基于UML和Java的图书管理系统建模与实现

张政 蒋永辉

摘要：该文通过使用统一建模语言UML（Unified Modeling Language）对图书管理系统进行了分析与建模，并利用Eclipse平台和MYSQL数据库系统将其可视化实现。使图书管理员对图书馆相关业务的管理更加简单、高效。

关键词：图书管理系统;UML;面向对象;Eclipse平台

中图分类号：TP311.1      文献标识码：A      文章编号：1009-3044（2019）01-0115-03

1 背景

随着计算机科学与技术的迅速发展，信息管理技术逐渐渗透到多个领域。图书馆作為学生学习知识的重要场所，包含着大量数据信息。在当今不断增长的软件多样性以及相互性等需求下，目前图书馆的图书借阅管理并不完善，功能方面有所欠缺。为了让图书馆管理更加高效，图书借阅更加便捷，信息处理更加精准;该文以图书管理系统作为研究对象，通过统一建模语言UML技术对其需求模型和总体设计进行分析与建模，并结合Eclipse Java 技术，设计并实现了一套功能完整的图书管理系统。

2 使用UML技术对系统的分析与建模

2.1 UML概述

UML是Unified Modeling Language（统一建模语言）的简称。它规定了一系列的图形符号来对软件系统进行可视化描述，这些图形符号具有严格的语义和清晰的语法，如果将其分类的话，这些图可分为表示对象的静态结构和动态结构两大类：静态结构类：用例图、类图、构件图等;以及动态结构类：活动图、状态图、序列图、协助图等。UML还拥有统一的建模标准，适用于多种不同类型的系统，基于其独立于开发过程的特性，除了软件系统的开发，UML还可以用于业务建模或者其他非软件系统的建模。[1]

2.2 需求分析

图书馆作为一个数据资源的集中地，包含着各类信息。为使图书管理更加系统化和规范化，通过建立一个图书管理系统，可以方便读者借阅图书，减轻图书管理员的工作压力。在程序化的管理手段的支持下，管理员能及时了解各个环节中的业务变更，从而提高管理效率。其系统的功能性需求包括：

1）根据登录权限，分为普通用户登陆和图书管理员登陆;

2）图书管理：管理员可以进行图书的分类、查询和出入库;

3）借阅管理：管理员可以代理读者借书、还书、续期和查询记录;

4）用户管理：管理员可以增加或删除用户，对用户违约处罚和管理用户信息;

5）系统管理：管理员可以对系统进行维护。

根据系统的功能性需求可以绘制系统的功能结构图，如图1所示。

2.3 用例建模

用例图是用来描述参与者与用例之间的关系的，这种关系属于关联关系。它无法实现系统内部的具体功能，但能定义系统的功能需求。[2]结合需求分析，系统的参与者包括普通用户和管理员。普通用户的用例有用户注册、借阅书籍、归还书籍、借阅信息查询等。管理员的用例有系统维护、书籍入库、书籍出库、书籍信息修改等;通过参与者与用例之间的关系，最终得到用例图。图书管理系统用例图，如图2所示。

2.4 静态建模

静态建模主要是对信息系统的静态结构进行描述的，一般用类图来实现。类图不仅定义了类的属性方法，也描述了类与类之间的关系如关联、依赖、泛化、实现等。[3]实体类为一些直接的对象，系统的实体类有：Users，Books，OrderTransaction，BookList等;边界类位于系统与外界交界处，系统的边界类有： MainStation，LineItem等交互窗口类;控制类是指控制其他类工作的类，系统的控制类有Login，Borrower，Return，Administration等。通过上述分析，系统静态模型如图3所示。

2.5 动态建模

动态建模主要描述的是系统在执行的过程中各个模块的交互交流，和各业务层的逻辑关系，即描述系统的动态行为。时序图是通过时间的推移来描述对象之间相互交换信息的过程。[4]图4为图书管理系统借书还书时序图。

3 数据库选择与设计

MYSQL是一个简单易用并且性能高效的数据库系统，与其他数据库系统相比，MYSQL的性能，支持，特性都有着不错的优势。根据图书管理系统的逻辑化结构描述与功能性需求分析，得出系统的ER图，如图5所示，该系统需要创建4张表：

1）书籍表：编号（主键），主题，价格，出版社，作者，类型，条码，ISBN，备注;

2）用户表：用户名（主键），密码，姓名，地址，电话，备注;

3）管理员表：工作号（主键），密码，姓名，电话，住址，备注;

4）借阅信息表：编号（主键），电话，支付方式，书籍名称，书籍类型，借阅日期，备注。

4 基于Java的系统实现：

4.1 开发工具介绍

Eclipse是一个开放源代码的软件开发平台，致力于为高度集成的开发工具提供一个功能全面的工作平台。Eclipse采用“平台+插件”的体系结构，平台只是作为一个开发容器，而所有的开发都集中封装到插件中，通过插件来构架开发环境。[5]Java程序的开发更倾向于Eclipse，不仅操作简便，而且开发的效率也很可观，Eclipse平台可以提供大量的插件，非常的方便，因此，该系统选用Eclipse作为开发平台。

4.2 系统结构说明

该系统的工程源码结构包括：数据访问层（IO）、实体层（Model）、业务逻辑层（Service）、表示层（view），不同的层面分别负责对应的模块。构建系统时，首先要创建model.class实体层模型文件、view.jsp表示层视图文件、service.jsp业务逻辑层、io.jsp数据访问层。当Users通过表示层进行人机交互并发送命令请求时，命令依次经过业务逻辑层、数据访问层;然后由服务器和Database利用JDBC进行数据交互，最后将得到的响应返回给表示层。系统框架示意图如图6所示：

4.3 图书管理功能实现

图书管理的具体功能包括图书的出入库、信息修改和分类。在实现书籍入库时，首先将新增书籍的信息通过视图层（View）传输到数据访问层（IO）的TransactionRecord（）方法中，然后调用BookInStore（）方法实现书籍的入库。对书籍进行分类时，调用getCategory（）方法，通過访问数据库得到书籍基本信息，基于书籍的类型，可以对其划分种类。修改书籍信息时，则调用AlterInfo（）方法通过IO流处理、文件操作对数据库信息进行修改并保存。

4.4 查询功能实现

查询功能分为书籍查询和用户信息查询，两种查询的原理是一样的。查询时，先利用JDBC获取数据库连接，然后通过数据访问层（IO）将所需查询的书籍信息传输至查询语句Search（）后，再将所得结果返回至业务逻辑层（Service），之后利用getBooksID（）方法，基于主键BooksID（书籍编号）进行信息匹配，得到查询结果，最后将查询所得结果输出至视图层中。

4.5 借阅功能实现

在实现借阅功能时，首先通过getResult（）方法从数据库中获取图书列表BookList和用户表Users，将BookList所得信息录入到视图层中，然后根据用户的借书请求以及提供的信息，调用业务逻辑层（Service）的Query（）方法，对用户是否具备借阅此书资格进行判断，若失败则无法借阅;若成功则返回借书信息至Borrower（）中，最后输出借书信息至视图层中，借阅成功。

4.6 用户管理功能实现

对用户进行管理时，首先使用JDBC封装好的数据访问对象，将其实例化并调用Search（）方法，获取用户表信息，其中包括用户的用户名、密码、电话和借阅状态等。之后调用数据访问层（IO）的UpdateInfo（）方法来对用户信息进行更改，修改后的信息重新保存至数据库中。

5 结束语

随着图书馆的迅速发展，为达到当代图书馆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;该文通过采用UML技术对图书管理系统进行了多方面的分析，并结合Java将其实现，提高了图书管理的服务效率与质量。

参考文献：

[1] 李留英， 韩冰. 统一建模语言UML[J].计算机科学，1998， 25（5）： 11-16.

[2] 雷超阳， 钟一青， 周训斌. 基于UML的数据库建模技术研究[J].自动化技术与应用，2008，27（9）： 33-36.

[3] 胡秀， 王书爱. 基于UML的面向对象的系统建模[J].保山学院学报，2008，27（2）.

[4] 孔军， 孙怡宁， 蒋敏， 等. 基于UML的系统需求分析[J].计算机工程与应用， 2003， 39（15）： 217-219.

[5] 林琳. 基于SSH框架的网络教学平台的设计与实现[D].成都：电子科技大学，2010.