的将事 物之间复杂的关系予以体现，而这些关系是实现设计的关键。这就是目前面向对 象方法如此流行的原因。并且它与我们最后实现设计所使用的面向对象的语言工 具有着天然的联系，便于代码的物理实现。是一种很有发展前途的系统开发方法。 面向对象程序设计方法确实比结构化方法能更自然地表现现实世界，但它也 有自己的不足。面向对象方法面临的问题：0 0 方法需要一定的软件基础支持才 可以应用，另外在大型的m i s 开发中如果不经自项向下的整体划分，而是一开 始就自底向上的采用0 0 方法开发系统，同样也会造成系统结构不合理、各部分 关系失调等问题。所以0 0 方法和结构化方法目前仍是两种在系统开发领域相互 依存的、不可替代的方法。 由此可以看到无论是结构化还是面向对象，是从不同角度来描述事物，两者 本身并不矛盾。所以在软件的开发过程中，特别是本文涉及的设计部分可以综合 使用这两种方法，互相补充，达到理想的效果。综上所述，面向对象系统采用了 自底向上的归纳、自顼向下的分解的方法，它通过对对象模型的建立，能够真正 建立基于用户的需求，而且系统的可维护性得到很大改善。当前业界关于面向对 象建模的标准是u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 。 校园网信息平台采用面向结构的软件开发方法和面向对象的软件开发方法。 校园网信息平台的开发策略：采用面向结构的软件开发方法，能够清晰的反映软 件的逻辑结构。自项向下，找出每个问题的关键所在。逐步求精，将现实问题经 过多次抽象处理。模块化设计，为了降低程序复杂度，提高程序使用效率。从学 校管理的整体进行设计，逐渐从抽象到具体，从概要设计到详细设计，体现结构 化的设计思想。结构化分析设计方法的优点是面向数据，清晰的反映所开发系统 的功能、逻辑结构。但是对于参与系统使用的普通用户来说过于抽象，不容易理 解，特别是不便于设计意见的参与。而一旦系统在使用中需要根据用户新需求进 行改进，在一个定义不完善的基础上进行缺乏沟通手段的交流是不可想象的，也 是不能接受的。因此，采用面向对象的软件开发方法，自底向上的归纳，从具体 到抽象，再从抽象到具体，符合人类的思维规律。缺点在于忽视系统部件的有机 联系。必须进行自顶向下的分解。在系统开发中，特别是在建模部分对系统进行 设计和说明，利用它接近自然的风格便于和其他的系统使用者进行沟通和交流。 在开发本系统中采用两者结合的方法可以更快、更方便地完成任务。 2 5 统一建模语言( u m l ) 2 5 1u m l 概述 8 第二章软件开发方法 统一建模语言( u m l ) 是面向对象开发中的一种通用的可视化建模语言， 用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统工作的文档璐1 。u m l 提供了静态模型、动态模型、系统环境和组织结构模型。这些模型描述了系统静 态结构和动态行为。静态结构定义了系统中重要对象的属性和操作，以及这些对 象问的相互关系。动态行为定义了对象的时间特性和对象为完成目标而相互进行 通信的机制。从不同但相互联系的角度对系统建立的模型可用于不同的目的1 。 u m l 还包括模型封装成包的结构模型组件，以及用于显示系统实现和组织运行 的软件。它记录了与被构建系统的有关的决策和理解，可用于对系统的理解、设 计、浏览、配置、维护以及控制系统的信息。u m l 是适用于各种软件开发方法、 软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开发工具。u m l 在网站设计 或以网站为表现形式的各种网络应用项目中表现出强大的作用。 2 5 2u m l 的产生与发展 随着软件系统复杂程度的提高，对好的建模语言的需求也越来越迫切，面向 对象建模语言就是应这样的需求而生的。早在2 0 世纪7 0 年代就陆续山现了面向 对象的建模方法，在8 0 年代末到9 0 年代中期，面向对象技术成为研究的热点。 1 9 9 4 1 9 9 6 年，软件工程学家g m d yb o o c h ，i v a rj a c o b s o n 和j a m e sr u m b a u g h 先后齐集于r a t i o n a l 公司，携手合作，以各自原有的方法为基础，并吸收其他方 法如f u s i o n ，s h l a e r - m e l l o r ，c o a d y o u r d o n 等方法的长处，共同提出了新的面向 对象的分析与设计语言统一建模语言u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 。 它通过统一的表示法，使不同知识背景的领域专家、系统分析和开发人员以及用 户可以方便地交流。 2 5 3u m l 的构成 u m l 作为一种语言，包括了一些可以相互组合为图表的图形元素，以及组 合这些元素的规则。u m l 的模型由三种建筑块组成：元素( t h i n g s ) 、关系 ( r e l a t i o n s h i p s ) 、图( d i a g r a m s ) 啼1 。其主要构成如图2 1 所示。 9 第_ 二章软件开发方法 图2 1u m l 主要构成 1 u m l 元素 u m l 元素，在模型中属于静态的部分，代表概念上或物理上的元素。 ( 1 ) 结构元素( s t r u c t u r a lt h i n g s ) 结构事物是模型中主要的静态部分，代表了概念的或物理的元素。在u m l 中，共有7 种结构元素：类，接口，协作，用例，活动类，组件和节点。7 种元 素是在u m l 模型中使用的最基本的结构化事物。系统中还有这其中基本元素的 变形体，如角色、信号( 某种类) ，进程和线程( 某种活动类) ，应用程序、文档、 文件、库，表( 组件的一种) 。 ( 2 ) 行为元素( b e h a v i o r a lt h i n g s ) 行为元素，在模型中属于动态的部分。它们代表事件和空间上的动作。总共 有两种主要的行为元素。第一种是交互式( i n t e r a c t i o n ) ，交互式是由一组对象之 间在特定上下文中，为达到特定的目的而进行的一系列消息交换而组成的动作。 第二种是状态机( s t a t em a c h i n e ) ，状态机由一系列对象的状态组成。交互式和状 态机是u m l 模型中最基本的两个动态事物元素，它们通常和其他的结构元素、 第二章软件开发方法 主要的类、对象连接在一起。 ( 3 ) 分组元素( g r o u p i n gt h i n g s ) 分组元素是u m l 模型中组织的部分，可以把它们看成是个盒子，模型可以 在其中被分解。只有一种分组事物，称为包( p a c k a g e ) 。包是一种将有组织的元 素分组的机制。 ( 4 ) 注释元素( a n n o t a t i o n a lt h i n g s ) 注释元素是u m l 模型的解释部分。 2 u m l 图 u m l 图是其元素的集合分组。标准建模语言u m l 的重要内容可以由下列 五类图( 共9 种图形) 来定义： ( 1 ) 用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) ( 2 ) 静态图( s t a t i cd i a g r a m ) ( 3 ) 行为图( b e h a v i o r d i a g r a m ) ( 4 ) 交互图( i n t e r a c t i v ed i a g r a m ) ( 5 ) 实现图( i m p l e m e n t a t i o nd i a g r a m ) 五类图( 共9 种图形) 功能如表2 - 1 所示。 表2 1u m l 图构成 类图图 功能 用例图用例图从用户角度描述系统功能，并指出各功能的操 作者 类图 静态图描述系统中类的静态结构 对象图 状态图 行为图描述了系统的动态模型和系统对象的交互关系 活动图 时序图 交互图描述了对象问的交互关系 协作图 组件图描述代码组件之间的依赖关系，定义系统中软 实现图 配置图硬件的物理体系结构 3 u m l 关系 u m l 中有四种关系： ( 1 ) 依赖( d e p e n d e n c i e s ) 依赖关系是一种使用关系，使两个事物问的语 义关系，其中一个事物( 独立事物) 发生变化会影响到另一个事物( 依赖事物) 第二章软件开发方法 发生变化，使用和返回值是依赖的特征标识。 ( 2 ) 关联( a s s o c i a t i o n ) ：关联是一种结构化的关系，指一种对象和另一种 对象有联系。给定有关联的两个类，可以从一个类的对象得到另一个类的对象。 关联有两元关系和多元关系。两元关系是指一种一对一的关系，多元关系是一对 多或多对一的关系。 ( 3 ) 类属( g e n e r a l i z a t i o n ) ：类属是继承关系，是叫做“i s a k i n d o f ”的关 系。在u m l 中你可以在包之间建立类属关系。 ( 4 ) 实现( r e a l i z a t i o n ) ：是两个实体之间的一个合同，一个实体定义合同， 另一个实体履行此合同，一般在下面两种情况下使用：接口和实现它们之间的类 和构件之间；用例和实现它们的协作之间。 2 5 4u m l 在不同阶段的应用 u m l 适用于系统开发过程中从需求规格描述到系统完成后测试的不同阶 段。 需求分析阶段，可以用用例图来表示用户需求。通过用例建模，描述对系统 感兴趣的外部角色及其对系统( 用例) 的功能要求。 分析阶段，主要考虑所要解决的问题，关心问题域中的主要概念( 如抽象、 类和对象等) 和机制，需要识别这些类以及它们相互间的关系，并用u 1 v d , 类图 来描述。为实现用例，类之间需要协作，这可以用u m l 动态模型来描述。 设计阶段，把分析阶段的结果扩展成技术解决方案。设计阶段为构造阶段提 供更详细的规格说明。 构造阶段，是一个独立的阶段，是用面向对象编程语言将来自设计阶段的类 转换成实际的代码。在用u m l 建立分析和设计模型时，应尽量避免考虑把模型 转换成某种特定的编程语言。因为在早期阶段，模型仅仅是理解和分析系统结构 的工具，过早考虑编码问题十分不利于建立简单正确的模型。 测试阶段，系统通常需要经过单元测试、集成测试、系统测试和验收测试。 单元测试是对几个类或一组类的测试，通常由程序员进行；集成测试集成组件和 类，确认他们之间是否恰当的协作；系统测试是验证系统是否具有用户所要求的 所有功能：验收测试由用户进行，以验证系统测试的结果是否满足在分析阶段确 定的需求。 总之，标准建模语言u m l 适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统， 而且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。 第三章系统开发过程中采用的技术 第三章系统开发过程中采用的技术 3 1 系统模式的选择 3 1 1c s ( c l i e n t s e r v e r ) 1 c s ( c l i e n t s e r v e r ) 结构 c s 结构即客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分 利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到c l i e n t 端和s e r v e r 端来实现，降低 了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是c l i e n t s e r v e r 形式的两层结构， 由于现在的软件应用系统正在向分布式的w e b 应用发展，w e b 和c l i e n t s e r v e r 应 用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和 外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以 扩展出新的应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向。传统的c s 体系结构 虽然采用的是开放模式，但这只是系统开发一级的开放性，在特定的应用中无论 是c l i e n t 端还是s e r v e r 端都还需要特定的软件支持。由于没能提供用户真正期望 的开放环境，c s 结构的软件需要针对不同的操作系统开发不同版本的软件，加 之产品的更新换代十分快，已经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用。而 且代价高，效率低。 2 c s 模式的优缺点 c s 模式在使用中的优点主要表现在以下方面： ( 1 ) 交互性强。在c s 中，客户端有一套完整的应用程序，在出错提示、 在线帮助等方面都有强大的功能，并且可以在子程序问自由地切换。 ( 2 ) 提供了更安全的存取模式。由于c s 是点对点的结构模式，采用适合 于局域网、安全性比较好的网络协议( 如n t 的n e t b e u i 协议) ，安全性可以得 到较好的保证。 ( 3 ) 降低了网络通信量。c s 模式由于纵向的层次较少，网络通信量主要 是c l i e n t 与s e r v e r 之间的通信量处理大量信息的能力较强。 ( 4 ) 执行速度快，有利于处理大量的数据信息。 在c l i e n t s e r v e r 模式下开发的应用系统还存在一些不完善的地方，主要体现 在系统之间交流比较困难，比较封闭；用户界面风格不一，升级麻烦，系统开发 维护复杂，移植困难；容易造成重复投资，不利于推广使用：不便于接纳新技术， 限制了其扩展性。 3 1 2b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 第三章系统开发过程中采用的技术 1 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 结构 b s 结构即浏览器和服务器结构。它是随着i n t e r n e t 技术的兴起，对c s 结构的 一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过w w w 浏览器来 实现，极少部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，但是主要事务逻辑在服务器 端( s e r v e r ) 实现盯1 ，形成所谓三层结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷， 减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。以目前的技术 看，局域网建立b s 结构的网络应用，并通过i n t e m e t i n t r a n e t 模式下数据库应用， 相对易于把握、成本也是较低的。它是一次性到位的开发，能实现不同的人员， 从不同的地点，以不同的接入方式( 比如l a n ，w a n ，i n t e m e t i n t r a n e t 等) 访问和 操作共同的数据库；它能有效地保护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也 很安全。b s 架构管理软件达到方便、快捷和高效。其三层结构组成如下图3 1 所示： 图3 1b s 三层结构图 2 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 模式的优缺点 b s 模式在使用中的优点主要表现在以下方面： ( 1 ) 简化了客户端。客户端只需要安装通用的浏览器软件。这样不但可以 节省客户机的硬盘空间与内存，而且使安装过程更加简便、网络结构更加灵活。 ( 2 ) 系统开发、维护和升级的经济性。b s 模式所具有的框架结构可以大 大节省软件开发、维护与升级的费用。同时，b s 模式对前台客户机的要求并不 高，可以避免盲目进行硬件升级造成的巨大浪费。 ( 3 ) 用户的操作变得更加简单和方便。b s 模式提供了一致的用户界面， b s 模式的应用软件都是基于w e b 浏览器的，这些浏览器的界面都很相似。对于 无用户交互功能的页面，用户接触的界面都是一致的。 ( 4 ) 开放性并易于扩展。t c p i p 、h t t p 协议的标准性使b s 模式可以直 接进入i i l t e m e t 进行信息发布，外部的用户亦可通过通用的浏览器进行访问。提 高了信息的共享程度。b s 模式的结构易于扩展，由于w e b 的平台无关性，b s 模式结构可以任意扩展，可以从一台服务器、几个用户的工作组级扩展成为拥有 成千上万用户的大型系统。 第三章系统开发过程中采用的技术 ( 5 ) 具有更强的信息系统集成性，在b s 模式下，集成了解决企事业单位 各种问题的服务，而非零散的单一功能的多系统模式，因而它能提供更高的工作 效率。 应用服务器运行数据负荷较重。由于b s 架构管理软件只安装在服务器端 ( s e r v e r ) 上，网络管理人员只需要管理服务器就行了，用户界面主要事务逻辑 在服务器( s e r v e r ) 端完全通过w w w 浏览器实现，极少部分事务逻辑在前端 ( b r o w s e r ) 实现，所有的客户端只有浏览器，网络管理人员只需要做硬件维护。 但是，应用服务器运行数据负荷较重，要考虑到系统的安全性和系统的备份。 3 b s ( b r o w s e r