基于UML和Java的圖書(shū)管理系統(tǒng)建模與實(shí)現(xiàn)

張政 蔣永輝

摘要：該文通過(guò)使用統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML（Unified Modeling Language）對(duì)圖書(shū)管理系統(tǒng)進(jìn)行了分析與建模，并利用Eclipse平臺(tái)和MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將其可視化實(shí)現(xiàn)。使圖書(shū)管理員對(duì)圖書(shū)館相關(guān)業(yè)務(wù)的管理更加簡(jiǎn)單、高效。

關(guān)鍵詞：圖書(shū)管理系統(tǒng);UML;面向?qū)ο?Eclipse平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1009-3044（2019）01-0115-03

1 背景

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的迅速發(fā)展，信息管理技術(shù)逐漸滲透到多個(gè)領(lǐng)域。圖書(shū)館作為學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的重要場(chǎng)所，包含著大量數(shù)據(jù)信息。在當(dāng)今不斷增長(zhǎng)的軟件多樣性以及相互性等需求下，目前圖書(shū)館的圖書(shū)借閱管理并不完善，功能方面有所欠缺。為了讓圖書(shū)館管理更加高效，圖書(shū)借閱更加便捷，信息處理更加精準(zhǔn);該文以圖書(shū)管理系統(tǒng)作為研究對(duì)象，通過(guò)統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML技術(shù)對(duì)其需求模型和總體設(shè)計(jì)進(jìn)行分析與建模，并結(jié)合Eclipse Java 技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套功能完整的圖書(shū)管理系統(tǒng)。

2 使用UML技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的分析與建模

2.1 UML概述

UML是Unified Modeling Language（統(tǒng)一建模語(yǔ)言）的簡(jiǎn)稱(chēng)。它規(guī)定了一系列的圖形符號(hào)來(lái)對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行可視化描述，這些圖形符號(hào)具有嚴(yán)格的語(yǔ)義和清晰的語(yǔ)法，如果將其分類(lèi)的話，這些圖可分為表示對(duì)象的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)兩大類(lèi)：靜態(tài)結(jié)構(gòu)類(lèi)：用例圖、類(lèi)圖、構(gòu)件圖等;以及動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)類(lèi)：活動(dòng)圖、狀態(tài)圖、序列圖、協(xié)助圖等。UML還擁有統(tǒng)一的建模標(biāo)準(zhǔn)，適用于多種不同類(lèi)型的系統(tǒng)，基于其獨(dú)立于開(kāi)發(fā)過(guò)程的特性，除了軟件系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，UML還可以用于業(yè)務(wù)建?；蛘咂渌擒浖到y(tǒng)的建模。[1]

2.2 需求分析

圖書(shū)館作為一個(gè)數(shù)據(jù)資源的集中地，包含著各類(lèi)信息。為使圖書(shū)管理更加系統(tǒng)化和規(guī)范化，通過(guò)建立一個(gè)圖書(shū)管理系統(tǒng)，可以方便讀者借閱圖書(shū)，減輕圖書(shū)管理員的工作壓力。在程序化的管理手段的支持下，管理員能及時(shí)了解各個(gè)環(huán)節(jié)中的業(yè)務(wù)變更，從而提高管理效率。其系統(tǒng)的功能性需求包括：

1）根據(jù)登錄權(quán)限，分為普通用戶(hù)登陸和圖書(shū)管理員登陸;

2）圖書(shū)管理：管理員可以進(jìn)行圖書(shū)的分類(lèi)、查詢(xún)和出入庫(kù);

3）借閱管理：管理員可以代理讀者借書(shū)、還書(shū)、續(xù)期和查詢(xún)記錄;

4）用戶(hù)管理：管理員可以增加或刪除用戶(hù)，對(duì)用戶(hù)違約處罰和管理用戶(hù)信息;

5）系統(tǒng)管理：管理員可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。

根據(jù)系統(tǒng)的功能性需求可以繪制系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

2.3 用例建模

用例圖是用來(lái)描述參與者與用例之間的關(guān)系的，這種關(guān)系屬于關(guān)聯(lián)關(guān)系。它無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的具體功能，但能定義系統(tǒng)的功能需求。[2]結(jié)合需求分析，系統(tǒng)的參與者包括普通用戶(hù)和管理員。普通用戶(hù)的用例有用戶(hù)注冊(cè)、借閱書(shū)籍、歸還書(shū)籍、借閱信息查詢(xún)等。管理員的用例有系統(tǒng)維護(hù)、書(shū)籍入庫(kù)、書(shū)籍出庫(kù)、書(shū)籍信息修改等;通過(guò)參與者與用例之間的關(guān)系，最終得到用例圖。圖書(shū)管理系統(tǒng)用例圖，如圖2所示。

2.4 靜態(tài)建模

靜態(tài)建模主要是對(duì)信息系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述的，一般用類(lèi)圖來(lái)實(shí)現(xiàn)。類(lèi)圖不僅定義了類(lèi)的屬性方法，也描述了類(lèi)與類(lèi)之間的關(guān)系如關(guān)聯(lián)、依賴(lài)、泛化、實(shí)現(xiàn)等。[3]實(shí)體類(lèi)為一些直接的對(duì)象，系統(tǒng)的實(shí)體類(lèi)有：Users，Books，OrderTransaction，BookList等;邊界類(lèi)位于系統(tǒng)與外界交界處，系統(tǒng)的邊界類(lèi)有： MainStation，LineItem等交互窗口類(lèi);控制類(lèi)是指控制其他類(lèi)工作的類(lèi)，系統(tǒng)的控制類(lèi)有Login，Borrower，Return，Administration等。通過(guò)上述分析，系統(tǒng)靜態(tài)模型如圖3所示。

2.5 動(dòng)態(tài)建模

動(dòng)態(tài)建模主要描述的是系統(tǒng)在執(zhí)行的過(guò)程中各個(gè)模塊的交互交流，和各業(yè)務(wù)層的邏輯關(guān)系，即描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為。時(shí)序圖是通過(guò)時(shí)間的推移來(lái)描述對(duì)象之間相互交換信息的過(guò)程。[4]圖4為圖書(shū)管理系統(tǒng)借書(shū)還書(shū)時(shí)序圖。

3 數(shù)據(jù)庫(kù)選擇與設(shè)計(jì)

MYSQL是一個(gè)簡(jiǎn)單易用并且性能高效的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，與其他數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)相比，MYSQL的性能，支持，特性都有著不錯(cuò)的優(yōu)勢(shì)。根據(jù)圖書(shū)管理系統(tǒng)的邏輯化結(jié)構(gòu)描述與功能性需求分析，得出系統(tǒng)的ER圖，如圖5所示，該系統(tǒng)需要?jiǎng)?chuàng)建4張表：

1）書(shū)籍表：編號(hào)（主鍵），主題，價(jià)格，出版社，作者，類(lèi)型，條碼，ISBN，備注;

2）用戶(hù)表：用戶(hù)名（主鍵），密碼，姓名，地址，電話，備注;

3）管理員表：工作號(hào)（主鍵），密碼，姓名，電話，住址，備注;

4）借閱信息表：編號(hào)（主鍵），電話，支付方式，書(shū)籍名稱(chēng)，書(shū)籍類(lèi)型，借閱日期，備注。

4 基于Java的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：

4.1 開(kāi)發(fā)工具介紹

Eclipse是一個(gè)開(kāi)放源代碼的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，致力于為高度集成的開(kāi)發(fā)工具提供一個(gè)功能全面的工作平臺(tái)。Eclipse采用“平臺(tái)+插件”的體系結(jié)構(gòu)，平臺(tái)只是作為一個(gè)開(kāi)發(fā)容器，而所有的開(kāi)發(fā)都集中封裝到插件中，通過(guò)插件來(lái)構(gòu)架開(kāi)發(fā)環(huán)境。[5]Java程序的開(kāi)發(fā)更傾向于Eclipse，不僅操作簡(jiǎn)便，而且開(kāi)發(fā)的效率也很可觀，Eclipse平臺(tái)可以提供大量的插件，非常的方便，因此，該系統(tǒng)選用Eclipse作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)說(shuō)明

該系統(tǒng)的工程源碼結(jié)構(gòu)包括：數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（IO）、實(shí)體層（Model）、業(yè)務(wù)邏輯層（Service）、表示層（view），不同的層面分別負(fù)責(zé)對(duì)應(yīng)的模塊。構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)，首先要?jiǎng)?chuàng)建model.class實(shí)體層模型文件、view.jsp表示層視圖文件、service.jsp業(yè)務(wù)邏輯層、io.jsp數(shù)據(jù)訪問(wèn)層。當(dāng)Users通過(guò)表示層進(jìn)行人機(jī)交互并發(fā)送命令請(qǐng)求時(shí)，命令依次經(jīng)過(guò)業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層;然后由服務(wù)器和Database利用JDBC進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，最后將得到的響應(yīng)返回給表示層。系統(tǒng)框架示意圖如圖6所示：

4.3 圖書(shū)管理功能實(shí)現(xiàn)

圖書(shū)管理的具體功能包括圖書(shū)的出入庫(kù)、信息修改和分類(lèi)。在實(shí)現(xiàn)書(shū)籍入庫(kù)時(shí)，首先將新增書(shū)籍的信息通過(guò)視圖層（View）傳輸?shù)綌?shù)據(jù)訪問(wèn)層（IO）的TransactionRecord（）方法中，然后調(diào)用BookInStore（）方法實(shí)現(xiàn)書(shū)籍的入庫(kù)。對(duì)書(shū)籍進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，調(diào)用getCategory（）方法，通過(guò)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)得到書(shū)籍基本信息，基于書(shū)籍的類(lèi)型，可以對(duì)其劃分種類(lèi)。修改書(shū)籍信息時(shí)，則調(diào)用AlterInfo（）方法通過(guò)IO流處理、文件操作對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行修改并保存。

4.4 查詢(xún)功能實(shí)現(xiàn)

查詢(xún)功能分為書(shū)籍查詢(xún)和用戶(hù)信息查詢(xún)，兩種查詢(xún)的原理是一樣的。查詢(xún)時(shí)，先利用JDBC獲取數(shù)據(jù)庫(kù)連接，然后通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（IO）將所需查詢(xún)的書(shū)籍信息傳輸至查詢(xún)語(yǔ)句Search（）后，再將所得結(jié)果返回至業(yè)務(wù)邏輯層（Service），之后利用getBooksID（）方法，基于主鍵BooksID（書(shū)籍編號(hào)）進(jìn)行信息匹配，得到查詢(xún)結(jié)果，最后將查詢(xún)所得結(jié)果輸出至視圖層中。

4.5 借閱功能實(shí)現(xiàn)

在實(shí)現(xiàn)借閱功能時(shí)，首先通過(guò)getResult（）方法從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取圖書(shū)列表BookList和用戶(hù)表Users，將BookList所得信息錄入到視圖層中，然后根據(jù)用戶(hù)的借書(shū)請(qǐng)求以及提供的信息，調(diào)用業(yè)務(wù)邏輯層（Service）的Query（）方法，對(duì)用戶(hù)是否具備借閱此書(shū)資格進(jìn)行判斷，若失敗則無(wú)法借閱;若成功則返回借書(shū)信息至Borrower（）中，最后輸出借書(shū)信息至視圖層中，借閱成功。

4.6 用戶(hù)管理功能實(shí)現(xiàn)

對(duì)用戶(hù)進(jìn)行管理時(shí)，首先使用JDBC封裝好的數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象，將其實(shí)例化并調(diào)用Search（）方法，獲取用戶(hù)表信息，其中包括用戶(hù)的用戶(hù)名、密碼、電話和借閱狀態(tài)等。之后調(diào)用數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（IO）的UpdateInfo（）方法來(lái)對(duì)用戶(hù)信息進(jìn)行更改，修改后的信息重新保存至數(shù)據(jù)庫(kù)中。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著圖書(shū)館的迅速發(fā)展，為達(dá)到當(dāng)代圖書(shū)館所要求的管理效率以及信息的相互性、可靠性等多方面需求;該文通過(guò)采用UML技術(shù)對(duì)圖書(shū)管理系統(tǒng)進(jìn)行了多方面的分析，并結(jié)合Java將其實(shí)現(xiàn)，提高了圖書(shū)管理的服務(wù)效率與質(zhì)量。

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