UML在高校教材管理系统建模中的应用

UML在高校教材管理系统建模中的应用
摘要：UML是一种定义良好、易于表达、功能强大的统一建模语言，是面向对象建模领域的工业标准。

以高校教材管理系统为研究对象，在分析了该系统需求的基础上，以Rose为建模工具构建了系统的用例模型、静态模型、动态模型和部署模型，对面向对象系统的分析和设计有一定的指导作用。

关键词：UML；高校教材管理系统；系统建模；面向对象
0引言
随着高等学校教学规模的不断扩大，新专业、新技术不断涌现，课程也在不断更新完善，教材的数目和种类急剧上升，从而导致教材管理变得复杂、耗时、容易出错[1]。

为了确保高校教学质量的提高，简化教材的管理流程，使用信息化的手段开发一个满足教务部门日常管理的教材管理系统很有必要。

本文将以高校教材管理系统为例，用UML建模的方式并结合Rational Rose建模工具直观地描述教材管理系统的需求分析及其主要设计。

1UML建模概述
UML（Unified Modeling Language），中文含义是统一建模语言，它是一种运用面向对象的方法进行分析与设计的标准，支持从需求分析、系统分析、系统设计、系统实施等软件开发的全过程。

UML作为一种可视化的建模语言，其主要表现形式就是将模型进行图形化表示[2]，此外，还包括这门语言及其用法背后的基本概念及原理。

由
于它具有面向对象、图形化、独立于过程、易于掌握等特点，使不同背景的人员能够有效地对系统设计的结果进行交流，因而被广泛地应用于各种系统的建模，从而加速软件开发的进程，提高软件设计的质量。

UML可以对任何具有静态结构和动态行为的系统进行建模，其建模机制可以分为静态建模机制和动态建模机制两大类[3]。

静态建模是UML的基础，包括用例图、类图、对象图、构件图、部署图等。

动态建模显示了系统中各个角色之间相互传递消息的动态关系，主要包括序列图、状态图、协作图和活动图。

目前市场上出现了专业的可视化建模工具，如IBM公司的Rose、微软公司的Visio和Sybase公司的Power Designer，本文中主要使用Rose工具进行建模。

2高校教材管理系统
高校教材管理原来多以手工管理为主，浪费了大量的人力、物力和财力，管理效率低下，不能满足多校区、多种形式教材管理的需求。

为了解决传统的教材管理的弊端，适应信息化管理的要求，迫切需要设计开发一个B/S架构的信息系统。

该系统有以下优点：为教师、院系管理人员和教务管理部门搭建信息化的交流平台，缩短教材管理流程，方便使用计算机来进行教材出入库、查询、选购等操作，做到教材管理的个性化、规范化。

此外，系统的开放性也允许它和其他系统进行有效的集成。

系统主要能够实现教材计划管理、教材订购管理、教材库存管理、系统信息管理等功能。

教材计划管理主要是根据教学计划，确定教材
计划并进行相关的审核；教材订购管理主要是对教材供应商进行管理，并进行订单生成、查询及汇总；教材库存管理主要是对教材的出库、入库、教材基本信息进行管理；系统信息管理主要是对院系、学生、班级、用户等信息进行初始化并维护。

此外，系统还提供了各类信息查询功能，可以对教材的使用情况及费用进行查询，并将相关的统计数据进行打印输出。

3高校教材管理系统建模
根据上述的系统需求，可以运用UML对高校教材管理系统进行建模，其基本流程可以依照需求、分析、设计及实现等几个步骤进行。

在需求阶段，对系统进行需求分析，并根据系统需求建立用例模型和用例图。

在分析、设计阶段，确定核心设计元素，设计类图和子系统接口，并用序列图、活动图、状态图来细化用例并进行交互建模。

在实现阶段，确定构件和它们之间的关系，生成构件图，同时确定系统的结构，生成部署图。

下面笔者就按照上述的基本步骤对高校教材管理系统进行建模。

3.1系统用例模型构建
在用UML建模时，用例图描述需求，它从用户的角度出发描述系统的功能、需求，展示系统外部的各类角色与系统内部的各种用例之间的关系[4]，是开发人员和用户之间针对系统需求进行沟通的有效手段。

由于软件需求是实现软件的重要一步，因此用例图的设计对于软件建模的作用至关重要，它是构建其它UML视图的基础。

用例图主要由用例、角色、系统边界和关联等4个要素构成。

在进行用例
建模时，一般按照“自顶向下、逐层分解”的原则建立用例图，直到底层用例图能全面表达系统各功能需求为止。

图1是系统的顶层需求模型，从该图中可以确定本系统有3类角色，分别是教师、院系管理员和系统管理员。

教师主要是根据课程信息对教材的使用进行推荐，院系管理员则可以对教学计划进行录入及审定，系统管理员则拥有上述所有的操作权限，并负责教材的订购、入库等。

在顶层需求模型建立后，需要进一步细化需求模型，图2是教材信息管理模块的需求模型。

3.2系统静态模型构建
静态模型主要包括类图、对象图和包图。

类图主要从抽象的角度描述系统的静态结构，如系统中使用到的类、类的内部结构以及类之间的相互关系等，是对象图与包图的基础。

对象图是描述系统在某一时刻的静态结构，它是类图的实例。

包图用来展示系统总体结构，描述系统模块之间的关系，在此我们以类图为例，探讨本系统中的静态建模方法。

根据对系统中的每个用例进行分析与整合，得到教材管理系统中的类有教师类（Teacher）、教材类（Book）、教材类别类（BookType）、出版社类（Press）、教学计划类（TeachingPlan）、课程类（Course）、班级类（Class）、订单类（BookOrder）等，图3展示了高校教材管理系统中教材信息管理模块的主要类图。

3.3系统动态建模构建在建立了需求模型和静态模型后，为了准确表达系统的动态行为，还要为系统动态行为进行建模，可以使用序列图、协作图、状态图和活动图来描述。

序列图用来描述对象之间的
动态交互关系，重点体现对象间消息传递的顺序。

协作图用于描述相互合作的对象间的交互关系和连接关系[5]。

状态图表现了一个对象（或模型元素）的生存史，显示触发状态转移的事件和因状态改变而导致的动作，对于比较重要的对象需建立其状态图[6]。

活动图描述了系统中多个对象在交互中采取的活动，展现业务用例实现的工作流程。

这里以序列图为例，介绍系统动态建模方法。

本系统中系统管理员增加教材信息的基本流程为：①系统管理员通过增加教材页面（InsertBook）添加教材信息；②系统管理员通过增加教材页面（InsertBook）查询教材的书目信息；③增加教材页面（InsertBook）获取返回的书目信息；④系统管理员通过增加教材页面（InsertBook）添加教材的其它描述信息；⑤增加教材页面（InsertBook）通过Book 实例将教材信息增加到数据库中；⑥Book实例返回教材是否在数据库中添加成功的信息；⑦增加教材页面（InsertBook）显示教材是否增加成功。

系统管理员增加教材的序列如图4所示。

3.4系统部署模型构建
对系统的实现结构进行建模的方式包括两种，即构件图和部署图。

教材管理系统的构件图通过构件映射到系统的实现类中，说明该构件物理实现的逻辑类。

在本系统中，可以对教师类、系统管理员类、订单类等分别创建对应的构件进行映射。

教材管理系统的部署图描绘的是系统节点上运行资源的安排，包
括4个节点，分别是：客户端浏览器、Web服务器、数据库服务器和打印机，创建后的部署图如图5所示。

图5高校教材管理系统部署
4结语
UML是面向对象分析与设计的一种标准表示，适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统，可以描述许多类型的系统，同样支持高校教材管理系统的建模。

在实际开发中，我们依据该系统的特点，运用UML建模来进行教材管理系统的分析与设计，取得了良好的效果。

参考文献：
[1]揭平英.高职院校教材管理系统的研究与设计[D].上海：华东师范大学，2010.
[2]谢星星.UML基础与Rose建模实用教程[M].北京：清华大学出版社，2011.
[3]夏克付，李心科，章晓勤.基于UML的电子商务系统建模研究[J].计算机与现代化，2009（6）：3033.
[4]张晓龙，程文.基于UML和.NET技术的高校科技信息管理系统实现[J].计算机工程与设计，2008，29（4）：993997.
[5]董袁泉.基于UML的高校教材管理系统体系结构建模与实现
[D].苏州：苏州大学，2007.
[6]张光泉，刘艳.基于UML的图书管理系统体系结构模型及实现[J].重庆师范大学学报：自然科学版，2005，22（2）：15.。