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摘要：统一建模语言（UML） 是一种标准的建模语言，它具有很强大的功能性。该文以图书管理为研究背景，运用UML设计出一套完整的图书管理系统，从而详细地介绍UML的基本模型。较为详细地研究了UML的技术，并对其相关知识作了充分的阐述。通过使用UML建立模型，很大程度上解决了客户与软件设计人员之间的交流障碍，使得开发过程进一步加快，开发质量得到进一步提高。
關键词：UML；静态建模；动态建模；面向对象
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）10-0081-03
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
图书馆是为人们提供阅读的地方，图书馆会不断搜集图书，通过整理后将这些文献展示给人们，因此图书馆日常管理工作的数量非常大。实在科技高度发展的今天，传统到图书馆所提供的服务要远低于人们的需求。因此建立一款依托于互联网技术，能够让读者更快捷、更便利地对图书进行搜索、借阅和归还，并且能够根据读者的不同需求提供对应服务，因此必须尽快建立一套实现图书信息资源的共享的图书管理系统。
从根本上看，图书馆里系统的最终目的就是为了减少成本的投入，同时大大地提高了工作效率，还要兼具系统在运行过程中可靠性很高、安全性稳定、存储容量大等特点。此外还要保证系统能够简单上手、灵活操作、实用性强。传统的基于过程的系统分析和设计技术采用将过程和数据分离的方法，效率低、可重用性低。利用UML建立模型来描述面向对象的分析和设计思想具有较高的稳定性和可重用性，使得产品易于维护。本篇论文以图书信息管理系统开发为例，较为详细地介绍了UML的关键技术以及UML建模所使用到的一些图，这些用例图、活动图等具有很好的代表性，同样适用于其他系统的建模操作。
1 UML建模的机制
UML主要面向的是广大使用者，通过不同的图形符号来表示系统在实际操作中的类及对象等，具有更好的可视化效果啊。一般来看，标准的UML共提供了五大类九大种模型图：包括静态图、用例图、交互图、行为图和实现图等。
一般来讲，UML的标准建模过程有以下五个步骤：1）创建系统需求模型。即建立用例模型来表达系统功能需求，描述系统的功能。2）建立对象的实例模型，在实例中包含两种模型，一种是静态，一种是动态。在静态模型中，常使用包图、类图、对象图等来描述静态系统中的关系，例如对象与对象之间的关系，将这些关系逐一构建后就形成了系统整体的构架。而动态模型则选择使用顺序图、活动图、状态图、合作图等来较为详细的描述系统中的动态关系，如对象的状态转化和对象间的相互作用的关系。3）建立系统的实现模型结构，通过使用用来表述软硬件协作关系的配置图来对系统总体软硬件结构及它们之间的通讯机制进行详细的展示。4）对模型之间的一致性进行检查。这个过程具有反复性，只有多次检查才能确保所描述的系统的完整性。5）根据构件图建立相对应的代码框架。
2 运用UML对图书信息管理系统进行建模
2.1 业务描述
在调查分析图书管理系统的业务流程以及用户的需求后，得出图书管理系统的主要所需业务的处理流程及详细需求如下所示：
采编人员需对各部门的图书征订表进行收集，再根据收集表对新书采购计划进行汇编处理，最后，报批通过后进行图书的采购工作。管理员需编写采购到新书的书目，将其登记到书目表后将新书送到书库中的对应书架。并且，管理员还需填写信息表记录下借还书信息，当读者借书时需将读者ID号以及所借图书的ID等借书信息进行登记处理。而当读者还书时，则需按读的ID号查出该读者的借阅信息，并选择所还图书的信息，进行还书登记。
读者还有查书的需求，每个读者的ID帐号里都会有其相关信息，因此读者首先通ID的及密码登陆到系统当中，通过查看历史记录买查找自己需要的相关信息。同时，读者还可以利用帐号在系统里查找藏书信息，根据出版社、书名、编者、书籍序列号等信息查询图书馆中是否有该藏书，若有则告诉读者该藏书目前所在位置以及管内库存数，方便读者进行借阅。
管理员需要负责处理读者信息，如办理、登记、注销读者信息等。并且可对图书馆运营情况如图书信息、读者信息、收费信息等进行统计整理，输出库存图书统计信息，如图书总量、分类信息、库存总量等等，同样对于所需的读者详细信息也可进行按需统计整理。
2.2 需求模型的建立
建立需求模型，需要从系统的功能需求入手来建立活动对象的用例模型。从对应的角色来看，用例模型的对立角色是使用者，基于使用者的角度建立一个描述系统功能的高级试图模型。从使用者的需求出发，利用盒图的方式来可视化的表达出图书管理系统所要开发的必要功能。这就需要对系统中的各个角色的功能边界进行科学合理的划分。
从图1中可以看出，在整个系统当中主要有四个行为者，分别是图书管理员、系统管理员、管理人员、读者。在整个系统操作中，读者能够进行的操作是查询用例，可以对图书馆中的书籍信息进行查询；系统管理员可进行的操作是管理用例，是对整个系统的运作进行安全维护，属于安全管理范围；图书管理员可进行图书的借还管理用例；管理人员可进行的操作也是管理用例，但是管理范畴是与读者和图书馆信息相关。通过划分各个活动对象的详细用例，可以使得系统的功能设计更加合理可靠。
2.3 对象模型的建立
在上文我们介绍过，在对象模型中分为两大类，分别是静态模型和动态模型，这两个模型分别对应于图书管理系统的静态结构和动态结构。
2.3.1 静态模型的建立
包图、对象图、类图、展开图、组件图等主要在静态模型中使用，这些图以“高内聚、低耦合”的黄金原则来描述对象与对象间的静态关系。在图书馆里系统中，可细化分为五个子系统，具体是：读者管理系统、借还书管理系统、图书管理系统、查阅统计报表管理系统、安全管理系统，可将这五个细化的系统当作整体的五个小包，最终合成图书管理系统大的一个包。各个子系统的类及其相互在包内的关联情况如图所示，其中依赖的类用虚线箭头指向。系统包图如下图2所示。 除了类之间的关联可用类图进行表示之外，类之间的依赖、聚合等也可使用类图进行表述。要得到逻辑上相互关联的类，需要分析用例图，并将这些相互关联的类封装成包进行下一步的操作。图3所表示的类图为借还书子系统中的类图。
图书属性：图书编号、作者、书名、出版社、译者、出版时间、图书分类名、图书分类号、内容简介、单价、数量。图书操作：入库、修改、出库。
借还记录属性：姓名、图书证号、书名、图书编号、借阅日期、应还日期、还书日期、预订日期、续借统计。借还记录操作：增加、删除、修改、查询、统计报表。
藏书台账属性：书名、图书编号、作者、译者、出版时间、出版社、内容简介、图书分类号、在库数量、单价、图书封面图片路径。
类图的使用帮助软件开发人员在进行编码之前就能知道系统的结构，保障了下一步设计的合理性。鉴于篇幅原因，文中只列举了借还书子系统的类图，其他子系统的设计也具有相似之处。
2.3.2 动态模型的建立
在建立好系统的静态模型后，就需要进行动态模型的建设。在这部分中，主要进行的是交互图和行为图的建立。建立交互图和行为图的主要目的在于用于描述对象之间的行为和对象之间交互的过程。
图4为“查询库存图书信息”的顺序图。参与者从中可以非常详细地看出各自的业务处理流程。其中包含了三层结构，分别为：用户界面层、系统事务处理层、数据层。使用三层结构可使操作和数据进行分离，增加系统结构的清晰度。
状态图、活动图组成了行为图，它们主要描述对象的行为及其之间的交互。在进行对象之间转化操作时，需要对对象状态进行描述，这是需要状态图进行展示。而活动图主要是用于描述为了满足用例要求而进行的活动。状态图和活动图的实质是一种用来描述业务工作流、动作、用户执行流的流程图。
以读者借还书业务为例：首先，业务开始于读者提出借还书的需求，因此需要图书管理员输入读者的借书证件ID和借还书的书号，来检查该书是否处于可借还状态和借书证件是否在可使用期限内。如在借书证有效则进行借书操作。而还书时，需检查该图书是否过期，或图书是否损坏，如有过期或损坏情况发生，讀者则需缴纳一笔赔偿费用，读者缴费完成后才能像正常还书流程一样进行还书操作。如读者在图书借阅期间提出续借要求，则根据规定决定是否延长还书期限。活动图书图5所示。
2.4 系统实现模型的建立
配置图的使用主要从来定义系统的软硬件结构及他们之间的通讯机制，以表示软硬件系统之间的合作关系。
构件图主要是对程序代码之间的逻辑结构进行描述，对软件的各个结构之间的接口关系进行梳理，归纳。从本质上看，软构件就是一个文件，它既可以是对逻辑类或实现类相关信息进行执行构建，同时也可以是源代码文件。当用户在进行登录通过验证后，选择“系统功能主界面程序”，就可以进行“借还书”选项，从而进入借还书功能板块，从借书＼还书＼预订等选项选择进入后均可进入相对应的功能模块进行进一步的操作。
2.5 数据库模型的建立
MIS的实现必须要有数据库的支持，因此在图书管理系统中必须要有数据库层，以提供数据的长久存储功能。像SQLSERVER关系型数据库，其初始的关系模式可以在从类图中所描述的类的属性得到，然后就可以利用关系规范化的相关理论来进行数据的规范化整理工作，从而设计出能够满足相关规范要求的关系模式及基本二维表，最后根据前期的准备，建立对应的物理数据库来将数据存储到物理介质中，以满足数据的长久存储要求。
3 结束语
通过本次对图书管理系统的设计，可以看出采用UML来进行建模，系统的相关参与者的所需功能以及各自所要操作的流程多能很好地在UML的相关图中得到很好的表述，这样对于系统的开发人员来说，就能很好地做到对系统需求的把握以及在接下来的软件设计工作中避免一些不必要的错误产生，增加各部门之间的交互能力，加快项目开发进度，使得项目的开发更加科学、有效。
参考文献：
[1] 董屹.基于UML的图书管理系统建模[J].电脑知识与技术，2017，13（29）：273-274.
[2] 吴锋珍.高校图书管理系统的UML设计[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2016，15（4）：91-95.
[3] 彭腾.基于UML的文献管理系统建模研究[J].信息与电脑：理论版，2016（20）：39-41.
[4] 尹斌.基于UML的图书管理信息系统分析与设计[J].电子技术与软件工程，2016（3）：205.
[5] 李文娟.基于UML的图书管理系统的分析与设计[J].工业仪表与自动化装置，2016（1）：57-61.
[6] 唐红杰.基于UML的图书管理系统分析与设计[J].软件工程师，2014，17（11）：37-38，32.
[7] 路鑫. 基于UML模型的软件测试设计策略研究[D].北京：北京邮电大学，2014.
【通联编辑：代影】
關键词：UML；静态建模；动态建模；面向对象
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2019）10-0081-03
开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
图书馆是为人们提供阅读的地方，图书馆会不断搜集图书，通过整理后将这些文献展示给人们，因此图书馆日常管理工作的数量非常大。实在科技高度发展的今天，传统到图书馆所提供的服务要远低于人们的需求。因此建立一款依托于互联网技术，能够让读者更快捷、更便利地对图书进行搜索、借阅和归还，并且能够根据读者的不同需求提供对应服务，因此必须尽快建立一套实现图书信息资源的共享的图书管理系统。
从根本上看，图书馆里系统的最终目的就是为了减少成本的投入，同时大大地提高了工作效率，还要兼具系统在运行过程中可靠性很高、安全性稳定、存储容量大等特点。此外还要保证系统能够简单上手、灵活操作、实用性强。传统的基于过程的系统分析和设计技术采用将过程和数据分离的方法，效率低、可重用性低。利用UML建立模型来描述面向对象的分析和设计思想具有较高的稳定性和可重用性，使得产品易于维护。本篇论文以图书信息管理系统开发为例，较为详细地介绍了UML的关键技术以及UML建模所使用到的一些图，这些用例图、活动图等具有很好的代表性，同样适用于其他系统的建模操作。
1 UML建模的机制
UML主要面向的是广大使用者，通过不同的图形符号来表示系统在实际操作中的类及对象等，具有更好的可视化效果啊。一般来看，标准的UML共提供了五大类九大种模型图：包括静态图、用例图、交互图、行为图和实现图等。
一般来讲，UML的标准建模过程有以下五个步骤：1）创建系统需求模型。即建立用例模型来表达系统功能需求，描述系统的功能。2）建立对象的实例模型，在实例中包含两种模型，一种是静态，一种是动态。在静态模型中，常使用包图、类图、对象图等来描述静态系统中的关系，例如对象与对象之间的关系，将这些关系逐一构建后就形成了系统整体的构架。而动态模型则选择使用顺序图、活动图、状态图、合作图等来较为详细的描述系统中的动态关系，如对象的状态转化和对象间的相互作用的关系。3）建立系统的实现模型结构，通过使用用来表述软硬件协作关系的配置图来对系统总体软硬件结构及它们之间的通讯机制进行详细的展示。4）对模型之间的一致性进行检查。这个过程具有反复性，只有多次检查才能确保所描述的系统的完整性。5）根据构件图建立相对应的代码框架。
2 运用UML对图书信息管理系统进行建模
2.1 业务描述
在调查分析图书管理系统的业务流程以及用户的需求后，得出图书管理系统的主要所需业务的处理流程及详细需求如下所示：
采编人员需对各部门的图书征订表进行收集，再根据收集表对新书采购计划进行汇编处理，最后，报批通过后进行图书的采购工作。管理员需编写采购到新书的书目，将其登记到书目表后将新书送到书库中的对应书架。并且，管理员还需填写信息表记录下借还书信息，当读者借书时需将读者ID号以及所借图书的ID等借书信息进行登记处理。而当读者还书时，则需按读的ID号查出该读者的借阅信息，并选择所还图书的信息，进行还书登记。
读者还有查书的需求，每个读者的ID帐号里都会有其相关信息，因此读者首先通ID的及密码登陆到系统当中，通过查看历史记录买查找自己需要的相关信息。同时，读者还可以利用帐号在系统里查找藏书信息，根据出版社、书名、编者、书籍序列号等信息查询图书馆中是否有该藏书，若有则告诉读者该藏书目前所在位置以及管内库存数，方便读者进行借阅。
管理员需要负责处理读者信息，如办理、登记、注销读者信息等。并且可对图书馆运营情况如图书信息、读者信息、收费信息等进行统计整理，输出库存图书统计信息，如图书总量、分类信息、库存总量等等，同样对于所需的读者详细信息也可进行按需统计整理。
2.2 需求模型的建立
建立需求模型，需要从系统的功能需求入手来建立活动对象的用例模型。从对应的角色来看，用例模型的对立角色是使用者，基于使用者的角度建立一个描述系统功能的高级试图模型。从使用者的需求出发，利用盒图的方式来可视化的表达出图书管理系统所要开发的必要功能。这就需要对系统中的各个角色的功能边界进行科学合理的划分。
从图1中可以看出，在整个系统当中主要有四个行为者，分别是图书管理员、系统管理员、管理人员、读者。在整个系统操作中，读者能够进行的操作是查询用例，可以对图书馆中的书籍信息进行查询；系统管理员可进行的操作是管理用例，是对整个系统的运作进行安全维护，属于安全管理范围；图书管理员可进行图书的借还管理用例；管理人员可进行的操作也是管理用例，但是管理范畴是与读者和图书馆信息相关。通过划分各个活动对象的详细用例，可以使得系统的功能设计更加合理可靠。
2.3 对象模型的建立
在上文我们介绍过，在对象模型中分为两大类，分别是静态模型和动态模型，这两个模型分别对应于图书管理系统的静态结构和动态结构。
2.3.1 静态模型的建立
包图、对象图、类图、展开图、组件图等主要在静态模型中使用，这些图以“高内聚、低耦合”的黄金原则来描述对象与对象间的静态关系。在图书馆里系统中，可细化分为五个子系统，具体是：读者管理系统、借还书管理系统、图书管理系统、查阅统计报表管理系统、安全管理系统，可将这五个细化的系统当作整体的五个小包，最终合成图书管理系统大的一个包。各个子系统的类及其相互在包内的关联情况如图所示，其中依赖的类用虚线箭头指向。系统包图如下图2所示。 除了类之间的关联可用类图进行表示之外，类之间的依赖、聚合等也可使用类图进行表述。要得到逻辑上相互关联的类，需要分析用例图，并将这些相互关联的类封装成包进行下一步的操作。图3所表示的类图为借还书子系统中的类图。
图书属性：图书编号、作者、书名、出版社、译者、出版时间、图书分类名、图书分类号、内容简介、单价、数量。图书操作：入库、修改、出库。
借还记录属性：姓名、图书证号、书名、图书编号、借阅日期、应还日期、还书日期、预订日期、续借统计。借还记录操作：增加、删除、修改、查询、统计报表。
藏书台账属性：书名、图书编号、作者、译者、出版时间、出版社、内容简介、图书分类号、在库数量、单价、图书封面图片路径。
类图的使用帮助软件开发人员在进行编码之前就能知道系统的结构，保障了下一步设计的合理性。鉴于篇幅原因，文中只列举了借还书子系统的类图，其他子系统的设计也具有相似之处。
2.3.2 动态模型的建立
在建立好系统的静态模型后，就需要进行动态模型的建设。在这部分中，主要进行的是交互图和行为图的建立。建立交互图和行为图的主要目的在于用于描述对象之间的行为和对象之间交互的过程。
图4为“查询库存图书信息”的顺序图。参与者从中可以非常详细地看出各自的业务处理流程。其中包含了三层结构，分别为：用户界面层、系统事务处理层、数据层。使用三层结构可使操作和数据进行分离，增加系统结构的清晰度。
状态图、活动图组成了行为图，它们主要描述对象的行为及其之间的交互。在进行对象之间转化操作时，需要对对象状态进行描述，这是需要状态图进行展示。而活动图主要是用于描述为了满足用例要求而进行的活动。状态图和活动图的实质是一种用来描述业务工作流、动作、用户执行流的流程图。
以读者借还书业务为例：首先，业务开始于读者提出借还书的需求，因此需要图书管理员输入读者的借书证件ID和借还书的书号，来检查该书是否处于可借还状态和借书证件是否在可使用期限内。如在借书证有效则进行借书操作。而还书时，需检查该图书是否过期，或图书是否损坏，如有过期或损坏情况发生，讀者则需缴纳一笔赔偿费用，读者缴费完成后才能像正常还书流程一样进行还书操作。如读者在图书借阅期间提出续借要求，则根据规定决定是否延长还书期限。活动图书图5所示。
2.4 系统实现模型的建立
配置图的使用主要从来定义系统的软硬件结构及他们之间的通讯机制，以表示软硬件系统之间的合作关系。
构件图主要是对程序代码之间的逻辑结构进行描述，对软件的各个结构之间的接口关系进行梳理，归纳。从本质上看，软构件就是一个文件，它既可以是对逻辑类或实现类相关信息进行执行构建，同时也可以是源代码文件。当用户在进行登录通过验证后，选择“系统功能主界面程序”，就可以进行“借还书”选项，从而进入借还书功能板块，从借书＼还书＼预订等选项选择进入后均可进入相对应的功能模块进行进一步的操作。
2.5 数据库模型的建立
MIS的实现必须要有数据库的支持，因此在图书管理系统中必须要有数据库层，以提供数据的长久存储功能。像SQLSERVER关系型数据库，其初始的关系模式可以在从类图中所描述的类的属性得到，然后就可以利用关系规范化的相关理论来进行数据的规范化整理工作，从而设计出能够满足相关规范要求的关系模式及基本二维表，最后根据前期的准备，建立对应的物理数据库来将数据存储到物理介质中，以满足数据的长久存储要求。
3 结束语
通过本次对图书管理系统的设计，可以看出采用UML来进行建模，系统的相关参与者的所需功能以及各自所要操作的流程多能很好地在UML的相关图中得到很好的表述，这样对于系统的开发人员来说，就能很好地做到对系统需求的把握以及在接下来的软件设计工作中避免一些不必要的错误产生，增加各部门之间的交互能力，加快项目开发进度，使得项目的开发更加科学、有效。
参考文献：
[1] 董屹.基于UML的图书管理系统建模[J].电脑知识与技术，2017，13（29）：273-274.
[2] 吴锋珍.高校图书管理系统的UML设计[J].石家庄铁路职业技术学院学报，2016，15（4）：91-95.
[3] 彭腾.基于UML的文献管理系统建模研究[J].信息与电脑：理论版，2016（20）：39-41.
[4] 尹斌.基于UML的图书管理信息系统分析与设计[J].电子技术与软件工程，2016（3）：205.
[5] 李文娟.基于UML的图书管理系统的分析与设计[J].工业仪表与自动化装置，2016（1）：57-61.
[6] 唐红杰.基于UML的图书管理系统分析与设计[J].软件工程师，2014，17（11）：37-38，32.
[7] 路鑫. 基于UML模型的软件测试设计策略研究[D].北京：北京邮电大学，2014.
【通联编辑：代影】