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教材管理系统的设计与实现(二)
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毕业论文范文题目:
教材管理系统的设计与实现(二)
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教材管理系统的设计与实现(二)
教材管理系统的设计与实现(二)毕业论文范文介绍开始:
教材管理系统的设计与实现第二章 实现技术
本系统采用统一建模语言ⅣML)为建模工具,以J2EE为技术架构,充分利用轻量级EJB的优势,采用基于组件的开发方式,以Microsoft Visual Sourcesafe6.0作为版本控制工具,VISIO作为UML绘图工具,以开源工具Eclipse 3.2为实现工具,本章将分别给以介绍与分析。
2.1 UML概述
统一建模语言UML(Unified Modeling Language)不仅获得了对象管理组织OMG(Object Management Group)的承认,也将取代Booth、Coad、Jacobson、odell、Rumbaug、Wirfs-Brock等原先所使用的表示法,成为全新唯一的表示法[3]。
首先,UML是一种建模语言,而不是方法(或方法论)。UML制定了一些图形,以及这些图形的含义,而方法则更进一步描述开发软件的步骤,什么样的图形在什么样的顺序中产生,由谁来做等。UML之所以重要,是因为它有助于软件开发人员之间的沟通,我们必须在某种程度上使用它,以协助沟通[4]。
其次,UML是一个通用的可视化建模语言,它定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用,主要用于对软件进行描述、可视化处理、构造和建立软件系统制品的文档。而且,它记录了对必须构造的系统的决定和理解,可用于系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。
另外,UML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,是一种总结了以往建模技术经验并吸收当今优秀成果的标准建模方法。它可被交互的可视化建模工具所支持,这些工具提供了代码生成器和报表生成器。虽然UML只是标准的建模语言,并没有定义一种标准的开发过程,但它适用于迭代式的开发过程,是为支持大部分现存的面向对象开发过程而设计的[5]。
虽然UML不是一门程序设计语言,但可以使用代码生成器工具将UML模型转换
为多种程序设计语言代码,或使用反向生成器工具将程序源代码转换为UML。UML是一种通用建模语言,而不是一种可用于定理证明的高度形式化的语言,这样的语言有很多种,但它们通用性较差,不易理解和使用。另外,UML作为一个综合的通用建模语言,是一种离散的建模语言,不适合对诸如工程和物理学领域中的连续系统建模,而是适合于对诸如由计算机软件、固件或数字逻辑构成的离散系统建模[6]。
2.2体系结构概述
ANSI/IEEE Std 1471-2000中使用的体系结构定义是:“一个系统的基本组织,表现为系统的组件、组件之间的相互关系、组件与环境之间的相互关系以及设计和进化的原理”[7]。
企业体系结构中的信息可以从不同角度来审视,并且可以满足各种需要。通常有四个重要并且常用的基本审视角度,分别是业务、应用程序、信息和技术角度。
2.2.1应用程序和技术体系结构
应用程序和技术体系结构如图2.1。
图2.1应用程序和技术体系结构如图
软件系统的功能需求描述了软件提供的商业价值。“应用程序体系结构”是自动服务的体系结构,用于支持和实现这样的业务需求,包括该业务与其他应用程序之间的接口。它描述了应用程序的结构,以及该结构如何实现组织的功能需求。虽然在理想情况下,一个组织应该只有一个应用程序体系结构,但实际上,一个组织往往会有许多不同的应用程序体系结构。
“技术体系结构”是支持组织以及实现运作(非功能)需求(尤其是组织的应用程序和信息体系结构)的硬件和软件基础设施的体系结构。它描述了所使用技术的结构和内部关系,以及这些技术如何支持组织的运作需求。
2.2.2概念逻辑和物理视图
所有体系结构角度都有多种体系结构视图,通常分为概念、逻辑和物理视图,如图2.2。概念视图是最抽象的视图,一般用系统用户(非IT专业用户)熟悉的术语来描述,主要用于定义应用程序的功能需求和商业用户视图,以便生成业务模型。
图2.2 概念、逻辑和物理视图
2.2.3 B/S三层体系结构
在B/S体系结构系统中,用户通过浏览器向分布在网络上的许多服务器发出请求,服务器收到浏览器的请求后进行处理,然后将处理的结果返回给用户[8]。B/S结构简化了客户机的工作,客户机上只需配置少量的客户端软件,当用户需要某种信息时,通过浏览器发出请求,而其余如数据请求、加工、结果返回以及动态网页生成等工作全部由Web Server完成。这种三层体系结构如图2.3、图2.4所示。
图2.4 扩展的三层体系结构图
图2.3 基本三层体系结构
这种结构不仅把客户从沉重的负担和不断对其提高性能的要求中解放出来,而且把技术维护人员从繁重的维护升级工作中解脱出来。这种三层结构在层与层之间相互独立,任何一层的改变不会影响其它层的功能[9]。
2.2.4 客户端脚本体系结构和服务器端逻辑体系结构
(1)客户端脚本体系结构如图2.5所示。
将脚本作为HTML的一部分从服务器端下载到客户端。通常脚本是指不需要与服务器通讯就能在客户端执行的应用逻辑,这些逻辑是简单而有限的(如能执行数据域检查、不要求页面转换的应用逻辑),复杂的逻辑仍由服务器执行。
图2.5 客户端脚本体系结构图
(2)服务器端逻辑体系结构如图2.6,其中,服务器的操作分三个步骤:
①控制逻辑:根据参数确定业务对象和业务动作。
②业务逻辑:处理特定的业务知识,与所有相关技术代码分离。
③内容构成:对结果格式化,并辅之以布局和一些客户端显示所需的信息。
(3)该体系结构的优点如下:
①所需客户端资源很少。
②应用逻辑不用装入。
③启动用户交互所需的网络通信量很少。
图2.6 服务器端逻辑体系结构图
2.3 J2EE架构概述
2.3.1 J2EE技术
随着Internet和Intranet的普及应用,HTTP、HTML和Java平台逐渐演变成为针对客户机的标准,使企业在应用程序的开发方面逐渐有了规范。但是随着当今激烈的市场竞争、电子商务日益普及和广泛的应用,企业应用开发正面临着严峻的挑战。特别是随着CGI、NSAPI(Netscape Server API)和ISAPI(Internet Server API)等多种编程和连通性模型的日趋流行,编程和维护的工作量极大地增加了[10]。
SUN公司推出的J2EE(Java2 Platform Enterprise Edition)成功地解决了上述问题,使得企业的软件开发重新获得了新的生命力。它是一种利用Java语言的标准体系结构定义,其中包括了企业Java Beans、JSP、JNDI、JMS、JTA等技术,利用它可以更为方便地在中间层加速分布式部署。
2.3.2 J2EE架构概述
一个多层的分布式的应用模型如图2.7所示,其中包括以下四个层次:客户层、WEB层、业务层及企业信息系统层(EIS)。在该模型中,应用逻辑根据功能被划分成组件,并且可以在同一个服务器或不同的服务器上安装这些不同的组件。
图2.7 多层的分布式的应用模型
尽管J2EE支持四个不同的层,但不一定要求每一层在物理上位于单独的计算机体系中。通常情况下,web层和业务层在同一台服务器(J2EE服务器)上运行,基于这一点,这两层被认为是中间层(Middle Tier)的子层。
J2EE应用可以是基于Web的,也可以不是基于Web的。在一个基于Web的J2EE
应用中,用户的浏览器在客户层中运行,并从一个Web服务器上下载Web层中的静态HTML页面或由JSP或servlets生成的动态HTML页面。
图2.8 客户端层、web层及业务逻辑层
Web客户端一般指的就是Web浏览器(如IE),它以标准格式显示从服务器传递来的网页。不管J2EE应用服务器是怎样生成这些网页的,它们被传递给浏览器时已经是HTML或WML格式,浏览器只是正确地显示给用户,如图2.8所示。
(1)客户层(Client Layer)
客户层用来与用户交互,并把来自系统的信息显示给用户。基于web的J2EE应用,允许浏览器将Web网页和applet下载到客户机器上运行。
(2)WEB层(Web Tier)
J2EE Web组件由JSP页面、基于WEB的applets以及显示HTML页面的servlets组成。应用程序组装时,调用servlets或者JSP的HTML页面,与Web组件打包在一起。与客户层一样,w曲层可能包括一个Javabeans类,用来管理用户输入,并将输入发送到业务层中运行的EJB类来处理。
Web组件与基于Web的客户端(如Web浏览器)进行交互。J2EE中有四类Web组件:Scrvlct,JSP、可选的Java Bean和Java Server Pages Standard Tag Library(JSTL)。
(3)业务层(Business Tier)
作为解决或满足某个特定业务领域(比如银行、零售或金融业)需要的逻辑业务代码,由运行在业务层的EJB来执行。一个Enterprise Bean从客户程序处接收数据,对数据进行处理(如果需要),然后再将数据发送到企业信息系统层存储,并且从存储中检索数据,将数据送回客户程序。
(4)企业信息系统层(Enterprise Informati011 System Tier)
一般,在企业信息系统层上运行企业信息系统软件,这层包括企业基础设施系统,例如企业资源计划((El心)、大型机事务处理(Mainframe Transaction Processing)、数据库系统及其他遗留信息系统(Legacy Information Systems)。
2.4 EJB概述
EJB技术是一个在产品环境下开发、部署和管理可靠企业应用的体系结构,它是在传统的两层体系结构发展为三层或多层体系结构后出现的。三层体系结构将应用程序原来一起在用户客户端实现的业务逻辑和界面逻辑相分离,而分离出来的业务逻辑就主要由EJB技术来实现[11]。
2.4.1 EJB的类型
EJB2.0规范中,共有三种EJB的类型:会话Bean(Session Bean)、实体Bean(EntityBean)和消息驱动Bean(Message.Driven Bean)。这三种EJB有着不同的生命周期、不同的生命周期、不同的持久性管理,因而它们适用的情况不一样。
(1)会话Bean
会话Bean主要用于客户端和服务器的相互交流、描述商业处理过程,在企业级应用中扮演着非常重要的角色。会话Bean的任务主要是实现商业逻辑和业务规则。
(2)实体Bean
实体Bean是持久性的数据组件,代表存储在外部介质中持久对象或者已有的企业应用系统资源。它用于描述数据信息的缓冲对象,独立于数据存储方式,即一个实体Bean可以代表数据库中的一行纪录。
(3)消息驱动Bean
消息驱动Bean[12]是EJB2.0新增的类型。消息驱动的Bean实现JMS和EJB之间的整合,用来在服务器内执行异步操作。
2.4.2 EJB容器及其服务
EJB容器是组件的运行环境。组件驻留容器内,容器为组件提供服务,而容器通常驻留于应用服务器,该服务器为它和其他容器提供运行环境。
通过使用EJB组件,我们可以利用容器提供的服务,表现在以下几个方面:
(1)持久化保存或恢复实体Bean状态的过程。最为常见的持久化代码形式是SQL,特别是当数据库模式很复杂时,SQL代码的编写冗长且困难。编写EJB框架的目的是将这些系统级问题转移给EJB容器。
(2)声明性事务。事务管理可能很复杂,特别是在涉及多数据库访问组件。EJB可以无须任何编码就可以实现对复杂事物的管理。开发人员在开发组件时,无需考虑应该什么时候提交或者回滚一个事务。容器通过在部署描述符中声明的EJB方法的事务性属性,完成事务管理。
(3)数据缓存。缓存极大地改善了应用的性能。在实体Bean中,表示对象的持久化状念的实例变量实际上是一种数据缓存,该数据的永久性存贮就位于数据库中。
(4)声明性。在每一个应用程序中通过声明,而不需要编码实现对EJB组件访问的控制。
(5)伸缩性与错误修复。依靠EJB规范,应用程序服务器可以运行于集群环境,并且对任何集群节点错误实施恢复。
2.5 J2EE的优势
J2EE体系结构的容器中提供了众多的服务,通过把各种类型的组件Beans放入容器内运行,可以实现代码的重用、逻辑功能拆分、对维护频繁的部分分离、可扩展性、模块化、安全性、简单一致的用户及数据的完整性。J2EE为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的商务系统提供了以下几个优点:
(1)保留现存的IT资产
由于企业必须适应新的商业需求,利用已有的企业信息系统方面的投资,而不是重新制定就变得很重要。由于基于J2EE平台的产品几乎能够在任何操作系统和硬件配置上运行,现有的操作系统和硬件也能被保留使用。
(2)高效的开发
J2EE允许公司把一些通用的、很繁琐的服务端任务,交给中间件供应商去完成。这样开发人员可以集中精力在如何创建商业逻辑上,相应地缩短了开发时间。高级中间件供应商提供一些复杂的中间件服务,具体表现为:
①状态管理服务:可以使开发人员写更少的代码,而不用关心如何管理状态,这样能够更快地完成程序开发。
②持续性服务:使开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用程序,生成更轻巧,与数据库无关的应用程序,这种应用程序更易于开发与维护。
③分布式共享数据对象cache服务:使开发人员编制高性能的系统,极大提高整体部署的伸缩性。
(3)支持异构环境
J2EE能够开发部署在异构环境中可移植的程序。基于J2EE的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。
(4)可伸缩性
企业必须要选择一种服务器端平台,这种平台应能提供极佳的可伸缩性,从而去满足那些在他们系统上进行的商业运作的大批新客户[13]。
(5)可维护性
使用J2EE要比利用Windows开发的应用程序更易于维护。基于J2EE平台产品支持更广泛的组件类型和中间件服务,可使开发人员把精力投入在待解决的商业问题,而不是中间件的问题上。
第三章 系统需求分析
本章所涉及的主题包括以下几个方面的内容:首先对需求分析的采集与定义方法进行简单的介绍,接着进行业务方面的需求分析,其中包括:省电大教材管理部门和各下级教材管理部门的主要横向业务、省电大内部和教材工作有密切联系的各项业务及其流程。然后具体阐述教材管理系统的各项功能需求,在此基础上我们利用UML用例图,描述了各用户角色和他们在系统中执行的活动。
3.1 需求采集及分析方法
需求分析是指分析用户对一个产品的需求是什么,其中的“用户"包括每一位最终可能使用产品的人。它是一个项目开发的基础,是项目实施成败的关键,在软件开发过程中具有十分重要的地位,其分析的好坏将直接影响到以后系统开发的各个环节。如果花费了巨大的人力、物力、财力和时间,设计出来的软件产品却不能满足用户的需求,那么设计的再出色也无济于事。.
需求分析的主要任务是,使系统开发人员和用户双方对需求达成一个明确的认识,让所有相关的人员都能够相互理解,对需求有一个整体的把握和认识。在这一阶段中,需要分析系统总体实现目标,确定使用对象及总体功能要求。
系统的需求分析通常分为功能需求(FR)和非功能需求(NFR)。功能需求是指“用户X可以做Y刀这样的使用特性,而非功能要求是指系统范围的能力或者行为,例如:性能、可扩充性以及可访问性。功能需求通常可以通过技术解决方案的特定能力来完成,而非功能性需求通常要由解决方案的系统体系结构或者用来构成解决方案的特定技术来解决[14]。
3.2业务需求分析
分析系统各项功能需求(FR)和非功能需求(NFR),我们首先要对教材服务
中心与其他外单位之间各项横向业务以及教材服务中心机关内部业务有所了解,对业务需求方面进行分析。
3.2.1业务方面需要满足的特点
(1)多层次检索途径,确保教材信息查全率和查准率。
由于电大系统专业较多,因此教材品种繁多,系统需要提供多种检索途径,既可实现简单查询,组合查询,也可按不同需求进行快速检索、进阶检索、多表联合查询、组合查询确保所需教材数据的快捷性和准确性。
(2)实现“内部系统和网络平台数据衔接"
由于教材管理系统可通过教务系统数据接口和上级级教材管理部门的用书计划数据导入方式收集教务部门、上级教材管理部门的课程数据、用书数据,使省电大教材中心管理系统方便接收上级管理部门移交的数据,保证数据无缝链接。
(3)网络信息发布、网上征订
省电大教材中心可以及时发布学期课程用书信息,各征订单位可以直观查询到教材使用计划信息,各征订单位可以在网上进行教材征订,查询核对征订,发行的数据。
(4)精确合理两级权限管理,确保授权的安全方便
省电大教材中心管理人员可以给各个下级教材管理部门的教材管理人员授权,每个单位的教材管理员有权对其权限范围内的业务数据进行管理,因此,本系统可以方便的给每一个用户分配精确合理的操作权限,确保各类数据稳定安全。
(5)系统部署及运行模式
本系统支持局域网与广域网上运行,考虑到众多下级教材管理部门存在地域不同、网络带宽不高的实际情况,系统最小支持带宽仅为64KB;本系统采用B/S模式,即可以支持局域网内运行也可以支持在Intranet上运行;也可以支持服务器分布式运行,用户采用浏览器方式使用系统,可以使日常维护简单、版本更新便捷、节约投资成本[15]。
3.2.2主要横向业务
(1)省电大教材服务中心和各征订单位之间的数据处理。
①省电大教材服务中心公布下发各学期各课程的教材计划数据
②各征订单位上报该学期教材征订数据
③省电大教材服务中心及时公布教材发行数据
④省电大教材服务中心及时公布各征订单位财务结算数据
(2)省电大教材中心和中央电大、省电大教学处、教务处、五年制高职等部门之间的数据处理。
①教材中心接收各部门的学期课程和教材计划数据
②教材中心反馈教材回告数据
(3)省电大教材中心和各采购单位之间数据交换。
①省电大教材中心向各采购单位提供教材采购数据
②省电大教材中心记录各采购单位到货记录
③各采购单位提供教材回告信息
3.2.3软件总体结构要求
本软件的顶层数据流图如图3.1所示:
图3.1 软件的顶层数据流图
本软件的二层数据流图如图3.2所示:
图3.2 软件的二层数据流图
本软件的第三层数据流图如图3.3所示:
图3.3 软件的第三层数据流图
本软件层次方框图如图3.4所示:
图3.4 软件层次方框图
3.2.4历史数据接收处理
教材管理系统的历史数据转换主要是通过定制不同数据字段的对应关系实现的,其业务流程如图3.5所示:
图3.5 教材管理系统的历史数据转换流程
主要的历史数据是教材书库数据、征订单位数据和采购单位及采购关系数据,选择相应的导入项目后选择要导入的文件(EXCEL文件),系统自动分析列举出该文件的字段信息和系统该项目的数据所需要的字段信息,用户选择各字段的导入对应关系后系统自动分析和导入数据,记录导入过程和结果。
3.2.5数据录入和外部数据接收
系统投入使用后,每学期需要录入学期开设课程信息和学期课程用书信息,其中开放教育类型的开设课程和用书信息量较大,需要进行数据接收和导入,如图3.6所示:
图3.6 外部数据接收流程
3.2.6数据接口
数据的接收和转换,主要是指将不同来源的用书计划数据以及教务系统产生的开课数据有效地转换到本管理系统之中,同时根据不同用户的实际需求,通过主页链接的等方式实现多个直接跳转切换。
3.2.7模块描述
该系统在总体功能上应满足以下基本要求:
(1)符合现行的教材管理业务流程需求。
(2)既要能够快速导入和管理以往各种教材管理软件录入的数据,又要能与当前教务管理平台能无缝连接起来。
(3)在管理平台上能够让各部门使用在这个统一平台上进行课程信息,用书信息管理,征订管理,同时教材管理部门能够方便的进行业务数据发布和维护工作。
在描述时,我们采用UML中的用例图、活动图来描述。
(1)开课表管理
教务处根据教学计划,对每学期各类学生类型的开课信息进行维护,主要包括学期开设课程信息,课程负责系部,责任教师等信息的维护,如图3.7所示。
图3.7 教务处课程管理用例图
(2)用书计划管理
用书计划管理主要提供教务处、各系工作人员,填写、维护学期课程以及使用教材的信息,即各课程使用教材的名称、出版社、作者、版别、书号等信息的功能,其中教务处用例图设计如图3.8所示:
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