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保加利亚科学院
控制和信息技术bull;第14卷，特刊
索非亚bull;2014年印刷ISSN：1311-9702; 在线ISSN：1314-4081
DOI：10.2478 / cait-2014-0050
图书馆管理信息系统的统一建模语言设计与应用
1.郑建湖2.冯云清、赵云
1.闽江大学运输工程学院，福州350121
2.北京交通大学经济与管理学院，北京100044
电子邮件：zjianhu1028@163.com yq.fung@gmail.com zhaoyun0614@126.com
摘要：本文首先介绍了统一建模语言（UML）的主要内容，并证明它可以有效地传递用户，开发人员，设计人员和管理人员之间的信息，从而提高协作能力，大大提高工业化程度在软件开发项目中。二是开展图书馆管理系统开发设计，基于UML建模机制，分析一个简单的图书馆管理系统。第三，使用UML建模机制，在简单的图书馆管理系统分析之后，借助案例图和分析图构建管理系统的需求分析模式。然后，图书管理系统中的图书借阅管理子系统由设计类图和序列图设计。设计过程表明，作为软件工程的建模语言，UML具有很好的应用前景。
关键词：面向对象系统分析与设计; UML;图书馆管理系统
1.绪论
随着计算机技术的飞速发展和信息化水平的不断提高，软件生产规模不断扩大，传统的软件建模语言不能满足软件开发的需求。 因此，如何在合理的时间内开发高质量的软件已经成为解决的迫切问题。 同时，人们对软件开发的设计，维护和管理要求也更高，其中包括缩短软件开发周期，提高软件质量，保护软件的可持续发展。 随着统一建模语言的引入，所有这些问题都可以逐渐解决。
统一建模语言（UML）[1]是一种标准的面向对象的基于组件的软件系统建模工具。 它是用于绘制软件系统模型的视觉描述的工具。 过去，数十种面向对象的建模语言是独立的。 UML的出现解决了软件交换的最大问题。 使用UML可以让用户，分析师，开发人员和设计人员等各种人员有效沟通，增进相互了解，从而提高软件开发的效率和软件设计的质量。 UML的范围不限于对面向对象分析和设计的支持，而是支持从需求分析开始的软件开发的整个过程。 它可以帮助打包者画出一个有利于沟通的明确模式，使软件开发变得容易实现。
2.统一建模语言概述
2.1统一建模语言的特点
UML是面向对象技术的标准建模语言，它从Booch方法，OOSE方法和OMT方法演变而来[2]。 它是一种图形化语言，可视化，描述，构建和记录软件密集型系统。 它结合了流行的面向对象开发方法概念和技术，形成了面向对象的UML标准化。 UML统一了面向对象建模的基本概念，术语和图形符号，并描述了建模过程中必须遵循的基本步骤。 这种建模语言提供了一种从不同角度描述软件系统模型的概念和图形的方法。
UML的主要特点如下[3]：
（1）UML收集了Booch，OOSE，OMT等面向对象方法的优秀思想。 这些想法是最好的面向对象方法和丰富的计算机科学实践经验的本质。
（2）虽然UML是目前最先进和实用的标准建模语言，但一些概念仍然需要在实践中得到充分验证。
UML也在不断改进。
（3）该过程是方法的重要组成部分。 在UML中没有这个过程的概念。 所以UML只是一种建模语言而不是一种方法。 UML独立于进程。用户可以使用UML来模拟任何合适的进程。 该过程的选择涉及影响软件开发过程的不同因素，如软件开发的类型，开发组织的规模。 用户将根据客观情况决定选择流程。
（4）然而，UML建模仍然是一个相对统一的框架，其中包含了UML建模过程中的常见元素。 此外，它为用户提供了很大的自由度，为他们的开发项目选择合适的建模技术。
（5）UML独立于该过程，但应用仍然是由案例驱动的，它以架构为中心。
2.2 UML的建模机制
UML是一种通用的标准建模语言，包含静态建模机制和动态建模机制[4]。 静态建模机制定义了系统中重要对象的属性和操作以及这些对象之间的关系。 动态建模机制定义对象的时间特征及其通信机制，以完成目标和任务。 使用UML进行面向对象系统的分析和设计通常有三个步骤[5]。
（1）需求分析阶段
首先，开发人员应积极沟通，分析和完善系统的要求。列出系统中涉及的运算符，并确定要描述的所有用例和角色。然后分析角色和案例之间的关系，并使用UML建模工具绘制案例图。
（2）系统分析与设计阶段
首先确定系统的所有需求。从实际需要中抽取类，并描述这些类之间的关系。建立系统的静态模型，根据需求构建系统结构。根据用例和静态模型创建动态模型。
（3）系统实施阶段
前两个阶段的模型实际上是在系统逻辑方面创建的。这个阶段是完成系统的物理实现，如可执行文件，库，表，文件等。需要构建的模型图是组件图和配置图。
2.3审查UML应用程序
在UML的特点和优点方面，已被广泛应用于系统设计的各个领域。[6]Drusinsky提出了一种新的基于UML状态图的断言来开发时间正式规范库,随着图书订单目录的使用逐渐增加，图书馆技术人员应对推荐人和采购系统的基本模式和框架有更深入的了解。我已经总结了UML建模语言的一般思想，并分析了推荐器和购买系统的要求。然后他给出了系统的具体模型和框架。
L v Q i-y i n g [8]分析了基于B / S模型的图书馆管理系统。她使用UML的静态和动态模型图，并为系统的分析结果创建了一个模型。提出了一种基于统一建模语言的实际需求分析和建模方法[9]。 Zhou Ge [10]首先简要介绍了基于对象的统一建模语言的主要概念，并解释了UML在管理信息系统开发中的应用,通过分析图书管理系统介绍了UML的基本概念和建模过程，并解释了UML的实际应用。以图书馆管理系统为例，讨论了该系统中UML的建模过程。 Zhang Li-j i e等[13]使用Akesu CCP学校的LMIS的设计和建模程序作为例子来讨论UML和UML在信息系统建模过程中的应用的特征。以图书管理系统为例，本文介绍了基于UML的系统设计的各个阶段，介绍了UML在数据库系统设计中的应用。通过对UML的进一步研究，提出了面向对象的分析和设计方法[15]。结合图书信息管理系统的开发实例，对UML的技术应用进行了研究，并对UML的相关知识进行了介绍。这项研究解决了软件设计师与客户之间交流的难题，加快了开发过程，提高了系统的质量。Chen Ming [16]讨论了用户驱动的Rational统一过程，并提供了一种解决方案来捕获图书馆管理信息系统的需求。以图书馆管理系统的发展为背景，建立了基于UML建模的系统，并通过VB实现了系统。
3.图书管理系统基于UML的设计与开发过程
3.1.UML系统设计概述
从UML建模机制我们知道基于UML的面向对象系统的分析和设计通常具有需求分析，系统设计和系统实现的步骤。 面向对象需求分析是通过提取和排序获得用户需求并建立问题域的确切模型。 但是设计过程是将分析阶段所需要的要素变为低成本，高品质，抽象的系统实现。 它是从面向对象分析到面向对象设计的一步一步的扩展模型。 换句话说，面向对象设计是使用面向对象视图进行建模的过程。
系统设计的目的有四个方面[18]。
（1）深入了解与编程语言，构建重用，操作系统，分布式和并发技术，数据库技术，用户界面技术和事务管理技术相关的非功能需求。
（2）通过捕获子系统接口和类来为后续实现活动创建适当的输入和起点。
（3）将实际工作划分为不同部分，易于管理，并在系统设计中尝试通过不同开发团队制定系统。
（4）建立系统的无缝抽象，将成果作为设计的直接改进。
3.2图书管理系统要求分析
需求分析通常用于定义系统功能和用户界面。它使用户了解系统功能和开发人员了解系统需求。要求分析的主要工作是找到系统用例并建立系统需求模型。其主要结果是用例图和系统参与者。图书馆信息管理系统是使用电脑处理大量图书信息的电子档案管理系统。该系统必须满足读者，图书管理员和系统管理员三种用户的需求。读者和图书管理员可能会包括很多人。系统管理员只包括一个人。读者的行为是查询个人信息，查询书籍信息，预订，借阅和退还书籍。图书馆员是系统的主要用户。负责日常管理和服务运营，包括书籍订购，新书验证，参考书目输入，书籍注册，借入退货登记，储备登记等。系统管理员管理与读者和书籍有关的所有问题，其中包括读者信息管理，图书馆管理和系统维护。其中，系统维护是关键，包括维护用户权限和日志，添加和删除用户，系统的后台数据管理等。图书馆管理系统的功能分析图如图1所示。
图1.图书管理系统的功能分析图
3.3图书馆管理系统模型分析
3.3.1静态模型分析
静态模型根据系统结构从静态的角度描述系统。 它定义了系统中的对象和类，以及这些类之间的关系和内部结构，这些类称为属性和操作类。 在面向对象分析中，通常仅考虑与问题描述域和系统功能相关的对象。 课程的对象可以从书本管理和书籍流通两个方面来抽象。 这两个部分可以分为不同的类，这些类是书类（Lib_Book），类类（Lib_ Category），订单类（Lib_Order），表单类（Lib_Form），读者classe（Lib_Reader），循环 书类（Lib_Cirbook），部门类（Lib _Department），发布类（Lib_Publish）等。这些类的关联关系如图2所示。
图2.静态模型中类的关联关系
3.3.2动态模型分析
建立静态模型后，动态模型的构建开始。 动态模型通常用于描述系统功能如何实现。 不同对象之间的交互由序列图，活动图和不同观点的协作图描述[20]。 图书借阅模块的动态过程如图3所示.
图3.系统中书借用模块的动态过程
3.4图书馆管理系统的用例分析
通过需求分析，我们可以看到这个系统有四个活动，分别是Lib_People，Lib_Librarian，Lib_Reader和Lib_Database。Lib_People代表与系统进行交互的人员。 Lib_Librarian代表负责添加或修改图书信息的图书管理员。 Lib_Reader代表可以借阅，续订和退回书籍的读者。 Lib_Database是系统中所有信息的数据库，可以完成各种系统操作。系统中库管理的用例图如图4所示
从用例图可以看出，图书管理系统的功能如下：
1.读者可以查询书籍信息，借阅信息和预订书籍;
2.读者可以通过这个系统借阅，更新和退还书籍;
3.图书管理员可以处理书籍预订，借书，续期和恢复原状的问题;
4.图书管理员也可以利用这个系统向读者提供逾期图书。
图书馆管理可分为图书借阅管理，图书管理书预订管理子系统。图书贷款管理分析图如图5所示。
图4.图书馆管理系统用例图
图5.图书馆贷款管理分析图
3.5图书管理系统的系统设计
3.5.1图书馆管理系统的类图
1.Reader_class代表读者类。它有很多属性，如
借款人的ID帐户（reader_id），姓名（reader_Name），地址（Reader_Address），Classes（Reader_classes），借阅书籍（Reader_bibliography）的参考书目等。最重要的操作是借书（附加），书本回收（删除）和预订（预订）。
2.Admin_class是管理员的类。它有一个ID和一个名字的attrbute。主要的操作是添加，删除和更新读者和书籍。
3.Title_class是参考书目信息的类。它有book_name，book_author和book_id等等。
4.Item_class是一本书的类。它有一个book_number的attrbute。主要的操作是书本预订（book_reserve），通过标题（find_on_title）等找到书。
5.Borrow_class是一本书借阅信息的课程。它具有书籍ISBN（book_ISBN），借阅日期（book_borrow数据）等等。
6.Reservation_class是预留信息的类。它具有预订数据（预约数据），预订书的ISBN，预约读者的ID等。
7.Persistent store_class是书永久存储的类。与书相关的所有活动都将使用此类。
这些类之间的交互关系如图6所示。
通过图书馆不同阶层的互动关系管理系统，我们可以得到图书贷款管理的设计类图7。
从设计类图可以看出，图书借阅管理有八个类。有三种活动类，即书籍借阅界面活动类，图书贷款请求活动类和图书贷款流程活动类。书籍逾期信息验证程序设计类，书籍退回信息设计类，预约信息验证程序
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