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教材管理系统的设计与实现(四)
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毕业论文范文题目:
教材管理系统的设计与实现(四)
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教材管理系统的设计与实现(四)
教材管理系统的设计与实现(四)毕业论文范文介绍开始:
教材管理系统的设计与实现
第四章 系统设计
设计阶段的任务是通过综合考虑所有的技术限制,以扩展和细化分析阶段的模型。本章主要从教材管理的设计思想和总体架构出发,进一步分析设计教材管理系统中的各数据处理流程,逻辑设计以及数据库设计、子系统设计等。
4.1 设计思想及总体架构
4.1.1设计思想
本系统的设计原则如下[16]:
(1)创新、成熟性原则
系统设计必须把握计算机技术、网络技术和通信技术发展的方向,采用先进成熟的体系结构,保证技术领先,技术创新以便保证系统性能和生命力。
(2)整体性保障原则
系统的开发采取“总体规划、分步实施"的开发策略。即在开发之初,先进行总体的规划(即总体分析与总体设计),然后在总体规划的指导与约束下分步开发。
(3)实用性原则
实用性是衡量软件质量体系中最重要的指标,是否与业务结合的紧密,是否具有严格的业务针对性,是系统成功的关键因素,因此,系统开发之初的系统需求分析尤为重要,需求的分析结果直接影响到系统的开发结果,一切从实际出发是本系统开发的原则之一.
(4)人性化的界面设计原则
人性化的界面设计,使一般用户无需培训即可使用,另外基于Internet/Intranet,随时随地可以进行办公事务处理。
(5)权限细分原则
本系统针对的用户范围较广,有省电大教材中心工作人员,教务处、各系工作人员,也有各征订单位工作人员以及广大学生,接入点可能是省校内部的局域网,也可以是外部的Internet,针对这种复杂的应用环境,必须对所有用户的权限进行细分,确保安全使用和管理。
(6)安全性原则
为保障系统信息安全,系统要提供严密的身份验证、访问控制、数字签名、数据加密等安全机制,确保数据的安全性和完整性。
根据以上的需求采集及确定,经分析得出以下结论:
(1)运行模式要求
省电大教材中心和各下级教材管理部门使用同一平台,并统一在服务器端运行,此模式具备以下优势[17]:
①充分实现了省电大教材中心对的下属各下级教材管理部门的规范要求和工作的质量控制要求;
②方便的集中管理、维护、备份教材管理系统所产生的数据;
③增加信息发布效率和透明度;
④大大减少本应在各下属各下级教材管理部门的硬件和软件投资;
⑤方便集中在服务器端进行应用逻辑层的修改和维护,无需客户端有任何变动,即可完成对系统的改进。
(2)系统方面的要求
①应用系统功能的可扩充性
面向对象的设计、合理的平台的选择以及超强的可定制的功能设计,可以提供很好的功能扩充性,而不需要修改系统本身[18]。当需求发生变化时,第一选择是通过简单的定制或系统配置,来满足要求;第二选择是通过部署一些新开发的模块来满足要求;第三才是修改系统本身。
②无平台的依赖性、方便移植
无论是访问数据库还是访问文件系统,均不使用与操作系统相关的技术,应用服务器使用已经通过Sun的J2EEl.2以及1.3认证,全面支持业界的开放性标准包括Java/J2EE,XML,LDAP,Web Service,不包含任何非标准性技术,对应用服务器的依赖被降至最低。
③系统性能的可伸缩性
我们在应用系统服务器包括了应用级的负载均衡部署功能,为Servlet、EJB和JSP组件提供了增强的容器调度环境服务,改进的事务处理能够智能地管理多个应用和组件的调度和运行,分布式运算,实现负载均衡,可以使运行速度大幅提高。因此,将来可以在不变动软件系统设计的情况下,只需增加一些硬件设备实现即可满足要求,而原有设备也能充分利用。
④更高的安全性
本系统采用硬件冗余服务器,并采用磁带机在线备份,确保数据的安全性。
4 1 2方案的拓扑图
如图4.1所示:
图4.1 方案拓扑图
教材管理系统可建立多个相对独立的下级教材管理部门教材子系统,并授权下属机构通过浏览器方式对自己的数据进行管理利用,对于省统设教材,都可以直接查询,对于各部门内部教材管理数据,需要相互授权才可查询[19]。
省电大教材中心中包括以下两种类型的服务器:
(1)数据库、文件服务器:保存历史数据教材处理通过磁盘阵列柜或NAS存储设备统一保存。
(2)WEB服务器:运行JAVA应用服务器,用于运行WEB应用程序,用于教材
的管理和发布。
数据库服务和WEB服务可以在一台服务器上运行,随着业务的增长服务器不能满足运行压力时,可随时添加服务器,分开运行。
根据情况不同,下级教材管理部门可以选择如下三种运行方式:
A下级教材管理部门:如果与省电大教材中心以较高带宽的网络相连,客户端可以直接与省电大教材中心的服务器相连,使用省电大教材中心的服务器运行教材管理软件。
B下级教材管理部门:如果与省电大教材中心以较低带宽相连,并且有自己的教材管理要求,可以在下级教材管理部门设置二级服务器和存储备份设备,相对独立运行,并通过网络定期移交数据到省电大教材中心。
C下级教材管理部fl"在没有与省电大教材中心网络连接的情况下,本系统提供单机运行的教材管理软件接口,并通过定期上报盘或Email的方式移交到省电大教材中心。
4.2总体设计
4.2.1 系统总体功能架构
系统功能框架如图4.2所示:
图4.2 系统功能框架
4.2.2系统总体流程设计
系统的总体流程设计如图4.3所示:
图4.3 系统总体流程
其中省电大教材中心的工作流程如图4.4所示:
图4.4 主要业务流程
4.2.3数据导入流程
具体如图4.5所示:
图4.5 数据导入流程
4.3类设计
对系统进行总体设计之后,开始进入详细设计阶段,本系统按照统一软件过程(RUP)和统一建模语言(UML)的要求,主要通过类图和时序图来描述。类图主要描述了系统实体之间的静态关系,时序图则描述了各对象之间的动态交互关系。每个用例都要完成类图和时序图的设计,并在需要的时候以顺序图来补充。
由于系统功能比较庞大,本文只介绍几个典型的例子,具体如下:
4.3.1 类图
(1)系统管理的类图设计如图4.6:
图4.6 部门及人员类图
(2)教材类图如图4.7:
图4.7 类图
(3)教材发行的类图如图4.8:
图4.8 类图
本系统中的教材一共有3种大类,这3种类与BOOK类之间存在着泛化的关系。
(4)教材计划数据接口类图如图4.9:
图4.9 接口类图
4.4逻辑体系结构
在教材管理系统的逻辑设计阶段,会将确定活动和过程映射到数据模型,以及负责提供所需功能的一组逻辑类。我们还要定义各个类的行为或者方法以及属性或者特性,还有类之间的关系[20]。
教材管理系统使用了3一层逻辑体系结构。3一层或者n一层体系结构可以将应用划分为三个或者多个逻辑层。可以基于逻辑设计阶段定义的类所提供的功能类型,将其分配给适当的层。人们可能会为基本的3一层体系结构中的各层使用不同的名称。然而对于教材管理系统,这三层定义如下:
(1)用户服务
用户服务层(User Services tier)有的时候也称为表现服务(Presentation Services),是用户与应用进行交互的端点。用户服务层通常由Win32或者基于浏览器的图形用户界面(GUI)应用构成,它可以让用户查看、输入和处理数据。从用户的角度看,用户服务层就是整个应用。然而,在3一层或者n一层体系结构中,用户服务层只能执行与用户接口相关的任务。例如简单的数据格式化和验证,而要商务服务层来执行事务处理,应用商务规则以及检索数据。在教材管理系统中用户服务层由JSP页面构成,它可以浏览文件通知和教材信息,进行教材征订、教材采购、教材发行和统计报表等操作。
(2)商务服务/商务逻辑层
商务服务层也称为中间层或者应用服务层,它负责封装事务处理,商务规则,数据访问以及其他的核心应用逻辑。商务服务层可以有效地作为前端用户服务层和后台的数据服务和数据存储之间的桥梁。
(3)数据服务/数据访问层
数据服务层主要负责检索和操作在一个或多个数据存储中存储的数据。通过将数据访问和操作分离到独立的逻辑层中,就可以将商务服务层从附属的数据存储的细节中抽象出去。数据服务层通常可以编译组件或者存储过程、触发器或者视图这样的特定于数据源的接口。
尽管通常不会将其当作3一层体系结构的一部分,然而教材管理系统的逻辑体系结构还是包含了数据存储本身。数据存储负责数据存储、检索、数据一致性以及事务处理的参与。下图4.10展示了教材管理系统的逻辑体系结构,以及这些层之间的关系。
图4.10 教材管理系统的逻辑体系结构图
重要的是要理解3一层和n一层结构模型是逻辑上的,而不是物理上的。教材管理系统的三层不必应于分离的物理计算机。相反,他们只是代表应用的分离的逻辑部分。我们将会在物理设计阶段,讨论教材管理系统的技术要求和物理体系结构的限制。
4.5数据库系统设计
4.5.1 数据库系统设计原则
(1)布局合理和分布存储原则
为减少不必要的中间环节,减少数据传输,以提高系统效率,数据库的布局应遵循数据就近存放、就近使用的原则。
(2)合理冗余原则
允许部分数据重叠。在提高系统处理效率和能保证数据同步更新的前提下,允许部分数据重复存储。
(3)完整性、一致性和正确性原则
数据的完整性是指数据库系统能够完整的反映整个系统的全部信息;数据的一致性是指各系统的关联数据在进行处理时(如并发处理)可保证数据间的一致性:正确性是指存储的数据和处理的结果是正确的。
(4)结构化、规范化和标准化原则
数据库的建立要统一的分类和编码,以支持内外信息交换和资源共享。
(5)数据安全保密性原则
数据库能提供安全保密措施和自动排除故障的恢复功能,以保证数据库数据的正确性、有效性和可靠性。
(6)独立性和可扩展性原则
数据相对于程序具有一定的独立性,同时数据的结构能适应应用需求的变化。
4.5.2数据模型
教材管理的数据模型如图4.1l,设计该模型的主要目标就是规划能够有效地处理事务处理,并且保持应用开发简洁性的关系数据库。这个目标要求我们在数据库正规化、优化、简洁性之间找到一种巧妙的平衡。
图4.11 教材管理系统的数据模型
4.5.3本系统中主要数据表
本系统所涉及的数据库表主要有:
(1)学期课程表管理
学生类型表(BOOK_STUDENT_CLASS)
课程名称(BOOK_COURSE_RECORD)
课程属性(BOOK_CATALOG_PRINT_RELATION)
管理部门表(BOOK_DEPARTMENT)
管课单位表(BOOK_MAGAMDMENT)
责任教师表(BOOK_MANAGETEACHER)
例如:课程信息表如下表4.1:
表4.1 课程信息表结构
(2)教材管理
教材信息管理主要使用以下表
教材信息表(BOOK_BOOKS_INFO)
征订信息表(BOOK_ORDER_INFO)
发行信息表(BOOK_PUT_INFO)
教材库存信息表(BOOK_STORE_INFO)
教材采购表(BOOK_BUY_INFO)
其中,教材采购表(BOOK_BUY_INFO)具体设计如下表4.2:
表4.2教材信息表结构
(3)系统管理
机构信息表(BOOK_DEPMTMENT)
权限信息表(BOOK_LIMIT)
人员信息表(BOOK_USERINFO)
用户信息表(BOOK_USER)
数据字典表(BOOK_DICTION)
系统日志表(T_LOGS)
4.6通讯安全设计
安全系统采用软件与硬件相结合的加密安全设计。在硬件方面根据政务网安全要求选用防火墙和加密机,或者是密押服务器和密押卡,以保障网络到网络的安全通信,系统软件应用系统也采用了多项安全措施,运行中的流程制约、在线监测、异常处理流程,运行后的事后监督等[21]。
①对称密钥加密
对称密钥加密也叫秘密/专用密钥加密(Secret Key Encryption),即发送和接收数据的双方必须使用相同的/对称的密钥对明文进行加密和解密运算,如:DES算法,IDEA算法,RC2、RC4算法,Skipjack算法等[22]。
有些教材信息是很重要的,不允许外面的人看到,因此在进行教材借阅和教材移交等过程中需要进行加密,以密文的形式传输。我们对教材信息的传输采用了对称加密,
如同4.12。
图4.12 对称加密
②报文摘要算法(Message Digest Algorithms)
即采用单向HASH算法将需要加密的明文进行摘要,而产生具有固定长度的单向散列(HASH)值。其中,散列函数(Hashfunctions)是将一个不同长度的报文转换成一个数字串(即报文摘要)的公式,该函数不需要密钥,公式决定了报文摘要的长度。
本系统对用户登录过程中身份信息的确认采用了报文摘要算法,如图4.13。
图4.13 报文摘要加密
4.7系统的详细设计
4.7.1需求概述
(1)浏览功能以网页表格形式显示全部记录。查看详细信息资料:可在浏览状态下点击某条记录,显示全部信息。条件查询功能:用户可选择学期、班级进行查询。
(2)增加功能,增加一条或多条记录。
(3)删除功能,删除一条或多条记录。
(4)修改功能,修改全部字段(课程,教材,人数,备用书)。只有备用书可为空。
(5)密码管理,登陆系统后用户可以随时对密码进行更改。
(6)导入或导出,可以把存储为Excel文件的学生资料导入到学生表中。
(7)身份验证,进入系统时,对用户身份进行检查,只允许合法用户登陆系统。登陆后,根据用户权限设定访问权限。
4.7.2软件结构
本软件的详细功能模块结构如图4.14所示。
图4.14 总体模块结构图
身份验证模块
功能:对用户进行身份验证,通过验证则登陆系统。
输入项目:输入用户名和密码。
输出项目:无。
存储分配:程序运行需占用内存约1MB左右。
初始化模块
功能:初始化系统,并使系统进入正常工作状态。
输入项目:配置文件,数据库文件。
输出项目:设置全局变量,浏览区和基本资料。
存储分配:程序运行需要占用内存约IMB左右。
测试要点:配置文件或数据文件损坏,或没有足够内存可供使用时是否正常。
关闭系统模块
功能:关闭并退出系统,保留相应状态数据。
输入项目:全局变量。
输出项目:更新后的数据库文件和配置文件。
测试要点:若数据库文件或配置文件不能正常操作,或全局数据已经不一致,怎样
处理。
锁定系统模块
功能:锁定系统,并且保留相应运行状态。
输入项目:全局变量。
输出项目:无。
测试要点:若用户名称及密码有误则不能返回运行状态。
系统功能模块
功能:选择各种系统功能。
输入项目:鼠标或键盘事件。
输出项目:无。
班级信息维护模块
功能:班级信息及学生信息的更新:添加、修改、删除。
性能:这是一个经常使用的模块,对性能的要求在1—2秒内作出反应。
输入项目:鼠标、键盘事件。
输出项目:在网格中显示信息。
测试要点:对各事件进行测试。
教材信息维护模块
功能:教材信息的更新:添加、修改、删除,以及教材的检索。
性能:这是一个经常使用的模块,对性能的要求在l一2秒内作出反应。
输入项目:鼠标、键盘事件。
输出项目:在网格中显示信息。
测试要点:对各事件进行测试。
学期课程设置模块
功能:学期开课信息的更新:添加、修改、删除,以及学期开课信息的检索。
性能:这是一个经常使用的模块,对性能的要求在l一2秒内作出反应。
输入项目:键盘事件:课程信息模块中的数据。
输出项目:在网格中显示信息。
测试要点:对各事件进行测试。
订单查询模块
功能:根据学期及班级查询订单。
性能:这是一个经常使用的模块,对性能的要求在l一2秒内作出反应。
输入项目:鼠标、键盘事件。
输出项目:在网格中显示信息。
测试要点:对各事件进行测试。
出版社信息维护模块
功能:出版社信息的更新:添加、修改、删除,并提供输入参考。
性能:这是一个经常使用的模块,对性能的要求在l一2秒内作出反应。
输入项目:鼠标、键盘事件。输出项目:在网格中显示信息。
测试要点:对各事件进行测试。
订单浏览模块
功能:以网格方式显示班级订单信息及其订单明细信息。
性能:这是一个经常使用的模块,对性能的要求在l一2秒内作出反应。
输入项目:鼠标、键盘事件。输出项目:在网格中显示信息。
测试要点:对各事件进行测试。
4.7.3订单填写模块
系统数据库查询时序图如图4.15所示:
图4.15 填写订单时序图
上图描述了查询数据的一个时序图,本系统中为了提高查询的速度,把数据库中的部分常用数据缓存在临时数据库中,这样不同用户查询相关信息的时候,不是每次都从数据库中查询,首先判断缓存中是否有该数据,有的话直接返回,没有的话,再从数据库中查询,查询的结果放在缓冲区内。图4.16描述了数据库操作有限状态机图。
图4.16 数据库操作有限状态机图
系统管理功能中,用户登陆的时序图如图4.17:
图4.17 添加新用户时序图
用户输入用户名、密码后点击登录,对密码进行加密后到数据库中检索,验证密码后获得用户的信息。并根据用户的性质转向不同的页面。
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