（计算机应用技术专业论文）基于uml和rup的在线考试系统研究与设计.pdf

硕十学位论文 摘要 摘要 本文使用统一建模语言u m l 和统一过程r u p 相结合的的面向对象 软件工程方法学指导软件系统的设计与实现，将u m l 和r u p 有机融 合应用于项目在线考试系统中。按r u p 的核心工作流安排在线 考试系统的开发过程，分为需求获取、需求分析、软件设计、数据库 设计和实现几个阶段，用统一建模语言u m l 描述各阶段的成果，并 且总结了一些设计经验，如用u m l 类图指导关系数据库的设计等。 统一软件开发过程( r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ，r u p ) 是r a t i o n a l 软件公司的软件工程过程产品。它汲取了面向对象软件工程领域多年 来的优秀研究成果，利用了新的可视化建模标准u m l ( u n i f i e d m o d e l i n gl a n g u a g e ) ，被称为软件开发队伍的最佳实践。r u p 是一 种用例驱动、以构架为中心、迭代和增量的开发方法。与传统的开发 方法相比，r u p 能够有效地降低风险，更好地适应需求变化。 论文首先分析了在线考试系统的研究背景、研究意义及主要内 容，然后对系统构架、功能模块、主要数据的工作流与数据库的设计 进行了介绍。以w i n d o w s2 0 0 3s e r v e r 、i i s6 0 为开发平台，采用 a s p n e t 技术、c # 语言、a j a x 技术、a d o n e t 对象、s q ls e r v e r 2 0 0 0 数据库对系统进行详细设计与开发，并实现了系统的考试科目管理、 题库管理、用户管理、试卷信息提交、试卷生成、成绩查询等功能。 为了提升系统各方面的性能，在各个模块的开发过程中遵循了模块 化、组件化的思想，文中详细描述了各层组件的设计、实现过程及采 用的主要技术。 关键词：在线考试系统，u m l ，r u p ，组件，b s 体系结构 硕十学位论文 a b s t r a c t a bs t r a c t t h et h e s i sm a d eu s eo ft h en e wo b j e c t - o r i e n t e dm e t h o d o l o g yw h i c h c o m b i n e dw i t hu m ，a n dr u pt oi n s t r u c tt h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o fa p r o je c t e x 锄i n a t i o no n l i n e t h et h e s i sp l a n e dt h ep r o c e s so f t h es o f t w a r es y s t e ma c c o r d i n gt ot h ec o r ew o r k f l o wo fr u p , w h i c h i n c l u d er e q u i r e m e n tr e q u e s t i n g ，r e q u i r e m e n ta n a l y s i s ，s o f t w a r ed e s i g n ， d a t a b a s ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n ，d e s c r i b e dt h er e s u l to fa l lt h ep h a s e s w i t h 呲a n ds u m m a r i z e ds o m eu s e f u ld e s i g ne x p e r i e n c e s u c ha st h e d e s i g no fr e l m i o n a ld a t a b a s eu n d e rt h eh e l po fc l a s sd i a g r a m r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ( r u p ) i sas o f t w a r ee n g i n e e r i n gp r o c e s s p r o d u c td e v e l o p e db yr a t i o n a ls o f t w a r e w t hi t sa d o p t i o no fm a n y s t a t e o f - t h e a 【r td e v e l o p m e n t si nt h ef i e l do fo b je c t o r i e n t e ds o f t w a r e e n g i n e e r i n g ，a n d i t su t i l i z a t i o no fan e wv i s u a lm o d e l i n gs t a n d a r d ， u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ( u m l ) ，t h i sm e t h o d o l o g yi sr e g a r d e da st h e “b e s t p r a c t i c ef o rs o f t w a r e d e v e l o p m e n t t e a m s i u 脾i sa u s e c a s e d r i v e n ，a r c h i t e c t u r e c e n t r i c ，i t e r a t i v ea n di n c r e m e n t a ls o f t w a r e d e v e l o p m e n tm e t h o d c o m p a r i n g w i t ht r a d i t i o n a lm e t h o d s i u 伊 e f f e c t i v e l yd e c r e a s e sr i s k sa n db e u e ra d a p t st or e q u i r e m e n t sc h a n g e s d u r i n gas o f t w a r ed e v e l o p m e n tc y c l e t h et h e s i sa n a l y z e st h eb a c k g r o u n d , t h em e a n i n ga n dt h em a i n c o n t e n t so ft h er e s e a r c ho nt h es y s t e ma tf i r s t b a s e do nt h ea n a l y s i sa n d t h er e s e a r c ho nt h ef r a m eo ft h es y s t e m ，t h em o d eo ft h ew o r k ，t h em a i n f u n c t i o nm o d u l e ，t h es t r e a mo ft h ed a t aa n dt h ec o n s t r u c t i o no ft h e d a t a b a s e i tp r o c e e d st od e v e l o pa n dd e s i g nt h es y s t e mi nd e t a i l sb yv i r t u e o ft h et e c h n i q u eo fa s e n e t ，t h el a n g u a g eo fcs h a r p ，t h et e c h n i q u eo f a j a x ，t h eo b j e c to fa d o n e t ，s q ls e r ：v e r2 0 0 0d a t a b a s ew i t ht h e t e r r a c eo fw i n d o w s2 0 0 3s e r v e ra n di i s 6 0 i ta c c o m p l i s h e st h ef u n c t i o n f o rt h em a n a g e m e n to ft h es u b j e c t ，t h ed a t a b a s e ，t h eu s e r s ，t h e e s t a b l i s h m e n to ft h ep a p e r ，t h es e a r c ho ft h es c o r e ，e t c i no r d e rt o i m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e m ，i tf o l l o w st h et h o u g h to f t h em o l d a n dt h em o d u l ea n dd e s c r i b e st h ep r o c e s sa n dt h em a i nt e c h n i q u ei nt h e l a y e ro ft h em o d u l ei nd e t a i l s 玎 硕十学位论文a b s t r a c t k e y w o r d s ：o n l i n e e x a m i n a t i o ns y s t e m ，u m l ，r u p , c o m p o n e n t ，a j a x ， b s i i i 原创性声明 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 工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论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过的研究成果，也不 包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我 共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说 明。 作者签名：且 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校 有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位 论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论 文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：童歪导师日期：兰2 年旦月必 硕十学位论文 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 考试是教学过程中不可缺少的重要环节，它可以检测教学效果和学生们对课 程的掌握情况，以便教师在后续的教学中进行必要的调整和改进。传统的考试要 求教师打印试卷、安排考试、监考、收集试卷、批改试卷、讲评试卷和分析试卷， 这是一个非常复杂烦琐的过程，己经越来越不适应现代教学的需求。网络化考试 【l 捌是对传统考试的一种延伸与变革，它可以充分利用网络无限广阔的空间，随 时随地的对学生进行考试，不受时间与空间的限制，大大地简化了考试的过程， 减轻了繁重的考试管理工作，避免了考试过程中的人为因素，提高了考试考核水 平和管理水平。与传统的考试相比，网络化考试系统具有降低考试成本，解决繁 重的考务工作的优点。它可以免去教师大量的临考工作，试卷可以根据题库中的 内容即时生成，教师也无须去做考后的阅卷、统计、分析工作，计算机可自动阅 卷，直接把成绩送到数据库中进行统计、排序、汇总。采用网络化考试不仅大大 提高了工作效率，而且由于试卷是随机生成的，因而有效的避免了试题的泄漏和 考试作弊等问题的发生，使考试的公平性、安全性得到了有效的保障。 1 2 研究背景 人类己经步入崭新的二十一世纪，以i n t e r n e t 技术为代表的信息技术为人 们创造了一种新的不受地域、时间约束的信息交流、共享和协作方式。信息技术 不仅促进教育生产力的急剧增长，而且成为革新传统教育模式的重要动力，使现 代教育突破了传统教育模式的时空局限性，实现了教育资源的共享和教育网络 化。网络化考试这种新型考试方式的出现，也是教育网络化的必然结果。网络化 考试系统是现阶段网络应用系统研究和开发的一个热点。随着计算机信息技术的 不断发展，校园网逐步成为一种规模化产业，计算机考试的条件将日趋成熟。网 络化考试正在以其客观性、公正性和全面性受到人们越来越多的关注。现在很多 国外的大学和社会其他部门都已经开设了远程教育，通过计算机网络实现异地教 育和培训。现在，计算机硬件技术的发展已经达到了相当高的水平。但是，远程 教育软件的开发目前还处于起步阶段，随着这项技术的不断深入发展，就要求有 更好、更完善的软件系统应用到远程教育当中去，这就给软件设计人员提出了更 高的设计要求。 颈卡学位论文第一耄绪论 远程教育包括很多环节，例如教学系统、答疑系统和考试系统等等。其中很 重要的一个环节就是在线考试系统，同时它也是最难实臻的环节。在我篱，虽然 远程教育已经蓬勃地发展起来，但是目前学校与社会上的各种考试大都采用传统 的考试方式，在此方式下，组织一次考试至少要经过五个步骤，即人工出题、考 生考试、人工阅卷、成绩评估和试卷分析。显然，随着考试类型的不断增加及考 试要求的不断提高，教师的工作量将会越来越大，并且其工作将是一件十分烦琰 和非常容易出错的事情，可以说传统的考试方式已经不能适应现代考试的需要。 随着计算机应用的迅猛发展，网络应用不断扩大，如远程教育和虚拟大学的出现 等等，且这些应用芷逐步深入到干家万户。人们迫切要求利用这些技术来进行在 线考试，以减轻教师的工作负攫及提高工作效率，与此同时也提高了考试的质量， 从而使考试更趋于公证、客观，更加激发学生的学习兴趣。例如目前许多国际著 名的计算机公司所举办的各种认证考试绝大部分采用这种方式。 在线考试疆一是现阶段研究开发的一个热点。它是建立在隧际互联网上的应 用系统，客户端的配置可以极为简单，使考试不受地域的局限。一个完备的在线 考试系统可以使用户在网上学习过后及时检验自己的学习效果，已发现自己的不 足，使得学习效率得到很大提高。在线考试系统中题目的生成、试卷的提交、成 绩的批阅等都可以在网络上自动完成。只要形成一套成熟的题库就可以实现考试 的自动化。这样一来，教师所要做的只是精心设计题目、维护题库，丽不是组织 考试，从而大大减轻了教师的负担，这表明其经济性是相当可观的。我进行了这 一系统的初步设计工作，也可以说是做一个初步的探索，希望它能够在各类考试 中发挥离效、便捷的作用，把老师从繁重的工绍中解脱出来。 1 3 国内外研究状况 随着计算机水平的发展，世界各国纷纷发展网络化考试，美垦思丽文学习系 统有限公司( s y l v a nl e a m i n gs y s t e mi n e ) 就是一家从事教育和网络化考试服务的 专业公司，它先后为m i c r o s o f t 、c i s c o 、o r a c l e 等公司开发了各类计算机考试软 件，使用这类软件，考生只需注霜，便可以参加考试。考生在考试结束后即可知 道考试成绩，考试的结果会通过网络传送到相应的授证机构。 为了适应不断增长的人才需求，使计算机应用与国际社会接轨，我国已经设 立并引进了各类网络化考试系统。例如：“中国计算机软件专业资格和水平考试、 “全垦计算机信息高新技术考试、“全国计算机等级考试、“全国傣息应用技术 证书( n m 考试一等，这些考试的设立或引进，大大推动了我飑计算机应用的深 入开展，提高全民对国家经济信息的认识，从而加速国家经济信息化的进程。 2 硕十学位论文 第一章绪论 然而目前国内用于专业考试的软件产品还为数不多，相对于国外产品也比较 落后。网络化考试系统大都存在着功能少、扩展性差、使用局限性大、不能确保 考试质量等不足，与考试方式计算机化，考试管理网络化还有很大的差距。 s m a r te x a m 等考试系统采用传统的c s + b s 混合模式【5 , 6 , 7 , 8 j 进行丌发。 c l i e n t s e r v e r ( 客户机月6 l 务器) 结构，它通过将任务合理分配到c l i e n t 端和s e r v e r 端，降低了系统的通讯开销。但随着i n t e r n e t 的不断普及和应用的迅速升级，c s 的应用感到有些力不从心。这种结构的考试系统要求在服务器和客户端单机上都 要安装考试应用软件。使客户端维护困难，服务器端所做的任何变动都会影响到 每个客户端。而b s 模式【8 ，9 ，1o 1 1 l 的考试系统客户端只需要安装浏览器，不需要再 安装应用程序，减轻了管理负担。服务器端的应用程序的改变不会影响到客户端， 提高了系统的维护效率。另外很多考试系统采用a s p 技术，使其只能运行于微 软的w i n d o w s 平台，还必须要有i i s 的支持，而i i s 的漏洞曾使得许多网站的源 程序大曝光。a s p 代码的可移植性差，而且是边解释边执行，所以效率不高。由 于计算机技术的提高，网络应用的发展，校园网的迅速普及，人们对网络化考试 系统提出了更高的要求。 1 4 研究目标及内容 l 、研究目标 ( 1 ) 实现无纸化考试，为学生及教师考试和学习带来便利。 ( 2 ) 研究面向对象建模1 1 , 1 2 与r u p 1 3 l 结合指导系统开发，使得系统更稳定， 更易扩展。 ( 3 ) 本系统主要目的是探讨在线考试系统的设计与实现。主要对在线考试系 统进行各个模块的设计，实现一个完整的在线考试系统并考虑推广应用。通过本 系统的研究与开发，让学校考试从传统的纸制考试转到无纸考试，这样可以减少 人力物力，为教师的教与学生的学带来便利。 2 、研究内容 ( 1 ) 用户注册：用户可以进行注册，然后登录。 ( 2 ) 用户信息管理：管理员可以增删用户。 ( 3 ) 试题模型设置：设置各科口试题的每种题型的数量和分值。 ( 4 ) 试题库管理：分科目，对单选、多选、简答题题型试题库的管理，使试 题的增删、编辑更为简便。 ( 5 ) 试卷生成：可以指定试卷的各题型的数量，从试题库里随机抽取试题生 成一份原始试卷。 硕十学位论文 第一章绪论 ( 6 ) 在线考试：系统严格控制整个考试过程，实行时自j 的监控与权限的控制， 考生需要在限定的考试时问内交卷。 ( 7 ) 计算机自动阅卷：本系统只考虑客观题，要求计算机能自动阅卷，然后 马上显示出考生分数。 ( 8 ) 成绩查阅：考生考完以后，管理员应该能对所有纪录进行查询，并应该 可以删除指定记录。 1 5 论文的组织结构 论文分六个章节，具体章节安排如下： 第一章绪论。介绍论文研究的背景、国内外研究现状、论文研究的目标和内 容。 第二章在线考试系统相关理念与技术介绍。本章介绍了了系统的开发环境和 要用到的相关技术。 第三章在线考试系统的需求分析。本章主要用用例来捕获系统需求，主要介 绍了如何捕获用例，如何找到用例的关系及如何绘制用例图，最后用用例图描述 本系统的功能需求。 第四章在线考试系统的总体设计。本章主要对本系统的体系结构、部署图、 类及组件的设计与数据库的设计作了相关介绍。 第五章在线考试系统实现。本章主要对主功能模块作了介绍，从用户登录、 在线考试、题库管理、阅卷四个方面介绍了在线考试系统的设计与实现，并且描 述了系统在实际中的应用情况。 第六章结束语。本章对本系统做了总结，并对进一步要研究的内容作了展望。 4 硕十学位论文第二章系统开发的相关理论与技术 第二章系统开发的相关理论与技术 本系统使用统一建模语言u m l 和统一过程r u p 相结合的面向对象软件工 程方法学指导软件系统的设计与实现，采用n e t 的三层结构设计系统，以 w i n d o w s2 0 0 3s e r v e r 、i i s6 0 为开发平台，采用a s p n e t 技术、c 样语言、a j a x 技术、a d o n e t 对象、s q ls e r v e r2 0 0 0 数据库对系统进行详细设计与丌发， 下面对相关理论与技术进行阐述说明。 2 1r u p 技术 2 1 1r u p 概述 软件开发过程是一个将用户需求转化为软件系统所需要的活动的集合。统一 软件开发过程( r a t i o n a lu n i f i e dp r o c e s s ，i w p ) 是r a t i o n a l 软件公司的软件工程 过程框架，其目标是确保软件产品达到高质量，能够满足最终用户需求。它汲取 了面向对象的软件工程领域多年来的优秀研究成果，利用了新的可视化建模标准 u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 8 , 9 , 1 0 l ，是软件工程发展的新成果。与传统的 开发方法相比，r u p i l l 能够有效地降低风险，更好地适应需求变化，因此我们采 用r u p l l 3 , 1 7 】来指导项目开发的全过程。r u p 被称为软件开发队伍的最佳实践， 而且被许多成功的机构普遍地运用。为使整个团队有效利用最佳实践，r u p 为 每个团队成员提供了必要的准则模板和工具指导，主要包括以下六个部分： ( 1 ) 迭代的开发产品； ( 2 ) 需求管理； ( 3 ) 基于构件的体系结构； ( 4 ) 可视化软件建模； ( 5 ) 验证软件质量； ( 6 ) 控制软件的变更。 2 1 2r u p 的三个关键点 ( 1 ) 用例驱动 r u p 的一个重要内容就是建模，其推荐的一种有效的建模方法是用例建模。 用例1 1 9 1 是系统执行的一系列有序的动作，对用户产生可观测的、有价值的结果。 所有的用例合在一起构成用例模型【2 0 1 。它描述了系统的全部功能，代替了传统的 系统功能说明，而且能作为客户和开发者之间的合同。r u p 是用例驱动的过程。 这意味着用例定义的系统是整个开发过程的基础。开发过程是沿着一个流 系列从用例得到的工作流前进的。用例被确定，用例被设计，最后用例又成为测 硕十学何论文第一二章系统开发的相关理论与技术 试人员构造测试用例的基础。 ( 2 ) 以构架为中心 软件基本构架f 2 1 】这个概念体现了系统中最重要的静态和动态特征。基本构架 是一个关于整体设计的视图，在这个视图中，省略了一些细节，以使软件的更为 重要的特征体现得更明显。基本构架根据企业的需求来设计，而这种需求则是由 用户和其他利益关联人所感知，并反映在用例之中的。r u p 有助于构架设计师 集中精力于正确的目标，比如可理解性、顺应未来变化的灵活性和可再用性。用 例和构架之间是相互影响的。每个产品都是功能和形式的有机统一。仅仅只有其 中之一，都是不完整的。只有平衡把握这两个方面才能得到一个成功的产品。在 这种情况下，功能与用例相对应，而形式与基本构架相对应。一方面，用例在实 现时必须适合于构架；另一方面，构架必须预留空间以实现现在或将来所有需要 的用例。事实上，构架和用例必须并行进化。 ( 3 ) 迭代和增量 开发一个商业软件产品是一项可能持续几个月、1 年甚至更长时间的工作。 因此，将这种工作分解成若干更小的部分或若干小项目是切合实际的。每个小项 目是指能导致一个增量的一次迭代。迭代指的是工作流中的步骤，而增量指的是 产品的成长。在每次迭代中，开发人员识别并详细定义相关用例，利用已选定的 基本构架作为指导来建立一个设计，以组件形式来实现该设计，并验证这些组件 是否满足了用例。如果一次迭代达到了它的目标，那么开发过程就进入下一次迭 代的开发。当一次迭代没有满足它的目标时，开发人员必须重新审查先前的决定， 试行一个新方法。用例驱动的、以基本构架为中心的、迭代式和增量性的开发是 同等重要的，是r u p 的三个关键点。基本构架提供了指导迭代中的工作的结构， 而用例则确定了开发目标并推动每次迭代。缺乏这三个概念中的任何一个，都将 严重降低r u p 的价值。 2 1 3r u p 的二维结构 统一软件开发过程【2 3 】可以用图2 一l 的二维结构【8 l 来表达： 6 硕十学位论文 第二章系统开发的相关理论与技术 罂 萎| | 时间组织 t 一一“”一”“。”“一，一 伏惑 程工作淹 韧始细化构造交付 ，榜瓶 一。棚镕蛾嗄蹋瑟飘 i 匍；臻i +霸毫茹j i 雾氟：麓狲。 、，、r _ _ 、 【。，。 、 一 h _ 捌k - ， ：持工作藐 j f l 蔫首管糟 一飘 e 善堋自 襄纨- _ h _ kj d 口 。d 固囊囊 初始迭 迭迭 迭 迭迭迭隧 代 代代 代 代 代代l 代 l搬h棼n + 1钠什2翻 l 桷l i + l 图2 一ir u p 的二维开发模型 横轴是开发过程沿时间的动态组织结构。r u p 中的软件生命周期在时间上 被分解为四个顺序的阶段，分别是：初始阶段( i n c e p t i o n ) 、细化阶段( e l a b o r a t i o n ) 、 构造阶段( c o n s t r u c t i o n ) 和交付阶段( t r a n s i t i o n ) 。每个阶段结束于一个主要的 里程碑；每个阶段本质上是两个里程碑之间的时间跨度。在每个阶段的结尾执行 一次评估，以确定这个阶段的目标是否已经满足。如果评估结果令人满意的话， 可以允许项目进入下一个阶段1 2 5 1 。 ( 1 ) 初始阶段 初始阶段的目标是生成具有必要内容的业务案例，以证明启动项目是正确 的。为了达到该目标，必须识别所有与系统交互的外部实体，在较高层次上定义 交互的特性。本阶段具有非常重要的意义，在这个阶段中所关注的是整个项目进 行中的业务和需求方面的主要风险。初始阶段结束时是第一个重要的里程碑：生 命周期目标( l i f e e y c l eo b j e c t i v e ) 里程碑。 ( 2 ) 细化阶段 细化阶段的目标是分析问题领域，建立健全的体系结构基础，编制项目计划， 淘汰项目中最高风险的元素。为了达到该目的，必须在理解整个系统的基础上， 对体系结构作出决策，同时为项目建立支持环境。细化阶段是四个阶段中最关键 7 硕士学位论文第二章系统开发的稻芙理论与技本 的阶段。细化阶段结束于第二个重要的晕程碑：生命周期结构( l i f e c y c l e a r c h i t e c t u r e ) 晕程碑。 f 3 ) 构造阶段 构造阶段的主要目的是生成软件产品的一个初步可运行版本，即“b e t a 版”， 该产品达到可应用的质量，且满足需求。在构造阶段，所有剩余的构件和应用程 序功能被开发并集成为产品，新有的功能被详细测试。构造阶段结束于第三个重 要的里程碑：初始功能( i n i t i a lo p e r a t i o n a lc a p a b i l i t y ) 里程碑。 ( 4 ) 交付阶段 交付阶段的主要目标是要满足初始阶段所确立的需求，让项目相关人员满 意；处理在用户环境中运转时遇到的所有闽题，包括纠芷b e t a 用户或验收测试 人员所反馈的缺陷。交付阶段的终点是第四个里程碑：产品发靠( p r o d u c tr e l e a s e ) 里程碑。二维模型的纵轴表现了r u p 的静态结构，最主要的就是工作流。工作 流是产生具有可观察结果的活动序列1 2 9 l 。 r u p 有九个核心工作流，分为六个核心过程工作流( c o r ep r o c e s s w o r k f l o w s ) 和三个核心支持工作流( c o r es u p p o r t i n gw o r k f l o w s ) 。这些工作流 在整个生命周期中次又一次地被访问，在每一次迭代中以不同的重点和强度重 复。 ( 1 ) 商业建模工作流 商业建模工作流的目标就是了解目标组织的结构；了解目标组织中的现有问 题并确定其改进潜力；保证客户、用户和开发者对西标组织达成共识；得出支持 晷标组织的系统需求。 ( 2 ) 需求工作流 需求工作流的主要目的是致力于开发正确的系统。为了做到这一点，就要足 够详细地描述系统需求，使客户和开发人员在系统应该做什么、不应该做什么方 面达成共识。 ( 3 ) 分析和设计工作流 分析设计工作流的目标是显示系统如何在实现阶段被实现的。要实现这个目 标，必须理解需求，而虽通过选择最佳的实现策略将需求转变为系统设计。 h ) 实现工作流 实现工作流的目的是规划每次迭代中所要求的系统集成，通过把可执行构架 映射到实施模型中的节点的方式来分布系统，实现类和对象，以及将开发如的构 件作力单元进行测试。 ( 5 ) 测试工作流 测试工作流的目标是评价产品的质量。这不仅仅涉及最终产品，而是从项目 s 硕+ 学位论文第二章系统开发的相关理论与技术 的早期阶段对构架的评价，一直到交付给客户的最终产品的评价。 ( 6 ) 部署工作流 部署工作流的目标是成功地生成版本，将软件分发给最终用户。 ( 7 ) 项目管理工作流 项目管理工作流平衡各种可能产生冲突的目标，管理风险，克服各种约束并 成功交付使用户满意的产品。 ( 8 ) 配置和变更管理工作流 配置和变更管理工作流描绘了如何在多个成员组成的项目中控制大量的产 物，提供准则来管理演化系统中的多个变体，跟踪软件创建过程中的版本。 ( 9 ) 环境工作流 环境工作流的目的是向软件开发组织提供软件开发环境，包括过程和工具。 2 2u m l 技术 2 2 1u m l 的基本概念 统一建模语言u m l 是一种定义良好、易于表达、功能强大的通用建模语言。 u m l 能直观详细地描述出一个系统的静态结构和动态行为，便于软件开发人员与 领域专家、客户之间相互沟通交流。u m l 语言结合了许多软件工程领域的新思 想、新技术。它不但支持面向对象的分析设计，还支持从需求分析开始的软件开 发的全过程。作为一种建模语言，u m l 的定义包括u m l 语义和u m l 表示法2 部分。其中u m l 语义描述了u m l 的精确原模型定义，使开发者能在语义上取得 一致，消除因人而异的最佳表达方法所造成的影响。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进行系统建模提供 了标准。u m l 的内容包括5 类图【蚓( 共9 种图形) 的定义：用例图、静态图、交 互图、行为图和实现图。这些图被用来建立系统的静态模型和动态模型。 用例图：一般由用户( 执行者) 和用例构成，从用户的角度描述系统功能，并指 出各功能的操作者。用于描述用户需求中的系统功能要求。 静态图：包括类图、对象图和包图。其中类图描述系统中类的静态结构，即 类的属性、操作和约束，以及系统中类之间的各种静态联系。对象图是类图的实 例，描述对象在系统中某一时刻的具体状态( 属性值和操作) 。u m l 的包是一种对 模型元素进行成组组织的通用机制，它把语义上有相互关系的模型元素组织在同 一个包里，便于整个系统的分层次控制管理。包图用于描述包与包之间的联系构 成。 交互图：描述对象之间如何合作完成某个行为的模型化工具。通过交互图人 9 硕十学位论文 第二章系统开发的相关理论与技术 们能清晰地观察和理解系统内部的协作关系和过程行为。u m l 的交互图包含顺 序图和协同图，顺序图描述对象按照时1 s j l l 顷序的消息交换，协同图描述系统成分如 何协同工作，它们都是用于对系统的行为建模。 行为图：描述系统的动态模型和对象之间的交互关系其中状态图描述类的 一个对象在其生存周期的行为。而活动图实质上是一种流程图，它描述类的活动 顺序，以及活动间的约束关系。 实现图：包括组件图和配置图，组件图描述代码部件的物理结构以及各部件 的依赖关系，配置图定义系统中软硬件的物理体系结构。 2 2 2 统一建模特点 ( 1 ) 以面向对象的分析设计方法为基础。 ( 2 ) 用例驱动。由于用例是对系统功能的描述，所以它们影响到软件开发的所 有阶段，在需求阶段，用用例描述所要求的功能，并由客户确定这些功能；然后分析 和设计用例，并实现用例；最后，在测试阶段，由用例构造测试用例，对系统进行验 证。所以我们可以称统一建模是用例驱动的。 ( 3 ) 以体系结构为中心。以面向对象的分析设计和用例驱动这两个特点是相 辅相成的，在统一建模中，用例的实现要依赖体系结构，而体系结构必须预留空间 以实现现在或将来所需要的所有用例。 ( 4 ) 具有动态可适应性。这主要体现在r u p 的可裁剪性和u m l 的可扩展性 上。u m l 提供了若干扩展机制包括构造性( s t e r e o t y p e ) 、约束( c o n s t r a i n t ) 、标签 值( t a g g e dv a l u e s ) i s , j i 】等。利用u m l 的扩展机制，用户可以增加新的模型元素类型， 修改现有元素的属性，定制与扩展u m l ，如用户可利用u m l 的扩展机制来支持特 定领域的应用。另一方面，r u p 在提供非常丰富的过程内容的同时，也提供了可裁 剪性。在具体项目的实施过程中，可以定制r u p 这个通用的过程框架，去掉项目中 不必要的工件和工作流，吸收若干xp 的思想如短小的迭代周期、结对编程、程 序重构等，从而使r u p 能与项目特性如规模、时间限制等相适应，最终能高效地开 发高质量的软件。 2 3 n e t 技术 2 0 世纪9 0 年代，微软发布了n e t 开发平台1 3 8 】。n e t 开发平台使开发者 创建运行在i i s 上的w e b 应用程序更为容易，它也使创建稳定、可靠而又安全 的w m d o w s 桌面应用程序更为容易。n e t 是一种可以进行分布式应用程序开 发的快速应用程序开发( r a p i da p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t ，r a d ) 工具 3 2 l 。n e t 全 面支持新一代互联网标准x m l 和s o a p , 全面支持w e bs e r v i c e s 。另外，开发人 1 0 硕十学位论文第二章系统开发的相关理论与技术 员可以利用n e tf r a m e w o r k 自动执行许多任务，大大提高开发效率。公共语言 运行时( c o m m o nl a n g u a g er u n t i m e ，c l r ) 是n e t 框架的基础，可以将运行时 看作一个在执行时管理代码的代理，它提供核心服务( 如内存管理、线程管理和 远程处理) 。代码在c l r 中的运行过程如下：首先c l r 选择编译器，因为c l r 中可以运行不同语言开发出来的代码：c l r 利用选择的编译器生成m s i l ( m i c r o s o f ti n t e r m e d i a t el a n g u a g e ) ：用j i t 编译器把m s i l 编译成机器语言。代 码首次调用时会被编译成机器代码，再次调用的时候就不再重新编译。借助c l r ， 用一种语言编写的类能被另一种语言继承，像调试之类的操作也不用考虑编写代 码所用的语言，这就意味着编写可重用类库时，不需要为每种语言生成一个版本， 使用类库时也不受编程语言的限制，从而使多种语言达到深度集成。n e t f r a m e w o r k 类库向程序员提供一组组件，这些组件可以用来编写在c l r 控制下 运行的代码。它们按照单一有序的分级组织，提供了一个庞大的功能集从文 件系统到对x m l 功能的网络访问的每一样功能。在c l r 上面是一套与通用语 言运行环境紧密集成在一起的基础类库，所有的类库都建立在基础类库之 上。n e tf r a m e w o r k 类库1 3 叫具有的一个重要特点是它与程序语言紧密结合，将类 库整合到所有支持n e t 的程序语言中，使所有的语言都有着共同的对象函数库。 这就使未来的程序员在学习写程序时，只需要学习这种语言的语法规则以及程序 流程即可，至于其他的，因为都是调用同一个函数库，所需要的方法也就几乎相同。 这对传统的程序开发人员来讲，无疑是一种全新的体验。其框架结构如图2 2 所 示。 图2 - 2 n o t 框架结构图 硕十学何论文 第二章系统开发的相大理论与技术 其三层结构图如图2 - 3 所示。 a s p n e tw e bf o r m s 数据表示层 u s e ri n t e r f a c ep r o c e s s i n g 罟 詈 业务逻辑层 b u s i n e s sc o m p o n e n t s 缓 们 e n t e r p r is es e r vi c e s 雪 r - r 爱 数据访问层 d a li n t e r f a c ed a lin t e r f a c e 2 4a sp n e t 技术 图2 - 3 三层结构框架图 a s e n e t 是建立在c l r 之上的新一代网络开发工具，运行在服务器端，用以 建立功能强大的w e b 应用。它不是a s p 的简单升级，而是一个用于w e b 开发的 全新框架1 3 6 】，包含了许多新的特性。 a s p n e t 主要具有以下的优势： ( 1 ) 使用经过编译的语言 a s e n e t 页面是运行在服务器上的、经过编译的c l r 代码，而不是采用像 a s p 那样的解释执行的办法。编译动作在页面第一次装载时发生，以后的请求就 不需要重新编译3 t 4 0 j 。所以，a s e n e t 比a s p 运行速度要快得多。 ( 2 ) 新的数据库访问技术a d o n e t a s e n e t 中的a d o n e t 提供了一组用来连接到数据库，运行命令，返回记 录集的类库，它是从前的a d o 的改进版本。a d o n e t 提供了对x m l 的强大支 持，在a d o n e t 中通过x m lr e a d e r ，x m lw r i t e r ，x m ld o c u m e n t 等可以方便 地创建和使用x m l 数据。其次，a d o n e t 引入了d a t a s e t 的概念，这是一个驻 于内存的数据缓冲区，它替代了原有的r e c o r d s e t 对象，提高了程序的交互性和可 扩展性尤其适合于分布式的应用场合【3 6 j 。 ( 3 ) 代码与内容相分离 a s e n e t 的一个很大的优势就是能将代码从内容中分离出来，使得界面设 计者和程序员可以各司其职【4 5 1 。 ( 4 ) 状态管理 a s p n e t 使用s e s s i o n - s t a t e 管理方式，状态信息可在不同机器的不同进 1 2 颈七学靛论文第二章系统开发的榴笑理论与技拳 程上维护。 5 ) 缓存功熊 a s p n e t 提供了三种内置的缓存机制，有效地缩短了服务器的应答时间，增 强了系统的性能。 麓诧部署 a s p n e t 并不会锁住正在执行的组件，重新编译后的组件d l l 文件只需复制到 w e b 应用程枣下某个特定酶文件夹( b i n ) ，就完成了注册操作。 7 ) 配置设置 a s p n e t 将所有的组态信息置于一名为w e b 。c o n f i g 的文件内，内容则遵照 x m l 的格式摆放，非常容翁阅读与更改。 黔支持下一代於w e bs e r v i c e s n e t 框架的c l r 提供了一种内置枧制来创建和开发w e b 服务。 ( 9 ) 安全机制 a s p n e t 结合n e t 框架与i i s6 0 提供了一套严谨的安全视制。 0o ) 调试和跟踪 a s p n e t 页砸的编译模式允许在页面被执行的过程中将组件保留在里面， 提供丰富的调试环境f 4 砑。 2 。5 a j a x 技术 2 5 1a j a x 的定义与工作原理 a j a x ( a s y n c h r o n o u sj a v a s e r i p ta n d 粼秘是多种技术翡综合，a j a x 包撬： 聊l 和c s s ：基予标准的表示技术 d o m ：使用文档对象模型( d o c u m e n to b j e c tm o d e l ) 作动态显示和交互 x m l 和x s l t ：使用x m l 和x s l t 做数据交互和操作 x m l h t t p r e q u e s t - 使用x m l h t t p r e q u e s t 进雩亍异步数据接收 j a v a s c d p t ：使用j a v a s c d p t 将它们绑定在一起。即它使用x h t m l 和c s s 标准化呈现，使用d o m 实现动态显示和交互，使用x m l 和x s t l 进行数据交 换与处理，便蔫x m l h t t p r e q u e s t 对象进行异步数据读敷，使用j a v a s c r i p t 绑定 和处理所京数据。更重要的是它打破了使耀更西重载的惯例技术组合。 a j a x 的工作原理【3 l j 相当于在用户和服务器之间加了一个中间层，使用户操 作与服务器响应异步化。这样把以前的一些服务器负担的工作转嫁到客户端，利 予客户端阑饕的处理缝力采处理，减轻服务器和带宽的受摆，放嚣达到节约i s p 的空闻及带宽租用成本的隧的。 1 3 硕十学位论文 第二章系统开发的相关理论与技术 2 5 2 传统w 曲应用模型工作过程与a j a ) ( 应用工作过程的比较 传统的w e b 应用模型工作过程是大部分界面上的用户动作触发一个连 接到w e b 服务器的h t t p 请求。服务器完成一些处理接收数据，处理计算，访 问其它的数据库系统，最后返回一个h t m l 页面到客户端。 h 丌h i - i p pf ! e s q u ) e s t t 阳n l s rp 。n m p j 町肆篓 a v a s c ；