陜晉軍

1江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院 江蘇 214122

2山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院計算機工程系 山西 030006

0 引言

如今，Web應(yīng)用開發(fā)變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的單個應(yīng)用框架往往很難滿足日益增長的應(yīng)用需求，實際的開發(fā)過程常常需要綜合多個框架的長處才能滿足用戶的需求。

表現(xiàn)層的開源 Struts2，數(shù)據(jù)持久層的 Hibernate框架以及中間層的Spring框架，這三者構(gòu)成了當(dāng)前主流的開發(fā)J2EE應(yīng)用的輕量級框架組合，即 Struts2+Spring+Hibernate。使用Struts2架構(gòu)作為了整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)框架，它負責(zé)了MVC模型中各層的分離。利用 Hibernate作為系統(tǒng)持久層的底層結(jié)構(gòu)。中間業(yè)務(wù)邏輯層由Spring支持。根據(jù)需求來提出一個模型，將這些模型采用Java語言實現(xiàn)出基本的Java對象，然后寫出基本的DAO接口，并給出Hibernate的DAO實現(xiàn)，采用Hibernate架構(gòu)實現(xiàn)的DAO類來實現(xiàn)Java類與數(shù)據(jù)庫之間的轉(zhuǎn)換和訪問，然后由Spring來完成業(yè)務(wù)邏輯。

1 系統(tǒng)概要分析

概要分析要做的工作是描述目標系統(tǒng)的功能和性能，確定軟件設(shè)計的限制和軟件同其他系統(tǒng)元素間的接口細節(jié)，定義軟件的其他有效性需求。運用統(tǒng)一建模語言(Unified Modeling Language, UML)來找出系統(tǒng)的功能需求、分析，提取所開發(fā)系統(tǒng)領(lǐng)域的類以及描述它們之間相互關(guān)系，在完成系統(tǒng)的面向?qū)ο蠓治?Object-Oriented Analysis, OOA)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)進行面向?qū)ο笤O(shè)計(Object-Oriented Design, OOD)。圖1為整個系統(tǒng)的基本框架圖。

圖1 系統(tǒng)的基本框架圖

針對不同的用戶群，其功能也各部相同。實現(xiàn)分角色登錄，對不同的角色由不同的功能實現(xiàn)?？梢詫崿F(xiàn)平時及期末成績錄入、查詢、修改、統(tǒng)計分析；學(xué)生補考成績錄入、查詢、修改、統(tǒng)計分析；數(shù)據(jù)備份、導(dǎo)入和導(dǎo)出；成績報表打印、數(shù)據(jù)報表打??；并且還可以對教師、學(xué)生的基本信息錄入、查詢、導(dǎo)入和導(dǎo)出；并且還可以對教師的授課情況將行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)根據(jù)授課情況統(tǒng)計教師的工作量。成績錄入提供四種方式：教務(wù)人員錄入或?qū)胂到y(tǒng)；教師錄入或?qū)胨淌谡n程的學(xué)生成績。成績一般有百分制和學(xué)分制(如包括優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格)。百分制總評成績由平時成績、考勤成績、期末考試成績結(jié)合學(xué)校制定的比例計算而來。

1.1 系統(tǒng)高層用例模型

我們通過 UML語言來分析高職院校成績管理系統(tǒng)。UML作為一種圖形語言，用于對軟件系統(tǒng)建模和開發(fā)工作。在軟件開發(fā)的每個步驟中，從對需求的分析到技術(shù)規(guī)范，再到結(jié)構(gòu)設(shè)計及配置要求，UML都提供了模型化和可視化的支持。

用例是用戶和計算機系統(tǒng)進行交互的描述。用例圖是被稱為參與者的外部用戶所能觀察到的系統(tǒng)功能的模型圖，呈現(xiàn)了一些參與者和一些用例，以及它們之間的關(guān)系，主要用于對系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類的功能行為進行建模。

用例圖展示了用例之間以及同用例參與者之間是怎樣相互聯(lián)系的。用例圖用于對系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類的行為進行可視化，使用戶能夠理解如何使用這些元素，并使開發(fā)者能夠?qū)崿F(xiàn)這些元素。

1.1.1 使用用例圖描述系統(tǒng)需求的步驟

（1）識別用戶角色

一般而言，定義用戶角色的基本思路是，先從涉眾中找到用戶，用戶是指將與要建設(shè)的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系的那些涉眾。再從用戶的角度出發(fā)，考慮系統(tǒng)建立以后將發(fā)揮什么作用，哪些事務(wù)與它進行交互。除此之外，系統(tǒng)還有可能跟其他系統(tǒng)相聯(lián)系，如招生系統(tǒng)、教務(wù)管理系統(tǒng)等，它通過數(shù)據(jù)庫進行接口，所以數(shù)據(jù)庫也可能是一個角色，還有與該系統(tǒng)交互的設(shè)備，如打印機也是角色?？傮w來說，該系統(tǒng)主要角色有：系統(tǒng)管理員、學(xué)生、教師。

（2）識別系統(tǒng)中的用例

用例是系統(tǒng)的功能描述，從用戶角色的角度，分析每個角色的主要任務(wù)是什么？如教師角色，他的任務(wù)有查看和修改個人信息、成績錄入、成績查詢等。

（3）確定系統(tǒng)中角色與用例間的關(guān)系角色和用例的關(guān)系反映了角色與系統(tǒng)的互動，即角色的動作，角色向系統(tǒng)輸入或從系統(tǒng)輸出什么信息。

1.1.2 系統(tǒng)管理員角度的頂層用例圖

下面我們分別從系統(tǒng)管理員、教師、學(xué)生這三類用戶的角度得到頂層用例圖。項目用例圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)頂層角色用例圖

系統(tǒng)管理員頂層用例圖

用例分析：該用例角色是系統(tǒng)管理員。系統(tǒng)管理員負責(zé)學(xué)生學(xué)籍信息的管理(包括學(xué)生注冊、學(xué)籍異動、學(xué)生調(diào)班以及學(xué)生畢業(yè)后的數(shù)據(jù)處理)、教師基本信息的錄入(導(dǎo)入)和查詢(設(shè)置多種查詢方式)、課程管理(開課情況、開課學(xué)期、任課教師、以及教材信息等)學(xué)生成績的錄入和查詢(設(shè)置多種查詢方式)、生成各種報表(班級名單、班級成績、補考名單以及教師的課程表等)、身份及角色管理、數(shù)據(jù)備份(所有師生及學(xué)生成績等數(shù)據(jù)的導(dǎo)入和導(dǎo)出等)以及打印功能。

教師角度的頂層用例圖

用例分析：該用例角色是教師。教師可以進行個人信息維護(查看任課信息、查看個人信息、查看學(xué)生信息和修改以及登錄用戶名和密碼的設(shè)定)、學(xué)生成績管理(包括導(dǎo)入或錄入學(xué)生成績、查詢本班學(xué)生成績并且可以對成績進行簡單的統(tǒng)計，生成補考學(xué)生名單等)、報表打印(打印本人信息、打印班級名單、打印本班成績以及打印本班補考成績名單)。

從學(xué)生角度的頂層用例圖

用例分析：該用例角色是學(xué)生?？梢圆榭春托薷膫€人的信息(登錄用戶名和密碼的設(shè)置等)、個人成績查詢、個人選課情況，以及相應(yīng)選修學(xué)分的情況等。

1.2 業(yè)務(wù)建模

在上述用例圖的基礎(chǔ)上，進一步對用戶需求進行分析。劃分業(yè)務(wù)用例，并針對業(yè)務(wù)用例，必要時可以結(jié)合UML提供的時序圖、協(xié)作圖、活動圖描述業(yè)務(wù)用例。選擇業(yè)務(wù)用例的粒度十分重要，如學(xué)生信息修改的功能，是應(yīng)該把增加學(xué)生信息、刪除學(xué)生信息、修改學(xué)生信息、查詢學(xué)生信息分別作為一個用例，還是整體作為一個用例都是需要考慮的。

1.2.1 確定業(yè)務(wù)用例

確定業(yè)務(wù)用例的時候，可以從以下幾個方面出發(fā)：

（1）用例是針對一個完整的業(yè)務(wù)。一般不必把增加、刪除、修改、查詢分別作為一個完整的業(yè)務(wù)。作為一個管理業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)只有先增加，才有可能修改或者刪除。增加、刪除、修改、查詢結(jié)合起來才能完成管理目的，單獨每一項都不是業(yè)務(wù)的全部。

（2）考慮實施成本和風(fēng)險。如果將增加、刪除、修改、查詢都分別作為一個業(yè)務(wù)用例，很容易造成這些原本與用戶這個實體緊密關(guān)聯(lián)，共同組成用戶實體生命周期的業(yè)務(wù)，被割裂成多個獨立的業(yè)務(wù)，一個用例可以看作一個分析單元，設(shè)計單元，開發(fā)單元，測試單元甚至部署單元。把緊密關(guān)聯(lián)的業(yè)務(wù)分成多個獨立部分去實施是高成本的，高風(fēng)險的。

（3）盡量提高可復(fù)用性。增加、刪除、修改。查詢對一個用戶來說是不會同時發(fā)生的，每次用戶只會完成其中的一個行為。分開來有利于詳細分析、模擬這一行為的細節(jié)而不至于混淆。就Web應(yīng)用而言，針對數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、查詢等，很容易形成“模板”，增加用戶用這個模板，增加其它基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可能也用同一個模板，只是操作的數(shù)據(jù)(實體)不同而已。因此，在這種情況下，這些模板是可以復(fù)用的。

（4）具體問題具體分析。查詢是比較特殊的，查詢一般不一定只局限于一類用戶，也不一定局限這個用例，一般都是所謂的綜合查詢，是可能跨用例的。比如管理員可以查詢學(xué)生學(xué)籍信息，學(xué)生也可以查詢自己的學(xué)籍信息。所以根據(jù)實際情況，查詢可以作為一個業(yè)務(wù)用例出現(xiàn)。

1.2.2 業(yè)務(wù)建模舉例

由于高職院校教學(xué)管理是十分龐大而復(fù)雜的，下面針對一小部分需求，進行業(yè)務(wù)建模。具體需求描述如下：

管理員登錄系統(tǒng)后，能夠維護(查找、增加、修改、刪除)學(xué)生信息，同時又能對教師的信息進行查詢和修改(查找、增加、修改、刪除)等。根據(jù)對用戶需求的總結(jié)和歸納，從管理員的角度以及從每項業(yè)務(wù)的角度來繪制業(yè)務(wù)用例圖。在上述功能點中，比較重要的操作如下：

（1）查詢學(xué)生信息；

（2）修改學(xué)生信息；

（3）增加學(xué)生信息；

（4）刪除學(xué)生信息；

（5）修改學(xué)生成績；

（6）查詢教師信息；

（7）修改教師信息；

（8）增加教師信息；

（9）刪除教師信息。

經(jīng)過分析，用例的粒度以每個用例能夠說明一件完整的事情為宜。即一用例可以描述一項完整的業(yè)務(wù)流程得到的業(yè)務(wù)用例如下：

（1）學(xué)生信息維護(增加、刪除、修改)；

（2）教師信息維護(增加、刪除、修改)；

（3）學(xué)生信息查詢；

（4）教師信息查詢。

在具體分析業(yè)務(wù)用例的時候，可以使用UML提供的時序圖、協(xié)作圖、活動圖等來幫助分析系統(tǒng)業(yè)務(wù)。以用戶登錄系統(tǒng)為例，其時序圖、協(xié)作圖和活動圖分別如圖3、圖4和圖5所示。

圖3 用戶登錄時序圖

圖4 用戶登錄協(xié)作圖

圖5 用戶登錄活動圖

2 系統(tǒng)的安全設(shè)計

成績管理系統(tǒng)含有大量用戶信息，所以數(shù)據(jù)庫的安全就是一個必須要考慮的問題。保證系統(tǒng)安全涉及諸多方面，而對系統(tǒng)用戶進行正確驗證、實施權(quán)限管理則是保證系統(tǒng)安全的一項重要基礎(chǔ)工作。

管理員每次登錄系統(tǒng)都要輸入自己的登錄用戶名、密碼以及該用戶名所屬的那個用戶身份類別，系統(tǒng)可以進行身份驗證。通過驗證后，才會進入相應(yīng)的系統(tǒng)界面，進行和該用戶身份相關(guān)的操作和管理。這樣可以避免出現(xiàn)非法用戶的數(shù)據(jù)訪問請求，也避免合法用戶的越權(quán)數(shù)據(jù)請求。

系統(tǒng)安全機制由兩部分組成：首先在用戶登錄系統(tǒng)時進行身份認證，防止非注冊用戶的訪問，并確定己登錄用戶的身份角色；然后，當(dāng)用戶通過身份認證調(diào)用系統(tǒng)的操作時，對每個操作根據(jù)系統(tǒng)的訪問策略驗證用戶是否擁有相應(yīng)的權(quán)限，為系統(tǒng)提供進一步的安全控制。

權(quán)限管理的設(shè)計原則是，對于擁有本系統(tǒng)使用權(quán)的用戶，系統(tǒng)根據(jù)承擔(dān)的職務(wù)，進行角色和權(quán)限分配。系統(tǒng)根據(jù)其角色，分配相應(yīng)的系統(tǒng)操作權(quán)限，這樣當(dāng)用戶登錄本系統(tǒng)后，只能看到屬于自己操作權(quán)限的系統(tǒng)，避免了操作者越權(quán)修改其職責(zé)之外的數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

高職院校成績管理系統(tǒng)是一個B/S架構(gòu)系統(tǒng)，采用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用標準的多層體系結(jié)構(gòu)，每一層實現(xiàn)不同的系統(tǒng)功能。從系統(tǒng)架構(gòu)上將整個系統(tǒng)分成表示層、業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)持久層和域模型層。下面對系統(tǒng)各個層的設(shè)計及實現(xiàn)機制進行闡述。架構(gòu)如圖6所示。

圖6 系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）客戶層

客戶層運行在用戶的瀏覽器中提供了客戶與應(yīng)用程序的交互方式，這些交互主要包括向Web層發(fā)出請求并接收由Web層發(fā)回的響應(yīng)。

（2）表示層

表示層為客戶層同業(yè)務(wù)邏輯層進行通信提供了服務(wù)，負責(zé)從客戶層接受請求和向客戶層發(fā)送結(jié)果及顯示內(nèi)容，只包含顯示邏輯。Web層主要采用MVC的技術(shù)架構(gòu)。實現(xiàn)技術(shù)包括：Struts、Servlet、JSP、JSTL、ValueList、JavaScript，HTML，DHTML，CSS等。

Struts Action：Action類是業(yè)務(wù)邏輯的一個封裝，真正實現(xiàn)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯。

Struts Form：用以封裝HTTP Request或Response中的數(shù)據(jù)。主要用于存放HTTP form提交的數(shù)據(jù)，也可用于JSP頁面的數(shù)據(jù)顯示。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層

業(yè)務(wù)邏輯層是該整合架構(gòu)的體系核心所在，它體現(xiàn)并處理企業(yè)的業(yè)務(wù)邏輯。處理Web層傳遞過來的用戶響應(yīng)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，并將結(jié)果返回給Web層。所有的業(yè)務(wù)邏輯，都應(yīng)存放在這一層，由Spring管理該層。

（4）數(shù)據(jù)持久層

本層在業(yè)務(wù)邏輯層之后，利用Spring和Hibernate，iBatis開發(fā)，主要負責(zé)實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫等系統(tǒng)連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和持久化。

（5）域模型層

由于本系統(tǒng)將Web應(yīng)用劃分為了多個層次，就需要一系列的 Java對象來實現(xiàn)不同層之間的數(shù)據(jù)傳遞和交互。域模型層包含了真實世界中的業(yè)務(wù)對象。Hibernate允許將數(shù)據(jù)庫中的信息讀取到域模型對象中，以便于可以直接呈現(xiàn)在表示層的用戶界面中。這些對象還可以被更新并且傳回到持久層，最后更新到數(shù)據(jù)庫中。

4 小結(jié)

本文對高職院校成績管理系統(tǒng)做了一個簡要的概述之后，然后做了需求分析，最后做出了總體設(shè)計，鑒于本文的篇幅，系統(tǒng)的分析和設(shè)計只是在總體上做了簡單的闡述，并沒有給出很詳細的需求分析和設(shè)計文檔，需要我們在實踐中繼續(xù)完善。

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