信息系统分析与设计 第7章系统设计.ppt

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1、第7章系统设计第第7章章 系统设计系统设计 7.1 概述概述7.2 系统平台设计系统平台设计 7.3 拓扑结构和计算模式设计拓扑结构和计算模式设计 7.4 软件结构设计软件结构设计 7.5 详细设计详细设计 7.6 数据库设计数据库设计 第7章系统设计7.1 概概 述述 7.1.1 系统设计的任务和特点系统设计的任务和特点任务：为实现信息系统需求模型所规定的功能和性能要求，考虑信息系统实现环境，通过对信息系统分析模型的综合分析和细化，确定出信息系统的设计模型。特点：(1)设计性。设计是根据需求确定系统方案的过程。(2)具体化。系统设计需要具体化、细致化。(3)复杂性。涉及到具体细节，工作量大、

2、头绪繁多。(4)往复性。一个成熟的设计方案需要经过多次的迭代反复才能够完成。第7章系统设计7.1.2 系统设计的主要工作系统设计的主要工作1平台设计信息系统平台是信息系统开发和运行的环境，包括网络、计算机、相关设备、支撑软件和系统软件等。平台设计需要根据信息系统设计要求，通过对技术和市场的综合分析，确定出网络结构、设备选型和软件平台方案。2结构设计在设计工作中，需要确定信息系统的拓扑结构、计算模式和软件结构。第7章系统设计3详细设计详细设计是对软件结构中确定出的各个子系统内部的设计，需要分析和确定每一个子系统中的用例设计、设计类和接口。4界面设计界面设计是对人和外部系统与信息系统之间交互界面的

3、设计。它包括输入界面、输出界面和混合界面的设计。5数据库设计数据库设计的任务是根据给定的信息系统应用需求和系统环境，设计出合理的数据库结构。数据库设计需要经过概念设计、逻辑设计和物理设计等步骤。第7章系统设计7.1.3 信息系统设计模型和软件模型信息系统设计模型和软件模型信息系统设计模型是对信息系统设计方案的抽象描述，包括平台模型、拓扑计算模型（拓扑结构和计算模式）、软件模型、界面模型和数据库模型等内容(见图7.1)。图7.1信息系统设计模型第7章系统设计软件模型的构成见图7.2。软件系统是软件模型的顶层视图，它由子系统、设计类、用例设计和接口构成。图7.2软件模型第7章系统设计 子系统：一个

4、软件系统由多个子系统构成。高层子系统可包含子系统，低层子系统包含设计类、用例设计和接口。设计类：概念类的细化，是实现类的抽象。设计类要描述类的详细属性、操作、方法和关系，还应该反映可见性、导航、操作的参数、主动性等特性。用例设计：表示对用例的设计结果。根据一个用例分析可以追踪到一个具体的用例。用例设计是对用例分析的设计，由用例设计可以追踪到一个用例分析，又可以通过用例分析追踪到一个用例(见图7.3)。对于一个没有分析模型的系统，由用例设计直接可以追踪到一个具体的用例。第7章系统设计图7.3用例设计到用例分析和用例的跟踪第7章系统设计用例设计包括用例的设计类图和交互图。设计类图反映一个用例中的设

5、计类所呈现的静态结构，并能被所采用的程序设计语言所支持。象多重继承、关联的导航等。设计类图可以追踪到分析类图，以及所设计的用例。交互图描述在实现一个用例过程中各个设计类之间的消息联系过程。一般先从参与者向系统发送一些消息开始启动一个用例，边界类接收参与者发送来的消息，并向其它对象发送消息，启动其它对象操作的执行。经过各个对象之间消息的传递和对象操作的执行，实现用例的功能，最后返回给参与者所要的执行结果。第7章系统设计接口是设计类或子系统对外所能够提供的操作。接口并不涉及到对设计类或子系统操作的实现。接口也是设计类或子系统对外所提供的操作视图，其它设计类或子系统通过接口来与提供接口的设计类发生关

6、系。接口的实现如图7.4所示。图7.4接口的实现第7章系统设计7.2 系统平台设计系统平台设计 7.2.1 网络设计网络设计网络设计主要包括网络需求分析、网络结构设计和网络详细设计三部分内容。1.网络需求分析网络需求分析是通过对所开发的信息系统的规模、系统所覆盖业务的地域分布、计算机设备、网络服务等方面需求的分析，为确定网络总体结构、网络详细设计提供依据。第7章系统设计需要调查和分析以下几方面的内容：1)信息系统的特征对网络的需求网络设计需要考虑信息系统的类型和特征。不同类型的信息系统对网络的结构和布局有不同的要求。例如，建立的CIMS系统就必须考虑与生产过程、CAD/CAM的集成。2)信息系

7、统拓扑结构和计算模式对网络的需求信息系统拓扑结构和计算模式是设计网络总体结构的依据。因此，需要了解信息系统的总体结构和分布模式。例如，采用单机模式的信息系统就不需要进行网络设计，而采用客户机/服务器模式的信息就必须进行网络设计。第7章系统设计3)信息系统业务所覆盖的地理分布包括：信息系统用户的数量以及用户的具体位置；子系统之间的距离和各个用户之间的距离；在一幢楼、一层楼、一个办公室中的用户组；一些特殊的需求或限制，例如在网络覆盖的地域范围内是否有道路、山丘、建筑物等，电缆布线是否有禁区等。4)网络服务需求了解信息系统对网络服务的具体需求，主要包括：数据库访问方式和数据存储分布模式的需求；文件传

8、输和存取需求；电子邮件和远程通信需求；企业网与社会网、因特网的互连需求等。第7章系统设计5)信息类型和信息量信息类型指信息系统所处理和传输的信息种类，通常包括文字、语音、图形、图像以及它们的综合信息形式。信息量指信息系统所收集、存储和传输的信息量。6)性能需求性能需求主要指信息系统对网络的效率、速度、可靠性、安全性等性能要求。第7章系统设计2.网络结构设计网络结构设计的主要任务是根据网络需求分析的结果，设计出能够满足信息系统需要、结构合理、易于扩充、性能价格比高的系统网络总体结构。系统网络总体结构可以采用单级、二级和多级结构。1)单级结构对于规模较小、地域相对集中的小型系统，可以采用单级网络结

9、构。单级结构一般采用一个小型局域网，各部分之间可以采用集线器、网桥连接，如果在局域网中还有异构网络，可以采用网关。第7章系统设计2)二级结构对于分布地域范围较广、管理复杂的中型系统，可以采用二级网络结构。二级网络结构一般由高速主干网和多个局域网构成。主干网可以选择FDDI、交换网、ATM或快速以太网等技术。3)多级结构对于跨地区、跨省、跨国的大型或超大型系统，则需要采用多级网络结构。在多级网络结构中，一般顶层采用社会公用网或专用广域网，二级和三级则为骨干网和主干网，最下一级为局域网。第7章系统设计3.网络详细设计1)网络节点设计网络节点设计指通过网络需求分析，详细确定每一个网络节点的具体位置、

10、设备类型和连网设备，并绘制出网络节点分布图，以便根据网络节点分布图进行设备选型和网络布线设计。2)网络设备确定及选择需要详细确定整个网络系统所需要的服务器、路由器、集线器、网关、网桥、网卡、网线等网络设备。还需要根据网络的功能和性能需求，确定各个网络设备的性能指标。例如，服务器的容量、速度等。第7章系统设计3)网络布线设计网络布线一般对网络系统、电话系统、监控系统采用结构化布线。结构化布线设计需要由低层向高层逐层进行布线设计。首先在办公室确定网络设备位置和插座位置；再确定每个楼层的水平布线；然后确定楼层的垂直布线；最后确定主干网线的布线。4)网络操作系统选择网络操作系统是网络的核心软件。一般在

11、大型网络系统中并不一定只选择一个统一的网络操作系统。有时可能会采用多个网络操作系统。目前可供选择的网络操作系统有UNIX、WindowsNT、NetWare、OS2等，可根据系统需要进行选择。第7章系统设计5)网络管理设计对网络系统需要进行有效管理。一般大型网络系统采用一个网络管理中心、多个网管分中心的方式。网络管理设计需要确定网络管理结构、网络管理软件、网络管理职责和人员等。第7章系统设计7.2.2 物理设备设计物理设备设计1.物理设备的基本类型1)计算机系统：有巨型机、大型机、中型机、小型机、工作站和微型机；按用途分有通用机和专用机。2)相关I/O设备：有共享打印机、扫描仪、绘图仪、条码阅

12、读器、IC卡读写器、磁卡读写机、数字照相机、投影仪、专用键盘、声光传感器等。3)多媒体设备：有触摸屏、图像摄取仪、声/视卡、图像处理卡、音箱、功率放大器、摄像机、录像机、解压卡等。第7章系统设计4)办公设备：一般办公自动化设备有会议系统、复印机、碎纸机等。5)电源系统：有不间断电源、稳压器等。6)机房设备：有电力系统、布线系统、安全系统、消防系统、照明设备、制冷设备、清洁设备等。2.物理设备设计物理设备设计是根据信息系统的设计要求，确定信息系统物理设备方案。所设计的物理设备方案在能够充分满足信息系统功能需要的前提下，还应该满足系统的效率、可靠性、安全性和适应性等性能要求，并具有较高的性价比。第

13、7章系统设计7.2.3 软件平台设计软件平台设计软件平台是信息系统开发和运行所需的集成软件系统。设计和选择高效、实用、方便、功能齐全的软件平台，对信息系统开发有着十分重要的意义。1.操作系统操作系统是计算机系统中最重要的系统软件。目前主要的大型操作系统有UNIX、WindowsNT、OS/2、Macintosh等；在微机上运行的桌面操作系统有Windows95、Windows98、WindowsME、WindowsXP等。这些操作系统各有其适应面和优缺点，应根据需要进行选择。第7章系统设计2.支撑软件支撑软件是协助人们开发和维护软件的工具和环境软件。编辑程序、数据库系统、集成开发环境等都属于支

14、撑型软件，支撑软件主要包括以下几方面：1)数据库管理系统DBMS在数据库服务器上的DBMS对数据库实施集中管理，可以并发地处理多个客户机发来的数据处理请求。常见的数据库管理系统有SQL-Server、Oralce、Sybase、Informix、DB2等，系统分析员可以根据自己的需要进行选择。第7章系统设计2)客户端开发软件客户端开发软件十分丰富，系统开发人员可以根据设计需要进行选择，选择客户端开发软件要考虑继承性。常见的客户端开发软件有PowerBuilder、VisualBasic、VisualC+、Delphi、VisualFoxpro、Java等。3)中间件协议和软件在网络设计中已经确

15、定了网络操作系统和网络传输协议中间件。还要进一步确定的中间件有：(1)数据库中间件。通过数据库中间件，可允许客户在异构数据库上调用基于SQL的服务。数据库中间件有ODBC、DRDA、IDAPI、RDA、ORACLE-GLUE等。第7章系统设计(2)事务处理中间件。通过事务处理中间件，可允许客户在多个事务服务器上调用服务。事务处理监视器允许不同的服务器控制其本地资源，并在需要访问本地资源时与其它事务处理监视器进行合作。事务处理监视器保证服务器内和服务器之间的所有活动的完整性。这方面的标准包括TUXEDO的ATMI、ENCINA的RPC和X/Open的TXRPC等。(3)群件中间件。通过群件中间件

16、，客户可以在多个群件服务器上调用服务。目前群件中间件有电子邮件方面的PAPI及LotusNotesAPI等。第7章系统设计3.CASE平台采用CASE开发环境可以保证信息系统开发质量，提高开发效率，保证文档的一致性，减轻开发人员的工作负担。CASE平台与所支持的系统开发方法有直接联系，有支持结构化方法的CASE、支持原型化方法的CASE、支持OO方法的CASE和支持多种方法的综合CASE环境。开发小组应该根据所采用的开发方法来选择合适的CASE环境。第7章系统设计7.3 拓扑结构和计算模式设计拓扑结构和计算模式设计7.3.1 信息系统拓扑结构设计信息系统拓扑结构设计拓扑结构设计需要确定信息系统

17、的节点和节点的结构。节点是信息系统中一个在逻辑分布上相对独立的处理实体，一个节点一般要包括一台独立的计算机和外围设备。节点可以是人机交互的客户机，也可以是业务管理、数据库管理、Web管理的服务器。第7章系统设计节点设计要确定节点数目、节点作用和节点类型。节点数目：节点是根据应用需要来设置的。在一个地域分布的业务领域中，业务处理工作将聚集在一些相对集中的业务处理点上。例如，在一个大型企业中，职能科室的各个工作岗位就是该企业的业务处理点。一个大型商场中的销售台、收款台、会计室、采购室就是该商场的业务处理点。组织中的业务处理点是设置信息系统节点的主要候选对象。设计人员需要对信息系统所覆盖的业务范围中

18、的所有业务处理点逐一进行分析，以确定系统节点。第7章系统设计节点作用：应该根据需要而定，例如“图书计划”、“图书采购”、“图书销售”、“书库管理”、“数据库管理”等就是书店系统中几个节点的作用。节点类型：一般需要根据采用的计算模式而定。例如，采用客户机/服务器模式中的节点就有客户机和服务器两种类型，而采用应用服务器模式的系统中，节点可以分为客户机、应用服务器和数据库服务器这几种形式。第7章系统设计书店信息系统分布结构设计：计算模式采用客户机/服务器模式；整个系统设置七个节点；系统的拓扑结构呈星型结构(见图7.5)。图7.5书店信息系统拓扑结构第7章系统设计7.3.2 信息系统计算模式设计信息系

19、统计算模式设计选择哪一种计算模式应该根据应用需要而定，不能盲目追求先进和时新。例如，客户机/服务器模式可以满足要求，就不一定要采用应用服务器模式。另外，对于复杂的大型系统，采用某一种计算模式可能并不能满足应用要求，有时需要多种计算模式并存。书店信息系统的计算模式采用客户机/服务器模式(见图7.6)。第7章系统设计图7.6书店信息系统计算模式第7章系统设计 7.4 软件结构设计软件结构设计7.4.1 概述概述信息系统的软件结构是由信息系统软件的各子系统按照确定的关系构成的结构框架。子系统是对软件分解的一种中间形式，也是组织和描述软件的一种方法。由多个子系统构成信息系统软件，每一个子系统又包括多个

20、用例设计、设计类和接口。软件结构设计是把软件分解成为多个子系统，并确定出由各子系统及其接口构成的软件结构。软件结构一般呈现出层次结构模式，而且常见为四层结构(见图7.7)。第7章系统设计图7.7软件系统的四层结构模式第7章系统设计应用层：信息系统软件所在的层次，其作用是直接服务于信息系统的应用领域。在应用层中的子系统被称为应用子系统。分专用应用层和通用应用层。专用应用层中的子系统直接面向具体应用；通用应用层中的子系统可以被专用应用层的多个子系统所引用，具有通用性。中间件层：放置支撑系统运行的有关中间件，像通信工具、数据库引擎、分布对象机制等。系统软件层：放置操作系统、低层协议等系统软件。在中间

21、件和系统软件层中的子系统被称为系统子系统。第7章系统设计7.4.2 应用子系统设计应用子系统设计1识别应用子系统应用子系统的原型是信息系统逻辑结构中的分析包。把分析包作为初步的应用子系统，然后，再对各子系统进行分析和优化，以确定应用子系统。这样，图6.11图6.14中的各分析包就可以直接作为书店信息系统软件结构中的初步应用子系统。例如，图6.13中的“入库”和图6.14中的“售书处理”两个分析包可以作为被识别的两个初步应用子系统，见图7.8。第7章系统设计图7.8设计模型可以跟踪到分析模型第7章系统设计2优化应用子系统对初步应用子系统进行优化的理由有三。首先，分析包没有考虑系统的效率、安全性、

22、可靠性、适应性等非功能性需求，也没有考虑系统的实现环境以及系统的拓扑结构和计算模式。第二，应用子系统应该具有合适的规模。如果初步应用子系统规模过大，就需要进行分解。相反，对规模过小的初步应用子系统又要进行合并。第三，应用子系统应该具有高内聚、低偶合的特性，即子系统内部的要素之间的联系应该尽量地密切，而子系统之间的联系尽可能小。第7章系统设计“入库”应用子系统的优化：第一，规模分析。（图5.7(a)），“入库”分析包可以跟踪到“编辑入库信息”、“查询入库信息”和“输出入库信息”三个用例，“入库”应该分解成为对应的“编辑入库信息”、“查询入库信息”和“输出入库信息”三个应用子系统。第二，应用分析。

23、“编辑入库信息”、“查询入库信息”和“输出入库信息”三个应用子系统都属于专用子系统，它们都要访问数据库服务器上的“入库图书”数据表，应该设置“入库管理”通用子系统来对数据库进行专门管理。第7章系统设计第三，节点分布分析。如果一个子系统跨几个节点，就需要对该子系统进行分解。“编辑入库信息”、“查询入库信息”和“输出入库信息”三个专用子系统处在书库节点上，而“入库管理”通用子系统处在数据库服务器节点上。对“入库”子系统优化的结果如图7.9所示。第7章系统设计图7.9优化的“入库”子系统第7章系统设计 “售书处理”应用子系统的优化：第一，规模分析。从图5.9(e)可以看出，“售书处理”分析包对应着“

24、售书处理”一个用例，但由于该分析包规模过于复杂，所以需要进行分解以减少其复杂性。可以分解成为四个应用子系统，“售书处理”、“开书单”、“收书款”和“出售图书”。其中“售书处理”处在顶层，依赖其他三个子系统，其它三个子系统处在低层，但都属于专用应用层。第二，应用分析。“售书处理”、“开书单”、“收书款”和“出售图书”四个子系统均属于应用子系统，处在专用应用层。但是，它们要访问“书目”、“架存图书”、“售出图书”和“职工”四个数据表，第7章系统设计 因此，应该再设置“书目管理”、“架存图书管理”、“售出图书管理”和“职工管理”四个子系统，这四个子系统可能会被多个专用子系统所访问，因此，应该属于通用

25、子系统。第三，节点分布分析。从节点分布看，“售书处理”所分解的出来的子系统分布在三个节点上。“售书处理”、“开书单”和“出售图书”三个子系统处在“销售”节点，“收书款”子系统处在“结算”节点，“书目管理”、“架存图书管理”、“售出图书管理”和“职工管理”四个子系统处在数据库服务器节点上。第7章系统设计图7.10优化的“售书处理”子系统第7章系统设计7.4.3 系统子系统设计系统子系统设计中间件设计：中间件设计与系统的应用要求和系统环境有关。例如，如果系统采用浏览器模式，就需要选择Web浏览器作为中间件；如果系统具有分布处理要求，就需要选择DCOM、CORBA或Java.rmi等具有分布对象处理

26、能力的中间件。另外，还需要根据数据处理的要求，选择合适的数据库系统。系统软件层设计：一般包括操作系统、网络协议等。例如操作系统采用WindowsNT，网络协议采用TCP/IP等。第7章系统设计书店图书管理系统中售书处理部分的软件结构设计(见图7.11)。专用层：“售书处理”为顶层子系统，接下来又分出“开书单”、“出售图书”、“收书款”三个子系统，这三个子系统都处在专用应用层。通用应用层：“书目管理”、“架存图书管理”、“售出图书管理”和“职工”四个子系统，这几个子系统要被上层的几个子系统所引用。中间件层：java.swing用于界面设计，java.rmi进行远程对象通信，java虚拟机提供给客

27、户机和服务器搭建java平台。系统软件层：采用windows操作系统，网络协议采用TCP/IP。第7章系统设计图7.11书店信息系统中“售书处理”的软件结构第7章系统设计7.4.4 确定子系统间的接口确定子系统间的接口当子系统之间存在依赖关系时，子系统之间就存在确定接口。子系统接口定义了外部子系统对本子系统可进行的访问操作集。这些操作由子系统内部的类来提供，或着由子系统中的其它子系统提供。可以通过子系统之间存在的关系来发现子系统之间的接口。如果子系统A依赖子系统B，则子系统B应该向子系统A提供接口(见图7.12)。图7.11售书处理的软件结构中专用应用层和通用应用层几个子系统之间的接口描述见图

28、7.13。第7章系统设计图7.12根据依赖关系确定接口第7章系统设计图7.13图书销售子系统之间的接口第7章系统设计7.5 详细设计详细设计7.5.1 用例设计用例设计1概述子系统可以跟踪到分析包，分析包可以跟踪到用例。图7.14反映了子系统、分析包和用例的跟踪关系。因为一个子系统能够完成它所跟踪的用例的功能，所以详细设计的第一项工作便是对子系统所跟踪的用例进行设计。用例设计包括两个含义：一是用例设计的工作，二是描述用例设计的结果。第7章系统设计图7.14子系统、分析包和用例的对应关系第7章系统设计分析思考：1）用例：通过交互实现赋予用例的功能。2）从系统角度来看，完成一次用例的功能，实现该用

29、例所规定的交互操作，实际上是信息系统中若干个类中的对象，通过操作的执行和相互之间消息发送来实现用例的功能。3）用例设计包括确定参与的设计类，绘制类图，确定类对象之间的消息联系等项工作。第7章系统设计2用例设计的工作1)确定设计类把用例分析确定的概念类作为初步设计类。根据设计的需要，对初步设计类进行分解和调整，得出最终的设计类。2)设计类图确定反映各设计类之间的相互关系的简化的设计类图。3)绘制顺序图通过顺序图来反映为了完成赋予用例的功能，各个对象之间的消息交互过程。第7章系统设计3用例设计过程以“售书处理”为例，讨论用例设计过程。1)确定子系统和设计类确定子系统“售书处理”用例被分解为3个节点

30、上的8个子系统：售书节点：“售书处理”、“开书单”和“出售图书”三个子系统；结算节点：“收书款”子系统；数据库服务器节点：“书目管理”、“架存图书管理”、“售出图书管理”和“职工管理”四个子系统。第7章系统设计 确定设计类基础：第6.4节对“售书处理”用例提取了八个概念类：图6.16“售书处理”的概念类第7章系统设计确定各子系统的设计类“售书处理”子系统“售书界面”、“产生待售图书”和“待售图书”三个设计类。售书界面待售图书售书处理产生待售图书第7章系统设计“开书单”子系统“开书单”和“打印进程”两个设计类。“收书款”子系统“收款界面”和“收书款”两个设计类。开书单打印进程开书单收书款收款界面

31、收书款第7章系统设计“出售图书”子系统“出售图书界面”、“出售图书”和“一致性检查”三个设计类。出售图书出售图书一致性检查出售图书界面第7章系统设计-数据库服务器节点“书目”属于“书目管理”子系统“架存图书”属于“架存图书管理”子系统“售出图书”属于“售出图书管理”子系统“职工”属于“职工管理”子系统。书目管理通用子系统架存图书管理通用子系统售出图书管理通用子系统职工管理通用子系统书目售出图书架存图书职工第7章系统设计2)分析用例设计类图“售书处理”用例设计类图见图7.15。作如下解释：在“售书处理”子系统中，“售书界面”类与“产生待售图书”控制类之间存在关联关系。当“售书界面”类接收一个要出

32、售图书的书号和册数时，就给“产生待售图书”类发送一个消息，启动“产生待售图书”类的“产生待售图书对象”操作，产生一个待售图书对象，记入“待售图书”类中。第7章系统设计图7.15“售书处理”用例设计类图第7章系统设计由“售书界面”类向“开书单”类发送消息。“开书单”类先启动“生成书单”操作，从“待售图书”类中取出本读者的待售图书信息，生成书单，然后调用“打印书单”操作，启动“打印进程”在打印机上打印出书单。读者持书单到收款台交款。收款员启动“收款界面”输入书单上的书单号，“收款界面”把书单号通过消息发给“收书款”类，该类从“待售图书”类中取出该书单的图书信息，并在界面上显示书款金额，收款员接收读

33、者书款，并在“待售图书”类的对应对象中把“交款标记”设为“T”。第7章系统设计付款之后，读者又把书单拿回到售书员面前，“售书界面”类又进入“出售图书”子系统中的“出售图书界面”类，由该界面给售书员提供一个出售图书信息界面。售书员输入所出售图书的书单号，然后启动“出售图书”类，由该类在“售出图书”类中建立已售出图书的对象，而从“待售图书”类中把对应的对象删除掉。“书目”类与“架存图书”和“售出图书”之间是泛化关系。第7章系统设计3)绘制顺序图分别绘制“产生待售图书”、“开书单”、“收书款”和“出售图书”四个子系统的顺序图。(1)“产生待售图书”的顺序图(见图7.16)。“售书界面”接收售书员输入

34、的读者所要购买图书的书号和册数，同时给该读者产生一个书单号。第7章系统设计图7.16产生待售图书顺序图第7章系统设计(2)“开书单”的顺序图(见图7.17)。售书员按售书界面上的“开书单”功能按钮启动开书单功能。“售书界面”对象给“开书单”子系统的“开书单”类的对象发送“打印书单”消息，同时把所要打印书单的“书单号”也一并发送过去。“开书单”对象接收到这个消息后，给“售书处理”子系统的“待售图书”对象发送“取待售图书信息”消息，取出对应书单号的所有待售图书信息。“开书单”对象根据取到的信息生成书单，并启动“打印进程”打印出书单。售书员把打印出来的三联书单交给读者，让读者上收款台交书款。第7章系

35、统设计图7.17“开书单”顺序图第7章系统设计(3)“收书款”的顺序图（见图7.18）。收款员接收到读者拿来的书单，按书单号交给“收款界面”对象，该对象接着给“收书款”对象发送“收书款”的消息。“收书款”对象接收到这个消息后，给“售书处理”子系统中的“待售图书”对象发送消息，取出这个书单号的待售图书信息，并把“待售图书”对象中的交款标记设为“T”。付完款之后，收款员自己留存一联书单，给另外两联书单上盖章并交给读者，收书款结束。第7章系统设计图7.18收书款顺序图第7章系统设计(4)“出售图书”的顺序图(见图7.19)。“出售图书界面”对象接收售书员扫描进的书单号，给“出售图书”对象发送“出售图

36、书”消息。“出售图书”对象接收到这个消息后，从“待售图书”类中取出该“书单号”的所有对象，并把这些对象从“待售图书”类中删除掉。然后给“架存图书管理”子系统发送消息，修改架存图书数量。最后通过“售出图书管理”子系统在售出图书数据表中记录所售出的图书数据。第7章系统设计图7.19“出售图书”顺序图第7章系统设计(5)一致性检查。“一致性检查”的作用是检查“待售图书”类中所有无用的对象，并将其删除掉。“一致性检查”的顺序图见图7.20。图7.20“一致性检查”顺序图第7章系统设计7.5.2 设计类的设计设计类的设计设计类与概念类的区别：设计类是概念类的细化和分解。一个概念类对应着一个或多个设计类。

37、设计类需要反映系统的非功能性需求。设计类着眼于实现，必须考虑所有实现细节 设计类的设计工作：属性设计，操作设计，关系设计，其它设计。第7章系统设计1不同类型设计类的设计不同类型设计类的设计1)边界类的设计边界类的设计边界类承担着信息的输入和输出以及信息的界面组织等任务。边界类设计涉及到人机工程、审美和操作方便性等方面的知识和要求。边界类设计依赖于信息系统所采用的实现环境和设计语言。边界类在可视化的设计语言中一般表现为：框架Form，窗口Windows，控件Controls等形式。第7章系统设计 2)实体类的设计实体类的设计 实体类一般需要数据库技术实现。采用对象数据库最直接，关系数据库最成熟。

38、系统中的一个实体类，与数据库中的一个关系表相对应。第7章系统设计 3)控制类的设计控制类的设计根据以下需要来设置控制类：事务处理。在事务处理的关键环节和交汇点上设置控制类。如，“售书处理”中，“产生待售图书”、“开书单”、“收书款”和“出售图书”等。性能要求。为了实现系统的效率、可靠性、安全性和适应性的要求，需要设置控制类。例如，“一致性检查”就是为了正确性要求而设置的控制类。分布处理。当处理被分布到不同的网络节点上时，在各个节点上就需要设置单独的控制类来实施处理。第7章系统设计2属性设计属性设计属性设计是对属性分析的深入和细化，属性设计着重强调：补充属性分析时没有考虑到的属性。属性分析主要反

39、映类的重要属性，不考虑细节属性，到属性设计时就要把这些属性补充全面。确定属性的全部内容，包括属性名、可视性、范围、类型、初始值等。尽量采用信息系统所采用的程序设计语言的语法规范来描述。第7章系统设计图7.21是“书目”、“架存图书”、“待售图书”和“售出图书”这几个类的属性。这些类的属性设计的结果见图7.22。图7.21“书目”等类在分析时确定的属性第7章系统设计图7.22“书目”等类的属性设计第7章系统设计3操作设计操作设计操作设计任务：确定各个类应该提供的操作。确定类操作的根据：(1)概念类的职责。把职责分解到各个操作中。(2)概念类的非功能性需求。效率、可靠性、安全性等非功能性需求，需要

40、落实到类的一些操作上来，通过设置某些操作来实现这些需求。(3)设计类的接口。设计类的接口是设计类对外提供的操作功能，这些功能均需要通过设计类所提供的操作来实现。(4)类所参与的用例设计。第7章系统设计对描述操作应注意的两个方面：(1)详尽全面。应该反映操作名、输入参数、返回参数以及可视性。(2)尽可能采用所用的编程语言的语法格式来描述，这样到实现时就无须再进行格式转换。第7章系统设计例：例：“售书处理售书处理”用例中类的操作设计用例中类的操作设计1)实体类的操作设计实体类的操作设计“书目”实体类设置write(bookNo,bookInformation)操作给书目对象中写内容，read(bo

41、okNo):bookInformation从给定书号的书目对象中读书目信息。还有“架存图书”，“待售图书”，“售出图书”的操作设计。见下图。第7章系统设计图7.23“书目”等实体类的操作设计第7章系统设计图7.24“书目”等实体类的操作设计第7章系统设计2)控制类的操作设计控制类的操作设计“售书处理”用例的控制类：“产生待售图书”“开书单”“收书款”“出售图书”“一致性检查”这些控制类全部没有属性，仅有操作，下面我们确定这几个类的操作。第7章系统设计图7.25“售书处理”用例的控制类操作设计createWaitSellBooks+createWaitSellBook(bookBillNo,bo

42、okNo,bookCount)产生待手售图书：产生待手售图书：createBookBill+printBookBill(bookBillNo)开书单：开书单：examineConsistent()+examineConsistent()一致性检查：一致性检查：sellingBooks+sellingBook(bookBillNo)出售图书：出售图书：inceptBookFund+inceptBookFund(bookBillNo)收书款：收书款：第7章系统设计4方法设计方法设计方法设计的概念方法设计的概念确定操作的内部数据结构、算法和流程的设计被称为方法设计。方法设计的工作方法设计的工作包括数

43、据结构设计、算法设计和流程设计。方法设计注意的问题方法设计注意的问题方法设计需要立足于采用的程序设计语言；采用程序设计语言能够提供的数据结构；算法设计要根据操作所实现的功能而定；流程设计的结果可以用程序流程图或活动图来描述。第7章系统设计图7.26产生待售图书流程图控制类“产生待售图书”的方法：crateWaitSellBook(bookBillno,bookNo,bookCount)第7章系统设计5状态设计状态设计对象在其生命周期中，会存在多种状态，用状态图来描述类中对象的状态。图7.27所示是书店图书类所处的几种状态。图7.27书店图书类状态图第7章系统设计 7.5.3 关系设计关系设计本

44、节讨论在实现对象关系的一般方法。1.关联关系设计关联关系设计1)二元关联的实现二元关联的实现(1)一对一二元关联一对一二元关联一对一二元关联可通过单向导航和双向导航来实现。第7章系统设计单向导航:在导航源类中增加与之关联的另一个类的关键属性。例如，图7.28(a)在“系”中增加“主任编号”就实现了两个类之间的单向导航(见图7.28(b)。图7.28一对一关联单向导航的实现第7章系统设计双向导航：在关联的两个类中分别增加对方的关键属性。例如，图7.29(b)是对图(a)中双向导航的实现。图7.29一对一关联双向导航的实现第7章系统设计 (2)一对多二元关联一对多二元关联一对多关联关系的类的导航方

45、向是由多重性为多的类导航到多重性为一的类，而不会相反。在多的一方类中增加另一个类的关键属性。例如，图7.30(b)是对图(a)中一对多单向导航的实现。图7.30一对多关联单向导航的实现第7章系统设计(3)多对多二元关联多对多二元关联多对多二元关联的实现需要在两个类之间增加一个新类，用另外两个类中的关键属性作为这个类的属性。例如，图7.31(a)中,“课程”和“教师”两个类之间存在多对多的关联关系。为了实现这两个类之间的双向关联，需要在它们之间增加一个“授课”类，并把“课程”和“教师”两个类的关键属性“课程编号”和“教师编号”作为“授课”类的属性。这样把两个多对多的二元关联就转化成为三个类中两两

46、之间的一对多的关联，其导航关系分别是从“授课”类到另外两个类(见图7.31(b)。第7章系统设计图7.31多对多关联的实现(a)课程课程编号课程名学时课程类型教师教师编号姓名性别出生日期职称*(b)课程课程编号课程名学时课程类型授课课程编号教师编号*1教师教师编号姓名性别出生日期职称1*第7章系统设计(4)关联类的二元关联关联类的二元关联 多对多关联多对多关联存在关联类多对多的二元关联，需要转化成为两个类分别与所关联类的一对多的关联，在关联类除了保留原有属性之外，再增加另外两个类的关键属性。例如，图7.32(a)中，“书店”和“出版社”两个类之间存在多对多关联，它们的关联类是“订书”。把这个关

47、联分成为图(b)的两个一对多的二元关联，在“订书”类中增加“书店编号”和“出版社编号”两个属性。第7章系统设计图7.32关联类二元多对多关联的实现第7章系统设计 一对多关联一对多关联带有关联类的一对多二元关联实现有两种方法：方法一：按照一对多无关联类的方法，先实现两个类的关联。然后，再建立关联类与多方类的关联。例：图7.33(a)中，“系”和“教师”之间存在一对多关联，“考核”是关联类。先在“教师”类中增加“系名”属性，实现“系”和“教师”两个类的单向关联关系。再在关联类“考核”中增加“教师编号”属性，与“教师”类建立起一对一的单向关联(见图7.33(b)。第7章系统设计方法二：取消关联类，把

48、关联类中的属性增加到多重性为多的类中。例：从图7.33(a)可以得出图7.33(c)。把“考核”类中的“考核时间”和“考核结果”两个属性增加到“教师”类中。第7章系统设计图7.33关联类二元一对多关联的实现第7章系统设计 一对一关联一对一关联方法一：仍然保持这三个类。单向关联：在导航源类中增加导航目标类的关键属性，在关联类中增加导航源的关键属性。例如，图7.34(a)中，“系主任”与“系”两个类之间是一对一的单向导航关联。实现时，在“系主任”类中增加“系”类的关键属性“系名”，在关联类“管理”类中增加“系主任”类的关键属性“主任编号”(见图7.34(b)。双向导航：在两方都增加对方的关键属性，

49、在关联类中增加其它两个类任意一个的关键属性。第7章系统设计办法二：把关联类合并到其中任意一个类中，成为二元无关联类的关联，见图7.34(c)。办法三：把三个类合成为一个类，见图7.34(d)。第7章系统设计图7.34关联类二元一对一关联的实现第7章系统设计2)三元关联的实现三元关联的实现(1)维持法维持法该方法是维持三元关联关系不变，三个存在关联关系的类保持不变，给关联类中增加其它三个类的关键属性。例如，图7.35(a)中，“教师”、“班级”和“课程”存在“授课”的三元关联，图(b)是对图(a)中这种关系的实现。第7章系统设计图7.35维持法实现三元关联第7章系统设计(2)降元法降元法降元法是

50、把三元关联首先转化为三个有关联关系的类并分别与关联类的二元关联，再按二元关联的方法实现其关联关系。例如，可以把图7.35(a)的三元关联转化为图7.36的三个二元关联，然后按二元关联的方法实现关联。图7.36降元法实现三元关联第7章系统设计(3)简并法简并法 在三元关联中，如果其中一个类的多重性为1，其它两个为多，则可以用简并法让这个类与关联类形成二元关联，关联性不变。例如，图7.37(b)是用简并法对图7.37(a)的三元关联的实现。图7.37简并法实现三元关联1*年级*1*教师授课课程教师课程授课年级(a)(b)第7章系统设计2组成关系设计组成关系设计一般面向对象程序设计语言都直接提供对组