基于UML和Java的圖書管理系統建模與實現

張政 蔣永輝

摘要：該文通過使用統一建模語言UML（Unified Modeling Language）對圖書管理系統進行了分析與建模，并利用Eclipse平臺和MYSQL數據庫系統將其可視化實現。使圖書管理員對圖書館相關業務的管理更加簡單、高效。

關鍵詞：圖書管理系統;UML;面向對象;Eclipse平臺

中圖分類號：TP311.1? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? 文章編號：1009-3044（2019）01-0115-03

1 背景

隨著計算機科學與技術的迅速發展，信息管理技術逐漸滲透到多個領域。圖書館作為學生學習知識的重要場所，包含著大量數據信息。在當今不斷增長的軟件多樣性以及相互性等需求下，目前圖書館的圖書借閱管理并不完善，功能方面有所欠缺。為了讓圖書館管理更加高效，圖書借閱更加便捷，信息處理更加精準;該文以圖書管理系統作為研究對象，通過統一建模語言UML技術對其需求模型和總體設計進行分析與建模，并結合Eclipse Java 技術，設計并實現了一套功能完整的圖書管理系統。

2 使用UML技術對系統的分析與建模

2.1 UML概述

UML是Unified Modeling Language（統一建模語言）的簡稱。它規定了一系列的圖形符號來對軟件系統進行可視化描述，這些圖形符號具有嚴格的語義和清晰的語法，如果將其分類的話，這些圖可分為表示對象的靜態結構和動態結構兩大類：靜態結構類：用例圖、類圖、構件圖等;以及動態結構類：活動圖、狀態圖、序列圖、協助圖等。UML還擁有統一的建模標準，適用于多種不同類型的系統，基于其獨立于開發過程的特性，除了軟件系統的開發，UML還可以用于業務建?；蛘咂渌擒浖到y的建模。[1]

2.2 需求分析

圖書館作為一個數據資源的集中地，包含著各類信息。為使圖書管理更加系統化和規范化，通過建立一個圖書管理系統，可以方便讀者借閱圖書，減輕圖書管理員的工作壓力。在程序化的管理手段的支持下，管理員能及時了解各個環節中的業務變更，從而提高管理效率。其系統的功能性需求包括：

1）根據登錄權限，分為普通用戶登陸和圖書管理員登陸;

2）圖書管理：管理員可以進行圖書的分類、查詢和出入庫;

3）借閱管理：管理員可以代理讀者借書、還書、續期和查詢記錄;

4）用戶管理：管理員可以增加或刪除用戶，對用戶違約處罰和管理用戶信息;

5）系統管理：管理員可以對系統進行維護。

根據系統的功能性需求可以繪制系統的功能結構圖，如圖1所示。

2.3 用例建模

用例圖是用來描述參與者與用例之間的關系的，這種關系屬于關聯關系。它無法實現系統內部的具體功能，但能定義系統的功能需求。[2]結合需求分析，系統的參與者包括普通用戶和管理員。普通用戶的用例有用戶注冊、借閱書籍、歸還書籍、借閱信息查詢等。管理員的用例有系統維護、書籍入庫、書籍出庫、書籍信息修改等;通過參與者與用例之間的關系，最終得到用例圖。圖書管理系統用例圖，如圖2所示。

2.4 靜態建模

靜態建模主要是對信息系統的靜態結構進行描述的，一般用類圖來實現。類圖不僅定義了類的屬性方法，也描述了類與類之間的關系如關聯、依賴、泛化、實現等。[3]實體類為一些直接的對象，系統的實體類有：Users，Books，OrderTransaction，BookList等;邊界類位于系統與外界交界處，系統的邊界類有： MainStation，LineItem等交互窗口類;控制類是指控制其他類工作的類，系統的控制類有Login，Borrower，Return，Administration等。通過上述分析，系統靜態模型如圖3所示。

2.5 動態建模

動態建模主要描述的是系統在執行的過程中各個模塊的交互交流，和各業務層的邏輯關系，即描述系統的動態行為。時序圖是通過時間的推移來描述對象之間相互交換信息的過程。[4]圖4為圖書管理系統借書還書時序圖。

3 數據庫選擇與設計

MYSQL是一個簡單易用并且性能高效的數據庫系統，與其他數據庫系統相比，MYSQL的性能，支持，特性都有著不錯的優勢。根據圖書管理系統的邏輯化結構描述與功能性需求分析，得出系統的ER圖，如圖5所示，該系統需要創建4張表：

1）書籍表：編號（主鍵），主題，價格，出版社，作者，類型，條碼，ISBN，備注;

2）用戶表：用戶名（主鍵），密碼，姓名，地址，電話，備注;

3）管理員表：工作號（主鍵），密碼，姓名，電話，住址，備注;

4）借閱信息表：編號（主鍵），電話，支付方式，書籍名稱，書籍類型，借閱日期，備注。

4 基于Java的系統實現：

4.1 開發工具介紹

Eclipse是一個開放源代碼的軟件開發平臺，致力于為高度集成的開發工具提供一個功能全面的工作平臺。Eclipse采用“平臺+插件”的體系結構，平臺只是作為一個開發容器，而所有的開發都集中封裝到插件中，通過插件來構架開發環境。[5]Java程序的開發更傾向于Eclipse，不僅操作簡便，而且開發的效率也很可觀，Eclipse平臺可以提供大量的插件，非常的方便，因此，該系統選用Eclipse作為開發平臺。

4.2 系統結構說明

該系統的工程源碼結構包括：數據訪問層（IO）、實體層（Model）、業務邏輯層（Service）、表示層（view），不同的層面分別負責對應的模塊。構建系統時，首先要創建model.class實體層模型文件、view.jsp表示層視圖文件、service.jsp業務邏輯層、io.jsp數據訪問層。當Users通過表示層進行人機交互并發送命令請求時，命令依次經過業務邏輯層、數據訪問層;然后由服務器和Database利用JDBC進行數據交互，最后將得到的響應返回給表示層。系統框架示意圖如圖6所示：

4.3 圖書管理功能實現

圖書管理的具體功能包括圖書的出入庫、信息修改和分類。在實現書籍入庫時，首先將新增書籍的信息通過視圖層（View）傳輸到數據訪問層（IO）的TransactionRecord（）方法中，然后調用BookInStore（）方法實現書籍的入庫。對書籍進行分類時，調用getCategory（）方法，通過訪問數據庫得到書籍基本信息，基于書籍的類型，可以對其劃分種類。修改書籍信息時，則調用AlterInfo（）方法通過IO流處理、文件操作對數據庫信息進行修改并保存。

4.4 查詢功能實現

查詢功能分為書籍查詢和用戶信息查詢，兩種查詢的原理是一樣的。查詢時，先利用JDBC獲取數據庫連接，然后通過數據訪問層（IO）將所需查詢的書籍信息傳輸至查詢語句Search（）后，再將所得結果返回至業務邏輯層（Service），之后利用getBooksID（）方法，基于主鍵BooksID（書籍編號）進行信息匹配，得到查詢結果，最后將查詢所得結果輸出至視圖層中。

4.5 借閱功能實現

在實現借閱功能時，首先通過getResult（）方法從數據庫中獲取圖書列表BookList和用戶表Users，將BookList所得信息錄入到視圖層中，然后根據用戶的借書請求以及提供的信息，調用業務邏輯層（Service）的Query（）方法，對用戶是否具備借閱此書資格進行判斷，若失敗則無法借閱;若成功則返回借書信息至Borrower（）中，最后輸出借書信息至視圖層中，借閱成功。

4.6 用戶管理功能實現

對用戶進行管理時，首先使用JDBC封裝好的數據訪問對象，將其實例化并調用Search（）方法，獲取用戶表信息，其中包括用戶的用戶名、密碼、電話和借閱狀態等。之后調用數據訪問層（IO）的UpdateInfo（）方法來對用戶信息進行更改，修改后的信息重新保存至數據庫中。

5 結束語

隨著圖書館的迅速發展，為達到當代圖書館所要求的管理效率以及信息的相互性、可靠性等多方面需求;該文通過采用UML技術對圖書管理系統進行了多方面的分析，并結合Java將其實現，提高了圖書管理的服務效率與質量。

參考文獻：

[1] 李留英， 韓冰. 統一建模語言UML[J].計算機科學，1998， 25（5）： 11-16.

[2] 雷超陽， 鐘一青， 周訓斌. 基于UML的數據庫建模技術研究[J].自動化技術與應用，2008，27（9）： 33-36.

[3] 胡秀， 王書愛. 基于UML的面向對象的系統建模[J].保山學院學報，2008，27（2）.

[4] 孔軍， 孫怡寧， 蔣敏， 等. 基于UML的系統需求分析[J].計算機工程與應用， 2003， 39（15）： 217-219.

[5] 林琳. 基于SSH框架的網絡教學平臺的設計與實現[D].成都：電子科技大學，2010.