1、LOGOUML 統一建模統一建模第第15章章 圖書管理系統圖書管理系統目錄目錄15.1 軟件需求分析軟件需求分析15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析15.3 系統中的類系統中的類15.4 系統的配置與實現系統的配置與實現小結小結第第15章章 圖書管理系統圖書管理系統本章以圖書管理系統的需求本章以圖書管理系統的需求、分析分析、設計為主線，通過各個階段的建設計為主線，通過各個階段的建模來說明模來說明UML模型元素的使用方法和建模過程。模型元素的使用方法和建模過程。151 軟件需求分析軟件需求分析 軟件需求包括功能需求、非功能需求和設計約束三個方面的內容。需求分為三個層次：業務

2、需求、用戶需求和系統需求。圖15-1描述了這三個需求的關系。圖圖15-1 三個層次的需求三個層次的需求151 軟件需求分析軟件需求分析 1. 業務需求反映組織機構或客戶對系統、產品高層次的目標要求。該層次需求是對業務目標的總體抽象和看法。該需求經常由公司總經理提出。2. 用戶需求為了實現業務目標，要由多個用戶或客戶相互協作完成，每個用戶或客戶要完成的任務不同，目標也不同，他們的目標和利益經常是沖突的，因此，描述用戶或客戶需求非常重要。用戶需求就是描述用戶必須要完成什么任務，怎么完成，通常是在問題定義的基礎上進用戶訪談、調查，對用戶使用的場景進行整理，從而建立從用戶角度的需求。3. 系統需求系統

3、需求就是從計算機系統的角度來說明軟件的需求，它包括了用特性說明的功能需求，質量屬性以及其它非功能需求，還有設計約束.151 軟件需求分析軟件需求分析 1511 需求捕獲在軟件開發活動中，需求捕獲工作往往效果不佳。而真正有效的需求捕獲過程應該是更系統化、更有針對性的有序活動。具體來說，應該包含“明確業務目標”、“理解業務流程”、“明確用戶需求”三個主要的步驟。1.明確業務目標業務目標就是從高層次看待整個系統，也就是“業務系統的目標”。它是整個需求過程乃至整個開發過程中最本質、最重要的問題。通常來說，業務需求是構建在“項目發起人”的腦子里的，也就是誰提出項目，誰就擁有對“業務目標”的最清晰的理解。

4、通常來說，“業務目標”可以分為“產品/項目目標”和“子目標描述”兩個方面的內容。“產品/項目目標”是最有宏觀層面的描述，而“子目標描述”就是為了完成“產品/項目目標”的更詳細的步驟。對于一個產品/項目的目標而言，主要包括三個方面：要做什么、提供什么業務優勢和如何衡量這些優勢，另外要注意，業務需求必須合理、可行、可實現。2.理解業務流程151 軟件需求分析軟件需求分析 業務流程就是為了實現業務目標要完成的活動。這個部分的工作如何進行取決于項目的規模、團隊的特點等諸多方面的因素。但綜合而言，可以遵從以下指導思想：(1).如果項目較大或者業務較陌生，應該進行業務建模。(2).如果業務較陌生，應該聘請

5、領域專家，并對項目組隊進行領域培訓。(3).如果術語較多，易于混淆，應該構建業務術語表，也就是在需求捕獲的過程中，將遇到的業務術語收集下來，使用數據詞典方法構建一個共享的名詞解釋庫，以幫助項目團隊達成共識。(4).無論如何，都應該建立跨部門職能流程圖。151 軟件需求分析軟件需求分析 3.明確用戶需求當我們知道了項目目標，了解了業務流程之后，接下來的工作就是要進行更細化、深入的需求調查了。要做好需求調查，必須清楚地了解三個問題：(1).What（收集什么信息）：分析和研究現有業務流程圖，看看是否已經對每個環節、步驟都清楚地理解了。我們應該根據自己的理解首先對每個流程的工作進行定義，寫出事件流，

6、并且標識出疑問點，這些都將使我們明白“應該收集什么信息”。(2).Where（從哪里收集）：通常情況下，我們需要的信息都會藏于客戶、原有系統、原有系統用戶、新系統的潛在用戶、原有產品、競爭對手的產品領域專家、技術法規與標準里。具體應該從哪里收集，應該從流程圖上找到相應的崗位或部門，從這些崗位或部門收集信息。(3).How（如何收集）：應該根據不同的需要，采用不同的需求捕獲技術。表15-1就對各種主要的需求捕獲技術的優缺點做了一個總結。151 軟件需求分析軟件需求分析 表15-1 需求捕獲技術比較捕獲技術捕獲技術優點優點缺點缺點用戶訪談直接有效、靈活、深入，主要技術占用時間長，信息面窄、較片面用

7、戶調查面廣、可以獲得更多反饋不夠深入，容易形式主義、失真現場觀摩容易建立直接的認識消耗時間長，易失真文檔考古能夠詳細、直觀對數據流細節進行分析易陷入文山書海，甚至產生誤導聯合開發直接的頭腦風暴，可以擊破需求盲點成本高，需要較高的控制技巧151 軟件需求分析軟件需求分析 1512 軟件需求工程獲取需求后，必須對需求進行開發和管理。需求的管理也就是對整個需求工程進行有效的計劃、控制的過程，因此要想有效地進行管理，就必須知道需求工程包括哪些內容。簡單地說，需求工程就是包括創建和維護系統需求文檔所必需的一切活動的過程，也就是通常有需求開發和需求管理兩大工作。這兩方面是相輔相成的，需求開發是主線，是目標

8、；需求管理是支持，是保障。換句話說，需求開發是更清晰、明確地獲取用戶和客戶對系統的需求，而需求管理則是對需求的變化進行管理的過程。151 軟件需求分析軟件需求分析 1.需求開發在需求開發中，主要包括需求捕獲、需求分析、編寫規格說明書和需求驗證4項活動，它們也是一個迭代的過程：有計劃地進行需求的捕獲工作；然后將捕獲到的零散信息進行綜合的分析與研究，并利用軟件建模技術構建系統藍圖；然后用合適的形式（根據項目的規模，可以是很正式的文檔，也可以是比較簡單的文檔；可以是正式提交的文件，也可以是一個Web模型）將需求規格化；最后與客戶一起進行驗證。這樣的循環并不是一次性完成的，而是要多次迭代地進行這些活動

9、。 但這種迭代也不應該是盲目的，整個過程應該是先建框架，再填血肉；先宏觀，后細節的有序過程。換句話說，應該盡早把握最為本質的需求。如何判斷需求是不是最為本質呢？這一切又要回到“業務目標”上來，客戶希望通過系統來解決什么問題。這部分需求與解決這個問題而言，其關鍵性有多高。 151 軟件需求分析軟件需求分析 2.需求管理需求管理主要的活動包括需求的基線管理、需求變更管理、需求跟蹤三方面的工作。這一塊在實際的項目中大多顯得更加薄弱，甚至是呈現“真空狀態”。(1).需求的基線管理有過開發經驗的人都會知道頻繁的需求變更會破壞開發的節奏，使整個項目開發的進度陷入混亂和失控的狀態，而且會變成一個“救火隊”式

10、的工作，整天都在處理突發事件。而基線管理的核心思想就是，將所有現在的、將來的需求進行優先級評估，然后分解成為不同的組，每次迭代都選擇其中優先級最高的部分進行開發，在迭代完成之前，開發工作不響應變更，這些需求項就是需求基線的組成部分。151 軟件需求分析軟件需求分析 (2).需求變更管理屬于基線部分的需求項不響應變更；通過變更管理了解需求變更的關鍵意圖、新產生的工作量，從而很好地進行重新計劃，以便能夠有效地解決其對整個開發帶來的麻煩。(3).需求跟蹤需求跟蹤是指對需求的完成情況、變更影響進行系統化的跟蹤與處理。也就是解決以下問題：需求是不是已經被實現、需求的變化將導致修改哪些設計元素、會影響誰的

11、工作、對已經完成的部分是否有影響等。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 15.2.1 標識參與者 首先，需要標識業務參與者。參與者是在業務中扮演某個角色的人、部門或者獨立的軟件系統。一般來說，參與者使用系統或給系統提供服務。圖書管理系統的參與者：借閱者：可以通過網絡查詢書籍信息和預定書籍，借閱者能夠借閱書籍和還書。圖書管理員：能夠處理借閱者的借閱和還書請求。系統管理員：可以對系統的數據進行維護，如增加、刪除和更新書目，增加、刪除和更新借閱者帳戶，增加和刪除書籍。 15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 15.2.2 標識用例有了參與者后，下一個任務就

12、是標識業務用例。每個用例都是業務系統的一部分。如何把業務分解為用例沒有普遍的規則可遵循，一般說來，常識、邏輯和經驗對此有一定的幫助。和客戶一起工作，對于識別參與者有幫助。例如，在與銷售層的助手談話時，才能知道他們每天都要完成不同的任務，因為助手要與顧客打交道，他們還應能給出顧客使用業務的方式。員工和管理層培訓手冊、任務陳述、專用需求文檔、銷售冊子和其他文檔也可以提供靈感。可以向每個參與者提出以下問題：“你完成你的業務的重要活動是什么？”，把所有參與者回答的問題，要完成的活動或任務整理成用例。1. 借閱者請求服務的用例圖借閱者請求服務時，涉及7個用例，如圖15-2所示。【用例圖說明】圖圖15-2

13、借閱者請求服務的用例圖借閱者請求服務的用例圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 （1）Serch for Book：書籍查詢用例。（2）Reserve the book：書籍預訂用例。（3）Logon the system：登錄系統。用戶可以登錄系統以便進行借閱信息查詢以及預訂書籍等操作。（4）Query Info：查詢借閱信息。（5）Borrow the book：借閱書籍。（6）Return the book：歸還書籍。（7）Return With Fine：還書時交納罰金。如果借閱者所借書籍超過借閱期限未還，還書的時候就要交納一定的罰金。15.2 圖書館管理系統的

14、需求分析圖書館管理系統的需求分析 2. 圖書館管理員處理借書、還書等的用例圖圖書館管理員處理借書、還書等涉及5個用例，如圖15-3所示。圖圖15-3圖書館管理員處理借書、還書等的用例圖圖書館管理員處理借書、還書等的用例圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 【用例圖說明】（1）Get book：書籍歸還處理。（2）Lend book：書籍借閱處理。（3）Remove Reservation：刪除書籍預訂信息。（4）Get With Fine：還書時收取罰金。（5）Check user count：檢查用戶借閱憑證的合法性。圖書管理員在借閱者借書的時候要檢查用戶借閱憑證的合

15、法性。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 3. 系統管理員進行系統維護的用例圖 系統管理員維護系統時涉及到8個用例，如圖15-4所示。圖圖15-4系統管理員進行系統維護的用例圖系統管理員進行系統維護的用例圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 【用例圖說明】（1）Query Borrower Info：查詢讀者信息。（2）Query Book Info：查詢書籍信息。（3）Add Title：增加書目。（4）Remove or Update Title：刪除或更新書目。（5）Add Book：增加書籍。（6）Remove Book：刪除書籍。（7）

16、Add Borrower：添加借閱者賬戶。（8）Remove or Update Borrower：刪除或更新借閱者賬戶信息。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 15.2.3 實現用例的時序圖1. 系統管理員添加書籍的時序圖【時序圖說明】（1）add Item()：添加書籍函數。（2）find(String)：根據書籍查找相應書目的函數。 : Item : Administrator : Maintenance Window : Title1: add item( )4: create(Integer, Title)Check if correspondingtitle

17、 exist2: find(String)3: return true圖15-5 系統管理員添加書籍的時序圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 （3）create(integer,Title)：修改書籍數目的函數。添加書籍時，系統管理員首先與系統的維護窗口交互，查找有沒有相應的書目信息。如果有，直接添加，如果沒有，要創建新的書目。2. 系統管理員添加借閱者帳戶的時序圖 : Borrower : Administrator : Maintenance Window1: create borrower( )2: create(String, String)圖圖15-6系統管

18、理員添加借閱者帳戶的時序圖系統管理員添加借閱者帳戶的時序圖【時序圖說明】Create(String,String)：添加新的借閱者賬戶的函數。系統管理員要添加新的借閱者賬戶，首先要與維護窗口交互，維護窗口負責創建一個新的借閱者賬戶。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 3. 系統管理員刪除書目的時序圖【時序圖說明】（1）find(String)：書目類的查找函數。圖圖15-7系統管理員刪除書目的時序圖系統管理員刪除書目的時序圖（2）find_on_title(Title)：查找此書目下書籍信息的函數。（3）destroy：刪除書籍信息的函數。（4）destroy：刪除書目

19、信息的函數。 系統管理員與系統的維護窗口交互，查找到相應的書目及書籍信息并刪除掉。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 4. 圖書管理員處理書籍借閱的時序圖【時序圖說明】（1）find(String)：查找書目的函數。（2）find_item()：查找所要書籍的函數。（3）find_on_title(Title)：根據書目名從數據庫中找到書目信息的函數。（4）identify_borrower()：驗證借閱者身份的函數。（5）find(String)：根據借閱者的登錄賬號找到借閱者信息的函數。（6）create(Borrower,item)：修改借閱信息的函數。圖圖15-

20、8圖書管理員處理書籍借閱的時序圖圖書管理員處理書籍借閱的時序圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 圖書管理員首先與系統的借閱窗口交互，然后借閱窗口與書目和書籍信息交互，查看要借閱的書籍是否可用。如果可用，要驗證借閱者借書憑證的有效性，如果有效，則將新的借閱信息存入數據庫。5. 圖書管理員處理書籍歸還的時序圖 : Borrower : Librarian : Return Window : Item : Loan1: give the book2: return item( )3: check( )4: ok5: update( )6: update( )圖圖15-9圖書

21、管理員處理書籍歸還的時序圖圖書管理員處理書籍歸還的時序圖【時序圖說明】（1）check()：檢查書籍狀況的函數。（2）update()：更新書籍類信息的函數。（3）update()：更新借閱者借閱信息的函數。 圖書管理員處理還書時，首先從借閱者手里接過書籍，然后與還書窗口交互，還書窗口負責檢查書籍狀況，然后更新書籍信息和讀者的借閱信息。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 6. 借閱者查詢書籍信息的時序圖 : Borrower : Maintenance Window : Item1: QueryBook( )2: find_on_title(Title)圖圖15-10借

22、閱者查詢書籍信息的時序圖借閱者查詢書籍信息的時序圖【時序圖說明】 Fine_on_title()：根據書目查找到相應的書籍信息。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 7. 借閱者預訂書籍的時序圖theBorrower : BorrowerWeb ApplicationtheTitle : Title1: Login2: find(String)3: Return true4: reserve( )圖圖15-11借閱者預訂書籍的時序圖借閱者預訂書籍的時序圖【時序圖說明】（1）Login：登錄系統的函數。（2）Find(String)：查找相應的書目的函數。（3）Reserv

23、e()：預訂書籍的函數。 借閱者首先與系統的網絡模塊交互，如果找到要預訂的書籍，就將預訂的信息添加進去。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 15.2.4 實現用例的協作圖1. 系統管理員添加書籍的協作圖圖圖15-12系統管理員添加書籍的協作圖系統管理員添加書籍的協作圖 : Administrator : Maintenance Window : Item : Title1: add item( )3: update( )2: find(String)【協作圖說明】（1）add Item()：添加書籍的函數。（2）find(String)：根據書籍名查找相應書目的函數。（

24、3）update()：修改某類書目下書籍數量的函數。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 2. 系統管理員刪除書籍的協作圖【協作圖說明】（1）remove_item()：刪除書籍的函數。（2）find(String)：根據書籍名查找相應書目的函數。（2）update()：修改某類書目下書籍數量的函數。 : Administrator : Maintenance Window : Title : Item1: remove item( )2: find(String)3: create(Integer, Title)圖圖15-13系統管理員刪除書籍的協作圖系統管理員刪除書籍

25、的協作圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 3. 圖書管理員處理借書的協作圖 : Administrator : Lend Window2: find reservation( ) : Reservation : Title : Item : Loan7: check_if_max( )1: identify borrower( )3: find(Borrower, Title)4: borrow( )6: borrow( )5: update( )圖圖15-14圖書管理員處理借書的協作圖圖書管理員處理借書的協作圖【協作圖說明】identify_borrower()：驗

26、證借閱者身份的函數。find_reservation()：查找預訂信息的函數。find(Borrower,Title)：根據借閱者和借閱的書籍名找到相應預訂信息的函數。borrow()：處理借書的函數。update()：更新某一書目下書籍數量的函數。check_if_max()：檢查借閱憑證所借書籍數目是否已經超過最大限額的函數。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 4. 圖書管理員處理還書的協作圖 : Librarian : Return Window : Loan : Title : Item1: find borrower( )2: find(String)5: r

27、eturn_back( )3: return_back( )4: update( )圖圖15-15圖書管理員處理還書的協作圖圖書管理員處理還書的協作圖【協作圖說明】find_borrower()：查找借閱者信息的函數。find(String)：根據借閱者查找借閱信息的函數。return_back()：處理還書的函數。update()：更新書籍數目函數。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 5. 借閱者預訂書籍的協作圖 : Borrower : Reservation Window : Title : Item : Reservation1: identify borrow

28、er( )3: reserve title( )2: find(String)4: reserve( )5: create(Title, Borrower)圖15-16借閱者預訂書籍的協作圖【協作圖說明】identify_borrower()：驗證借閱者身份的函數。find(String)：根據書籍名稱查找書目信息的函數。reserve()：預訂某一書目下的書籍的函數。create(Title,Borrower)：修改預訂信息的函數。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 15.2.5 對象的狀態圖1. 書的狀態圖【狀態圖說明】New book：還未入庫的新書。Delete

29、：已經從書庫里刪除的書。Available：書籍處于可用狀態，即可以外借的狀態。Reserved：預訂狀態。Borrowed：借出狀態。圖15-17書的狀態圖 書籍處于可用（Available）狀態時既可以預訂也可以外借，外借后變為借閱（Borrower）狀態。處于預訂（Reserved）狀態時可以外借，超出預訂時間期限則從預訂狀態直接轉為可用狀態。借閱者在規定的預訂時間內也可以考慮取消預訂，取消預訂后書籍的狀態轉為可用。外借書籍歸還后變為可用狀態。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 2. 借閱者帳戶的狀態圖【狀態圖說明】New Borrower：新加入的借閱者的賬戶。

30、Account Available：借閱賬戶為可用狀態，即未達到所規定的書籍借閱數目上限。Account Unavailable：借閱賬戶為不可用狀態，即所借的書籍數已達到規定的書籍借閱數目上限，不能再借閱書籍了。Delete Account：個人賬戶被刪除狀態。 借閱者的賬戶剛被管理員加入時處于新帳戶（New Borrower）狀態，當管理員添加借閱權限后就變為可用（Account Available）狀態，當所借書籍數已達到規定的書籍借閱數目上限時，變為不可用狀態（Account Unavailable）狀態，當賬戶被系統管理員刪除后，變為刪除（Delete）狀態。圖圖15-18借閱者帳戶

31、的狀態圖借閱者帳戶的狀態圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 參與者的活動圖1. 借閱者的活動圖圖15-19借閱者的活動圖【活動圖說明】（1） Self-help Service: 打開圖書館負責自助服務的計算機。（2） Search for books: 查詢需要的書籍。（3） Login：登錄管理系統。（4） View book information: 查看書籍信息。 （5） Reserve the book: 預訂書籍。（6） Exit System: 退出系統。（7） Leave Computer: 離開自助服務的計算機。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書

32、館管理系統的需求分析 借閱者進行自助服務時，可以首先登錄系統，然后進行書目查詢、書籍信息查詢、書籍預訂等活動，也可以先查詢書目和書籍信息后登錄系統預訂書籍。2. 圖書管理員的活動圖圖15-20圖書管理員的活動圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 【活動圖說明】Login the system: 圖書管理員登錄系統。Get book: 處理還書操作。Lend book: 處理借書操作、Update borrowers information: 更新借閱者借閱憑證上的信息。Accept money: 收取罰金。圖書管理員可以處理兩種情況，借書操作和還書操作。當用戶借書時，圖

33、書管理員要查看借閱者憑證上顯示的可借書的數目是否滿足要求；當用戶還書時，圖書管理員要查閱所借書籍是否已經超過期限，如果超期，要收取一定的罰金。系統管理員登錄系統后，可以進行查閱書目信息、添加書目、刪除或更新書目等活動。15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 3. 系統管理員的活動圖系統管理員維護借閱者帳戶的活動圖系統管理員進行書目信息維護的活動圖系統管理員維護書籍信息的活動圖系統管理員登錄系統后，可以進行添加書籍、刪除書籍等活動。圖圖15-21系統管理員維護借閱者帳戶的活動圖系統管理員維護借閱者帳戶的活動圖圖圖15-22系統管理員進行書目信息維護的活動圖系統管理員進行書目信

34、息維護的活動圖圖15-23系統管理員維護書籍信息的活動圖15.2 圖書館管理系統的需求分析圖書館管理系統的需求分析 【活動圖說明】Login the system: 登錄系統。Operation on borrower: 對借閱者賬戶操作。Operation on title: 對書目進行操作。Operation on book: 對書籍進行操作。Query borrower info: 查詢借閱者信息。New borrower: 添加新的借閱者賬戶。Remove or Update borrower: 刪除或更新借閱者賬戶。Query title: 查詢書目信息。New title: 增加新

35、的書目。Remove or update title: 刪除或更新書目。Add book: 增加書籍信息。Remove book: 刪除書籍信息。Exit the system: 退出系統。15.3 系統中的類系統中的類15.3.1 系統中主要的類1參與者相關的類參與者相關的類，如圖15-24所示。【類圖說明】Borrower 類是借閱者的類，它的屬性很多，包括借閱者的賬戶ID（UserID）、姓名（Name）、地址（Address）、郵編（Zip）、所借書籍的書目（borrow_number）等.其中主要操作有借書(borrow)和還書(return_back)。Librarian類是圖書管

36、理員的類，包括工作帳號（WorkID）、名字（Name）和地址（Address）等屬性。Administrator 類是系統管理員類。圖圖15-24參與者相關的類參與者相關的類15.3 系統中的類系統中的類圖圖15-25 系統中其它的類系統中其它的類15.3 系統中的類系統中的類系統中用到的其他類【類圖說明】Title類是記錄書目信息的類，包括書籍的名字（name）、作者（author）、ISBN、此種書籍總數量（total_number）、借出的數量（borrowed_number）、是否允許借出 （isAllowForBorrow）等屬性。Item類是具有某本書的類，包括書籍號（id）。操作包括預訂（reserve）、按書目查找（find_on_title）等。Loan類是某本書的借閱信息類，包括所借閱書籍的ISBN、借閱的時間（date）等。Reservation類是預訂信息類，每個預訂信息包括預訂日期（date）、所預訂書籍的ISBN、預訂書籍的用戶ID（UserID）等屬性。15.3 系統中的類系統中的類各個