基于Microsoft的JWXT的UML分析设计与实现.docx
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基于Microsoft的JWXT的UML分析设计与实现
摘要
教务与教学管理信息系统(以下简称JWXT)是高校管理信息系统中复杂程度较高、开发难度较大的MIS软件之一,开发能够满足教务与教学管理需求,适应需求变化,同时具有很强的可扩充性、可重用性、可靠性和可维护性的网上教务与教学管理信息系统一直是困扰开发者的一个难题。
本文根据高校教务与教学管理工作的实际情况,从组件技术、系统体系结构、开发方法等方面综合考虑,设计了一个行之有效的开发方案,开发了基于Microsoft.NetFramework的JWXT。
在开发过程中,做了以下工作:
1.采用Microsoft.NetFramework体系结构,把组件化与面向对象开发方法相结合,以组件化程序开发方法构造系统的体系结构,使用面向对象的方法进行组件的开发。
2.借助Rose工具将UML语言和.NetFramework应用开发结合起来,进行可视化建模,定义系统需求,描述系统设计。
将Web页面、客户端界面、组件对象、数据表和数据库都作为类或对象,按照真实世界的观点进行建模。
3.依据软件工程学的观点来制定设计开发步骤。
将数据库设计和组件规划做为这一开发方案的关键环节,设计了数据层,规划了各层次组件。
4.设计了系统的安全策略。
不仅对不同类型的用户授予不同权限,而且采用中间业务逻辑层组件作为登录组件,实现对系统登录的检测。
经实际运用,该方案一方面可以在系统建立的早期暴露和减少风险,实现分析设计和程序实现的平滑过渡,控制系统的复杂牲,使系统结构更为合理和更易扩展,降低系统的维护费用,提高开发效率;另一方面,对Internet应用系统的可扩充性、可重用性、可靠性和可维护性起到了非常重要的作用,进一步拓展了Internet应用的领域和范围。
该方案不仅具有较强的实用价值,而且具有一定的理论意义,同时这种方法还适合于其他应用系统的开发。
关键词:
教务与教学管理信息系统,面向对象,组件,Microsoft.NetFramework,UML,建模,WebService.
Abstract
Educationaladministration&TeachingManagementSystem(AbbreviatedtoJWXT)isoneofthemostdifficultandcomplicatedMISsoftwareinuniversitymanagementinformationsystems.Itisagreatchallengetodevelopawebeducationaladministration&teachingmanagementsystemthatsatisfiesthedemandofeducationaladministration&teachingandisofgreatextensibility,reusability,dependabilityandmaintainability.
Accordingtotheactualityofeducationaladministration&Teachingmanagementinuniversities,thispaperdesignsanefficientscheme,anddevelopsaJWXTbasedonMicrosoft.NetFrameworkconsideringcomponenttechnology,systemarchitectureanddevelopmethods.Mymainworkisasfollows:
1.CombinescomponenttechnologywithOOTusingtheMicrosoft.NetFrameworkarchitecture.Usesthecomponentprogrammingmethodtoconstructthesystem'sarchitecture,andappliesOOTtothecomponentsdevelopment.
2.CombinesUMLwith.NetFrameworkusingROSEtoimplementvisualizedmodeling.Definessystemrequirementanddescribessystemdesign.Takeswebpages,clientUI,componentobject,tableanddatabaseasobjectsorclassestodomodelingfromtheviewpointofrealworld.
3.Decidesthedevelopmentprocedureaccordingtotheviewpointofsoftwareengineering.Takesdatabasedesignandcomponentslayoutasthekeypoints.Designsthedatalayerandarrangesthecomponentsoneachlayer.
4.Designsthesecuritystrategyofthesystem.Thestrategynotonlyassignsdifferentrightstodifferentusers,butalsousesthebusinesslogicmiddlewareasthelogincomponenttorealizethedetectionofsystemlogins.
Thisschemeisofmanyadvantagessuchas:
first,makinguseofthisscheme,wecanexposeandreducerisksintheearliertime,realizesmoothtransitionfromanalysis&designtoimplementation,controlthecomplexityofthesystem,obtainmorereasonableandextendablesystemstructure,reducesystemmaintainingcostandimprovedevelopmentefficiency.Ontheotherhand,greatimprovementcanbemadetotheextensibility,reusability,dependabilityandmaintainabilityofInternetapplicationsandthescopeofInternetapplicationsisfurtherextended.Theschemeisofgreatvaluenotonlyinpracticebutalsointheory,meanwhile,themethodcanbeusedtootherapplicationdevelopment.
Keywords:
Educationaladministration&TeachingManagementSystem,Object-Oriented,Component,.NetFramework,UML,Modeling,WebService.
第一章绪论………………………………………………………………………1
1.1JWXT现状分析……………………………………………………………1
1.2研究目的、内容和成果…………………………………………………2
1.3论文的组织………………………………………………………………3
第二章Microsoft.NetFramework技术架构和应用解决方案………………4
2.1Microsoft.NetFramework技术架构…………………………………4
2.2Microsoft.NETFramework的编程语言和开发工具…………………6
2.3Microsoft.NETFramework的三层应用解决方案……………………8
第三章JWXT的总体方案…………………………………………………………13
3.1开发方法………………………………………………………………13
3.2系统整体架构…………………………………………………………14
3.3系统开发过程…………………………………………………………17
3.4系统的建模……………………………………………………………19
3.4.1面向对象建模方法………………………………………………19
3.4.2统一建模语言UML…………………………………………………20
3.4.3建模工具RationalRose…………………………………………21
3.5系统开发环境和运行环境……………………………………………22
第四章JWXT的分析、设计………………………………………………………24
4.1 系统需求分析 ………………………………………………………24
4.2细化分析与设计……………………………………………………30
4.2.1系统的细化用例图………………………………………………31
4.2.2交互图……………………………………………………………34
4.2.3类图………………………………………………………………36
第五章JWXT的详细设计与实现………………………………………………42
5.1数据库设计……………………………………………………………42
5.2设计中注意的问题……………………………………………………46
5.3组件的规划…………………………………………………………47
5.3.1组件规划中要注意的问题………………………………………47
5.3.2业务层…………………………………………………………48
5.3.3表示层…………………………………………………………50
5.4可重用的组件和类以及工具组件…………………………………52
5.5系统的部署…………………………………………………………54
5.6组件的实现…………………………………………………………55
5.7安全措施……………………………………………………………57第六章结束语………………………………………………………………60
6.1系统特点……………………………………………………………60
6.2系统的不足…………………………………………………………61
6.3展望…………………………………………………………………61
参考文献…………………………………………………………………………63
第一章绪论
1.1JWXT现状分析
JWXT(教务与教学管理信息系统)牵涉到学校教务与教学管理方方面面的工作,建设高水平的大学,JWXT的建设是重要的一环。
高校开发具有涉及教务与教学管理各环节、面向学校各部门以及各层次用户的多功能网上JWXT是十分必要的。
它是实现信息资源的共享和综合利用、提高办公自动化程度和办公效率的基本前提。
目前高校JWXT的发展很不平衡,主要表现在以下几个方面:
1.许多高校的教务与教学管理采用分散管理的办法,各个科室拥有各自的小型数据库,没有真正实现电子化和网络化。
这样的管理模式造成管理零乱而低效,不利于事务的公开。
另一方面,这些小型数据库之间存在大量的数据冗余,若有数据变动(如增加、删除、修改等),必须依靠手工逐个更改多个库,不仅增加不必要的工作量、而且容易造成数据不一致,资源利用率不高。
2.有的高校构建了自己的校园网,引进这种软件用于本校的教务与教学管理,但是因为各个高校的实际情况不同,生源、考核制度和管理方式有很大的差异,引进的软件往往不能直接投入使用,必须经过二次开发。
进行二次开发所需的人力、时间和费用,可能还要高于自己开发的费用。
不但如此,从系统的数据结构看,引进系统的数据库的结构不可能和本校原有数据库的结构相同,甚至有很大的差异,进行数据移植所需的代价也相当大。
3.还有的高校开发了网上JWXT,但由于高校处于不断的改革发展中,管理制度和管理模式不可能不变,加之JWXT的复杂庞大,开发的周期不但长,而且不能够满足用户不断变化的需求和新的计算环境。
由于在开发JWXT的过程中,没有充分考虑系统将来的可扩充性、可重用性、可靠性和可维护性,随着学校规模的扩大,管理业务的变动和对工作效率要求的提高,弊端日益显露出来。
如:
·跨平台性差,不同开发工具开发的应用程序一般不能到其它客户平台上运行。
·维护、升级非常不便。
·对客户端软硬件要求较高,尤其是软件的不断升级,对硬件要求不断提高,增加了整个系统的成本。
·缺乏开放性,难以方便地与Internet接轨,系统之外的用户难以访问系统资源,系统内的客户机也不便访问系统外资源。
可以说目前大部分高校没有能够为用户提供网络环境下的综合性集成办公的管理系统,从而使得各级办公和管理人员方便、灵活地在系统应用环境下处理事务、充分利用各种资源信息。
这种情况影响了学校管理工作的效率,甚至影响正常的教学进程。
随着Internet的普及和发展,计算机应用不断扩展,应用系统越来越复杂,从而软件的复杂度不断增大,特别是管理信息系统(MIS),由原来的单一事务处理型已向提供事务处理、分析处理和决策支持功能的综合性方向发展,这就使MIS软件系统渐趋庞大和复杂,因此迫切需要一个行之有效的方法来开发MIS系统,以降低系统开发的复杂性,加快系统的开发。
从长远的发展来看,高校根据本校的实际情况和发展目标开发自己的JWXT,不但可以直接和学校的管理制度接轨,不必被迫改变原有的管理体系,更重要的是便于以后系统的维护和扩充。
1.2研究目的、内容和成果
本文通过采用组件化和面向对象开发相结合的方法,以通用的面向对象建模语言UML为辅助工具,旨在于构架一个基于.NetFramework的JWXT,以适应高校实现信息资源的共享和综合利用、提高办公自动化程度和办公效率的需要。
探索能够降低问题复杂度、提高系统的可扩充性、可重用性、可靠性和可维护性的基于.NetFramework的Internet应用系统的开发模式。
在研究与开发的过程中,取得了以下几方面成果:
1.为开发复杂、庞大的JWXT,本文综合考虑组件技术、体系结构和开发方法,以组件化程序开发方法构造系统的体系结构层次,使用面向对象的方法进行组件的开发,构建了基于.NetFramework的JWXT。
实践证明,这种方法是可行的,并且是有效的。
2.利用面向对象方法,分析和设计了JWXT的各个功能模块。
在建模过程中,重点对JWXT中用例图、时序图、合作图与类图的创建进行了探讨。
3.依据软件工程学的观点来制定设计开发步骤。
将数据库设计和组件规划做为这一开发方案的关键环节,设计了数据层,规划了各层次组件。
4.在安全性方面,仔细分析了安全性需求,设计了系统的安全策略。
一方面,根据用户的职能,把系统用户分成四个方面的角色—学生、教师、领导(系级领导、部门领导、校级领导)和管理者(系级管理员和校级管理员)。
由校级系统管理员分配和授予角色,每个角色根据各自的职能拥有不同的权限。
另一方面,与传统的信息系统的用户登录方式不同,采用通过登录组件进行登录的方式,实现三层结构中的中间业务逻辑层对系统登录的检测。
5.由于JWXT的复杂庞大,主要做了整个系统的分析、规划和设计的工作,并完成了JWXT中的选课管理、考务管理、招生管理、成绩管理、基本信息管理、系统管理六个子模块和排课管理中的公共课排课的功能,基本能够满足用户选课、考务、招生、成绩管理等方面的要求,达到了原定目标。
1.3论文的组织
本文由六个章节组成。
在第一章中,主要对高校JWXT的现状进行了分析,介绍了本文的研究目的、内容和成果。
第二章,主要介绍了Microsoft.NetFramework的技术架构、编程语言、开发工具和Microsoft.NETFramework的三层应用解决方案。
在第三章中,设计了JWXT的总体方案,探讨了JWXT的开发模式,根据软件工程学,制定了系统的开发实现步骤。
在第四章中,对系统利用UML建模语言和Rose建模工具合理地建模,定义了系统需求,描述了系统设计。
第五章是JWXT的详细设计与实现,对系统数据库进行了详细设计,规划了系统中的组件,阐述了系统的实现并设计了安全措施。
最后一章对开发工作进行总结,描述了系统特点,说明了系统的不足,展望了JWXT未来的发展。
第二章Microsoft.NetFramework技术架构
和应用解决方案
2.1Microsoft.NetFramework技术架构
Microsoft.NETFramework是Microsoft为简化在第三代因特网的分布式环境下的应用程序开发,基于开放互联网标准和协议之上,实现异质语言和平台高度交互性,而构建的新一代基于XMLWebservices的计算和通信平台。
[16]
Microsoft.NETFramework的技术架构如图2-1所示:
图2-1Microsoft.NetFramework技术架构
Microsoft.NETFramework技术架构主要包括以下几个主要组成部分:
首先是整个开发框架的基础,即通用语言运行时以及它所提供的一组基础类库;在开发技术方面,.NET提供了全新的数据库访问技术ADO.NET,以及网络应用开发技术ASP.NET和Windows编程技术WinForms;在开发语言方面,.NET提供了VB,VC++,C#,Jscript等多种语言支持;而VisualStudio.NET则是全面支持.NET的开发工具。
1.通用语言运行时和基础类库
通用语言运行时,即CommonLanguageRuntime。
Microsoft.NET给开发人员带来了一种全新的开发框架,而通用语言运行时则处于这个框架的最低层,是这个框架的基础。
通用语言运行时为多种语言提供了一种统一的运行环境。
另外它还提供了更多的功能和特性,如统一和简化的编程模型,用户不必迷惑于Win32API和COM;避免了DLL的版本和更新问题(常称为DLLHell),从而大大简化了应用程序的发布和升级;多种语言之间的交互,例如我们甚至可以在VB中使用C++编写的类;自动的内存和资源管理等等。
通用语言运行时提供了很多新特性,它通过基础类库(BaseClassLibrary)给开发者提供了一个统一的面向对象的、层次化的、可扩展的编程接口。
这组基础类库包括了从输入、输出到数据访问等各个方面。
它使用一种点号分隔的方法,使得查找和使用类库非常容易。
例如基础类库中的根,它的命名空间是System,提供数据访问的类库的命名空间是System.Data。
在使用时,开发者只需在自己的应用中添加所需的基础类库的引用,然后就可以使用这个类库中的所有方法、属性等等。
跟传统的Windows编程相比,使用和扩展基础类库都非常容易,这使得开发者能够高效、快速地构建基于下一代互联网的网络应用。
2.ADO.NET
几乎所有的应用程序都需要访问从简单的文本文件到大型的关系型数据库等各种不同类型的数据。
在Microsoft.NET中访问数据库的技术是ADO.NET。
ADO.NET提供了一组用来连接到数据库,运行命令,返回记录集的类库,与从前的ADO(ActiveXDataObject)相比,Connection和Command对象很类似,而ADO.NET的革新主要体现在如下几个方面:
首先,ADO.NET被设计成基于XML的非连接式与分布式数据存取技术。
提供了对XML的强大支持。
为XML成为Microsoft.NET中数据交换的统一格式提供了基础。
其次,ADO.NET引入了DataSet类的概念,这是一个驻于内存的数据缓冲区,它提供了数据的关系型视图。
不管数据来源于一个关系型的数据库,还是来源于一个XML文档,我们都可以用一个统一的编程模型来创建和使用它。
它替代了原有的Recordset的对象,提高了程序的交互性和可扩展性,尤其适合于分布式的应用场合。
另外,ADO.NET中还引入了一些新的对象,例如DataReader可以用来高效率地读取数据,产生一个只读的记录集等等。
简而言之,ADO.NET通过一系列新的对象和编程模型,并与XML紧密结合,使得在Microsoft.NET中的数据操作十分方便和高效。
3.ASP.NET和WinForms
ASP.NET是Microsoft.NET中的网络编程结构,它使得建造、运行和发布网络应用非常方便和高效。
ASP.NET应用不再是解释脚本,而是编译运行,再加上灵活的缓冲技术,从根本上提高了性能;由于ASP.NET的应用框架基于通用语言运行时,发布一个网络应用,仅仅是一个拷贝文件的过程,即使是组件的发布也是如此,更新和删除网络应用,可以直接替换/删除文件;开发者可以将应用的配置信息存放XML格式的文件中,管理员和开发者对应用程序的管理可以分开进行;提供了更多样的认证和安全管理方式;在可靠性等多方面都有很大提高。
在ASP.NET中可以支持多种语言,不仅仅支持脚本语言,通用语言运行时支持的所有语言在ASP.NET中都可以使用;代码和内容分开,在现在的ASP(ActiveServerPages)开发中,内容和脚本交错,维护和升级很困难,将他们分开可以使得开发人员和设计人员能够更好的分工合作,提高开发效率;另外在ASP.NET中通过引入服务器端控件,将类似VB的快速开发应用到了网络开发中来,这样大大提高了构建网络表单效率,并且服务器端控件是可扩展的,开发者可以建造自己需要的服务器端控件。
传统的基于Windows的应用(WinForms),它仍然是Microsoft.NET战略中不可或缺的一部分。
在Microsoft.NET中开发传统的基于Windows的应用程序时,除了可以利用现有的技术如ActiveX控件以及丰富的Windows接口外,还可以基于通用语言运行时开发,可以使用ADO.NET、网络服务等,这样也可以实现诸如避免DLLHell、多语言支持等.NET的新特性。
[20]
2.2Microsoft.NETFramework的编程语言和开发工具
1.编程语言
Microsoft.NETFramework技术架构支持多种语言,支持VB,C++,C#和Jscript四种语言以及它们之间的深层次交互。
而且微软支持第三方生产针对Microsoft.NET的编译器和开发工具。
需要特别指出的是,微软在Microsoft.NET中推出了全新的C#语言,这种全新的面向对象的语言使得开发者可以快速地构建从底层系统级到高层商业组件的不同应用。
C#在保证了强大的功能和灵活性的同时,给C和C++带
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