UML系统分析与设计教程(第2版) 课件 第13章 图书管理系统的分析与设计

UML系统分析与设计SystemAnalysis&Design冀振燕北京交通大学

第十三章图书管理系统的分析与设计系统需求需求分析静态结构模型动态行为模型物理模型UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi2系统需求图书馆图书管理系统的域描述如下：在图书管理系统中，要为每个借阅者建立一个账户，并给借阅者发放借阅卡（借阅卡可以提供借阅卡号、借阅者名），其中账户中存储借阅者的个人信息、借阅信息以及预订信息。持有借阅卡的借阅者可以借阅书刊、返还书刊、查询书刊信息、预订书刊并取消预订，所有这些操作都是通过图书管理员进行的，也即借阅者不直接与系统交互，而是让图书管理员充当借阅者的代理与系统交互。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi3系统需求在借阅书刊时，需要输入所借阅的书刊名、书刊的ISBN/ISSN号，然后输入借阅者的借阅卡号和借阅者名，完成后提交所填表格，系统验证借阅者是否有效（在系统中是否存在账户），若有效，借阅请求被接受，系统查询数据库系统，看借阅者要求借阅的书刊是否存在，若存在，则借阅者可借出书刊，并在系统中建立存储借阅记录。借阅者还书后，删除关于所还书刊的借阅记录。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi4系统需求如果借阅者所借的书刊已被借出，则借阅者可以选择预订该书刊，一旦借阅者预订的书刊可以获得，就将书刊直接寄给预订人（为了简化系统，当预订书刊可获得时就不通知借阅者了）。另外，为了简化系统，暂不考虑书刊的最长借阅期限，即假设借阅者可以无限期地保存所借阅的书刊。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi5系统需求对上述图书管理系统的域描述进行分析，可以获得如下功能性需求。（1）借阅者持有借阅卡（借阅卡包含借阅者姓名和借阅卡号）。（2）图书管理员作为借阅者的代理借书。（3）图书管理员作为借阅者的代理预订书刊。（4）图书管理员作为借阅者的代理取消预订。（5）图书管理员作为借阅者的代理还书。（6）图书管理员可以创建新的借阅者账户。（7）图书管理员可以修改借阅者的账户信息。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi6系统需求（8）图书管理员可以删除已存在的借阅者账户。（9）图书管理员可以添加新书目。（10）图书管理员可以修改书目信息。（11）图书管理员可以删除系统中的书目。（12）图书管理员可以在系统中添加书刊信息（注意区分“书目”与“书刊”）。（13）图书管理员可以编辑书刊信息。（14）图书管理员可以删除书刊信息。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi7需求分析识别参与者（1）BorrowerActor。描述：借阅者可以借阅、预订、归还物理书刊，还可以取消预订。示例：持有借阅卡的任何人或组织。（2）Librarian。描述：图书管理员维护系统，他可以创建、修改、删除借阅者的信息；可以添加、编辑、删除书目信息，即维护书刊目录；可以添加、编辑、删除物理书刊信息。示例：图书管理员。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi8需求分析识别用例（1）BorrowBook（借阅物理书刊）。本用例提供了借阅物理书刊的功能。（2）ReturnBook（返还物理书刊）。本用例提供了返还物理书刊的功能。（3）ReserveTitle（预订书刊）。预订书刊时一般针对书目，而非某个物理拷贝。本用例提供了预订书刊的功能。（4）CancelReservation（取消预订）。本用例提供了取消预订书刊的功能。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi9需求分析识别用例（5）MaintainBorrowerInfo（维护借阅者信息）。本用例提供了创建、修改以及取消借阅者账户的功能。（6）MaintainTitleInfo（维护书目信息）。本用例提供了添加、修改以及删除书目信息的功能。（7）MaintainBookInfo（维护物理书刊信息）。本用例提供了添加、修改以及删除物理书刊信息的功能。（8）LogIn（登录）。本用例描述了用户如何登录进入该管理系统。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi10需求分析UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi11系统用例图需求分析图书管理系统的用例事件流描述如下。1．借阅物理书刊（BorrowBook）1.1．前置条件（Pre-Conditions）在这个用例开始前，Librarian必须登录到系统中。1.2．后置条件（Post-Conditions）如果这个用例成功，在系统中建立并存储借阅记录，若必要还要删除预订记录。反之，系统的状态没有变化。1.3．扩充点（ExtensionPoints）没有。1.4．事件流1.4.1．基流（BasicFlow）当借阅者从图书馆借阅物理书刊时，用例启动。如果Librarian选择“借书”，则执行分支流S-1：借阅物理书刊。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi12需求分析如果所借的物理书刊是经过预订的，则执行分支流S-2：通过预订借阅物理书刊。1.4.2．分支流（Subflows）S-1：借阅物理书刊（1）提供书目、借阅者信息。（2）检索书目（Title）（E-1）。（3）确定所借阅的物理书刊是否可以获得（E-2），即所借的物理书刊是否都已借出。（4）检索借阅者（E-3）。（5）图书馆将物理书刊借给借阅者。（6）创建借阅记录。（7）存储借阅记录。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi13需求分析S-2：通过预订借阅物理书刊（1）提供书目、借阅者信息。（2）检索书目（Title）（E-1）。（3）检索借阅者（E-3）。（4）确定该种类书刊的物理拷贝是否可以获得（E-2）。（5）将物理书刊发给借阅者。（6）创建借阅记录。（7）存储借阅记录。（8）删除预订记录。1.4.3．替代流（AlternativeFlow）E-1：该书目不存在，系统显示提示信息，用例终止。E-2：物理书刊都已借出，系统显示提示信息，用例终止。E-3：系统中不存在该借阅者，系统显示提示信息，用例终止。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi14需求分析5．维护借阅者信息（MaintainBorrowerInfo）5.1．前置条件（Pre-Conditions）在这个用例开始前，Librarian必须登录到系统中。5.2．后置条件（Post-Conditions）如果这个用例成功，系统添加、修改或删除借阅者信息。反之，系统的状态没有变化。5.3．扩充点（ExtensionPoints）没有。5.4．事件流5.4.1．基流（BasicFlow）当Librarian想维护借阅者信息时，用例启动。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi15需求分析系统要求Librarian选择所想执行的活动（即添加借阅者、删除借阅者或修改借阅者）。如果所选的活动是“添加借阅者”，则执行分支流S-1：添加借阅者。如果所选的活动是“删除借阅者”，则执行分支流S-2：删除借阅者。如果所选的活动是“修改借阅者”，则执行分支流S-3：修改借阅者。5.4.2．分支流（Subflows）S-1：添加借阅者（1）提供借阅者信息，如姓名、地址、邮政编码和身份证号码等。（2）系统存储借阅者信息（E-1）。S-2：删除借阅者（1）提供借阅者信息。（2）查询借阅者（E-2）。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi16需求分析（3）查询借阅者的借阅记录（E-3）。（4）从系统中删除借阅者的信息，以及借阅者的预订记录。S-3：更改借阅者（1）提供借阅者的信息。（2）查询并显示借阅者的信息（E-2），修改相应的信息。（3）更新并存储系统中借阅者的信息。5.4.3．替代流（AlternativeFlow）E-1：若借阅者已存在，系统显示提示信息，用例终止。E-2：若查询不到借阅者，系统显示提示信息，用例终止。E-3：若存在借阅记录，系统显示提示信息，用例终止。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi17静态结构模型定义系统对象（1）借阅者（Borrower）。借阅者是有身份的。例如，“王红”和“刘新”是两个身份不同的人，具有相同名字和不同身份证号码的两个人也是身份不同的。在这个系统中，借阅者有相关的行为，即借阅者可以借阅、返还、预订书刊或取消预订，所以借阅者应该成为系统中的一个对象，类名为Borrower。（2）书目（Title）。书目可以通过不同的ISBN/ISSN号来区分。在这个系统中，书目也有相关的行为，书目可以被预订或被取消预订，所以，书目也是系统中的一个对象，类名为Title。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi18静态结构模型定义系统对象（3）物理书刊（Book）。物理书刊在图书馆中通过独一无二的索引号来区分，因此不同的物理书刊不会被混淆。在这个系统中，物理书刊也有相关的行为，物理书刊可以被借阅或被返还，所以，物理书刊也是系统中的一个对象，类名为Book。（4）借阅记录（Loan）。借阅记录有身份，借阅记录可以彼此区分，而不会被混淆。例如，同一个人关于不同书刊的借阅记录是不同的。在这个系统中，借阅记录也有相关的行为，它可以被建立或删除，因此，借阅记录也是系统中的一个对象，类名为Loan。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi19静态结构模型定义系统对象（5）预订记录（Reservation）。预订记录也有身份，预订记录可以被此区别，不会被混淆。例如，借阅者相同但书目不同的预订记录是不同的，书目相同但借阅者不同的预订记录也是不同的。在这个系统中，借阅记录也有相关的行为，它可以被建立或删除，因此，借阅记录也是系统中的一个对象，类名为Reservation。从上述分析可知，系统至少含有5个重要的类，即类Borrower、类Book、类Title、类Loan和类Reservation。上述5个类都是实体类，都是持久性的，都需要存储在数据库中。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi20静态结构模型定义系统对象由于上述5个类都是持久性类，因此还可以抽象出一个代表持久性的父类，以实现面向对象数据库文件的读、写、存储、检索、删除、更新等操作。（6）类Persistent。类Persistent是类Borrower、类Title、类Book、类Loan、类Reservation的父类。类Persistent为商业对象的持久存储提供了支持，它的子类必须能够实现从数据库文件中读、写对象属性的操作。（7）类OID。类OID实现了对象ID。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi21静态结构模型（1）类Persistent的属性和操作。类Persistent支持对象的持久存储。类Persistent具有将对象写入数据库文件的方法“write()”和从数据库文件中读出对象的方法“read()”，类Persistent还提供了通过OID检索对象，获得持久对象的OID，以及存储、删除、更新对象的方法。类Persistent的子类继承了类Persistent的方法，并实现了该类的“write()”和“read()”方法，覆盖了父类Persistent的“write()”和“read()”方法，从而实现了将特定子类对象的属性写入数据库文件，或者从数据库文件中读出特定子类对象的属性。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi22静态结构模型（2）类OID的属性和操作。类OID实现了对象ID，类OID的对象可用来引用系统中的持久对象，使得从数据库文件中引用和检索对象变得容易。对象ID由所引用的类的类名和一个独一无二的idNumber号组成。通过将OID传递给类Persistent的方法getObject()，可以从数据库文件中读出对象，并将对象返回给调用者。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi23静态结构模型（3）类Borrower的属性和操作。类Borrower描述了物理借阅者（可以是人，也可以是公司或另一个图书馆等）的信息。借阅者的信息包括姓名、地址、邮政区号、身份证号码和电话号码。类Borrower与参与者BorrowerActor是不同的，参与者BorrowerActor代表了系统外的物理借阅者，而类Borrower则代表了系统中存储的物理借阅者的信息，即代表了物理借阅者在系统中的账户。类Borrower的所有对象都是持久的，因为类Borrower继承了类Persistent，并实现了读写操作。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi24静态结构模型（4）类Title的属性和操作。类Title描述了书目信息。对于每种书目（Title对象）来说，图书馆通常拥有多个物理拷贝（Book对象）。类Title封装了书刊名、作者、ISBN/ISSN号等信息，它可以没有预订记录或有多个预订记录（Reservation对象）。类Title继承了类Persistent，并实现了读写操作，所以类Title的所有对象都是持久的。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi25静态结构模型（5）类Book的属性和操作。类Book代表可以借阅的物理书刊。类Book的对象有两个状态，即“已借出”或“未借出”。类Book的对象总是与一个Title对象对应。之所以区分类Book和类Title，是因为借阅者预订书刊时只是预订了某种书刊，而不是这种书刊的特定物理拷贝，图书馆对同一种书刊通常保存几本物理拷贝（每本拷贝都可以被一个借阅者借出）。每个物理书刊都有一个独一无二的id号，这个id号被标记在书上，用来唯一地标识图书馆中的物理书刊，且同一种类的不同物理书刊拷贝可通过id号来区分。类Book继承了类Persistent并实现了读写操作，所以类Book的所有对象都是持久的。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi26静态结构模型（6）类Loan的属性和操作。类Loan描述了借阅者从图书馆借阅物理书刊的借阅记录。一个Loan对象对应着一个借阅者（Borrower对象）和一个物理书刊（Book对象）。Loan对象的存在表示借阅者（Borrower对象）借阅了借阅记录（Loan对象）中记录的物理书刊（Book对象）。当物理书刊（Book对象）被还回时，要删除借阅记录（Loan对象）。类Loan继承了类Persistent并实现了读写操作，所以类Loan的所有对象都是持久的。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi27静态结构模型（7）类Reservation的属性和操作。如果某书目（Title对象）的所有可借物理拷贝（Book对象）都已借出，则需要该书目的借阅者就需要预订，当该书目的某个物理拷贝（Book对象）被还回时，预订该书目（Title对象）的借阅者就可以优先借阅该物理拷贝（Book对象）。一种书刊（Title对象）可以被不同的借阅者（Borrower对象）预订。当预订生效时，系统要保存预订记录。类Reservation就是描述预订记录的类。当预订的借阅者获得书刊物理拷贝时（Book对象），预订记录（Reservation对象）要被删除。类Reservation继承了类Persistent并实现了读写操作，所以类Reservation的所有对象都是持久的。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi28静态结构模型定义用户界面类（1）类MainWindow。界面类MainWindow是系统的主界面，系统的主界面具有菜单和菜单项，当用户选择不同的菜单项时，系统可以执行不同的操作。当程序退出时，主界面窗口关闭。（2）类BorrowerDialog。界面类BorrowerDialog是进行操作“添加借阅者”、“修改借阅者”或“删除借阅者”时所需的对话框。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi29静态结构模型定义用户界面类（3）类FindBwrDialog。界面类FindBwrDialog是根据借阅者ID号查找借阅者的对话框。当主窗口中的菜单项“删除借阅者”或“修改借阅者”被选择时，该对话框弹出，图书管理员输入借阅者ID，单击“OK”按钮，则系统查询数据库中具有指定ID号的借阅者信息。（4）类TitleDialog。界面类TitleDialog是进行操作“添加书目”、“修改书目”或“删除书目”时所需的对话框。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi30静态结构模型定义用户界面类（5）类FindTDialog。界面类FindTDialog是根据书目的ISBN/ISSN信息来查找相应书目的对话框。当主窗口中的菜单项“删除书目”或“修改书目”被选择时，该对话框弹出，图书管理员输入书目的ISBN/ISSN信息，单击“OK”按钮，系统将查询数据库中具有指定ISBN/ISSN号的Title信息。（6）类BorrowDialog。界面类BorrowDialog是进行“借阅”操作时所需的对话框。当主窗口中的菜单项“借阅”被选择时，该对话框弹出，图书管理员输入书刊名、书刊的ISBN/ISSN信息和借阅者信息，然后单击“OK”按钮，借阅动作被确认，系统创建并保存借阅记录。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi31静态结构模型定义用户界面类（7）类ReturnDialog。界面类ReturnDialog是进行“还书”操作时所需的对话框。（8）类RsvDialog。界面类RsvDialog是进行操作“预订”或“取消预订”时所需的对话框。（9）类MessageWindow。界面类MessageWindow是用来显示提示信息的窗口。（10）类LoginDialog。界面类LoginDialog是用来输入用户名和密码的对话框。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi32静态结构模型系统包图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi33静态结构模型用户界面类的类图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi34静态结构模型实体类的类图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi35动态行为模型建立交互作用图添加借阅者“添加借阅者”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“添加借阅者”，对话框弹出，图书管理员输入借阅者信息，然后提交，系统根据借阅者ID号查询数据库，看数据库中是否已存在借阅者，若不存在，创建借阅者账户，并存储借阅者信息。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi36“添加借阅者”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi37动态行为模型建立交互作用图（2）删除借阅者。“删除借阅者”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“删除借阅者”，查询对话框弹出，然后输入待删除的借阅者ID号，系统查询数据库，显示借阅者信息（若借阅者信息不存在，显示提示信息，结束删除动作），按下删除按钮，系统确定是否存在与该借阅者相关的借阅记录（若有，给出提示信息，结束删除动作；若没有，查询是否存在与该借阅者相关的预订记录，若存在，删除预订记录），最后从系统中删除借阅者。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi38“删除借阅者”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi39动态行为模型建立交互作用图（3）添加书目。“添加书目”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“添加书目”，对话框弹出，然后输入书刊名、ISBN/ISSN号、作者等信息，提交信息，系统根据ISBN/ISSN号查询书种信息是否已存在，若存在，显示提示信息，终止操作；若不存在，创建书目，并存储书目信息。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi40“添加书目”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi41动态行为模型建立交互作用图（4）删除书目。“删除书目”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“删除书目”，对话框弹出，然后输入书刊的ISBN/ISSN号，提交信息。系统查询数据库，显示书目信息（若书目信息不存在，给出提示信息，结束删除动作）。查询物理书刊是否有借出，若有，给出提示信息，结束删除动作；若没有，删除物理书刊信息。查询是否有预订记录，若有，删除预订记录并通知借阅者；若没有，确认之后删除书目。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi42“删除书目”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi43动态行为模型建立交互作用图（5）添加物理书刊。“添加物理书刊”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“添加物理书刊”，对话框弹出，然后输入书刊的ISBN/ISSN号，提交信息。系统查询数据库，显示书刊信息，图书管理员添加物理书刊，单击按钮确认添加，系统创建并存储物理书刊对象。最后将物理书刊添加到书目中，更新书目信息。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi44“添加物理书刊”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi45动态行为模型建立交互作用图（6）删除物理书刊。“删除物理书刊”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“删除物理书刊”，对话框弹出，然后输入书刊的ISBN/ISSN号并提交。系统查询数据库，显示书刊信息，图书管理员从物理书刊列表中删除物理书刊，单击“确认”按钮删除，系统删除物理书刊对象，并从书目信息中删除物理书刊，最后更新书目信息。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi46“删除物理书刊”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi47动态行为模型建立交互作用图（7）预订书刊。“预订书刊”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“预订书刊”，对话框弹出，然后输入书刊和借阅者的信息并提交。系统查询数据库，确定该书目是否存在，若存在，确定借阅者是否有效；若不存在，则显示提示信息，图书管理员重新输入书刊信息或终止预订操作。若借阅者有效，创建并存储预订记录，并将预订记录添加到相应的借阅者和书目信息中；若借阅者无效，则显示提示信息，图书管理员重新输入借阅者信息或终止预订操作。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi48“预定图书”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi49动态行为模型建立交互作用图（8）取消预订。“取消预订”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“取消预订”，对话框弹出，然后输入书刊和借阅者的信息并提交。系统查询数据库，确定该书目是否存在，若存在（若不存在，则显示提示信息，图书管理员重新输入书刊信息或终止“取消预订”操作），确定借阅者是否有效，若有效（若无效，则显示提示信息，图书管理员重新输入借阅者信息或终止“取消预订”操作），确定预订记录是否存在，若存在（若不存在，则显示提示信息，图书管理员重新输入信息或终止“取消预订”操作），从借阅者和书目信息中删除预订记录，并更新借阅者和书目信息，最后删除预订记录。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi50“取消预订”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi51动态行为模型建立交互作用图（9）借书。图书管理员首先选择菜单项“借阅”，对话框弹出，然后输入书刊和借阅者的信息并提交。系统查询数据库，确定该种书目是否存在，若存在（若不存在，则显示提示信息，图书管理员重新输入书刊信息或终止“借阅”操作），确定是否有可借阅的物理图书，若有（若没有，则显示提示信息，图书管理员重新输入其他书刊信息或终止“借阅”操作），确定借阅者是否有效，若有效（若无效，则显示提示信息，图书管理员重新输入借阅者信息或终止“借阅”操作），创建并存储借阅记录，并将借阅记录添加到物理书刊和借阅者信息中，更新物理书刊和借阅者信息。UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi52“借书”顺序图UML系统分析与设计第2版ZhenyanJi53动态行为模型建立交互作用图（10）还书。“还书”的过程是，图书管理员首先选择菜单项“还书”，对话框弹出，然后输入物理书刊的ID号，提交信息。系统查询数据库，确定指定ID号的物理书刊是否存在，若存在（若不存在，则显示提示信息，图书管理员重新输入物理书刊ID号或终止“还书”操作），确定是否有借阅记录，若有（若没有，则显示提示信息，图书管理员重新输入其他物理书刊ID号或终止“还书”操作），从物