2023/7/23

系統設計與分析

第四章系統設計(2學時)

——哈爾濱工程大學計算機學院軟件工程教學團隊

主講教師：邢/p>

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業務分析

系統分析

需求分析

系統設計

界面設計

實現與測試及系統過渡

系統評價與維護

系統開發與實施可行性研究

系統規劃信息系統開發生命周期SDLC2023/7/234.1概述 4.2系統平臺設計4.3拓撲結構和計算模式設計4.4軟件結構設計4.5數據庫設計4.6詳細設計

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4.1概述

4.1.1系統設計的任務和特點任務：為實現信息系統需求模型所規定的功能和性能要求，考慮信息系統實現環境，通過對信息系統分析模型的綜合分析和細化，確定出信息系統的設計模型。特點：

(1)設計性。設計是根據需求確定系統方案的過程。

(2)具體化。系統設計需要具體化、細致化。

(3)復雜性。涉及到具體細節，工作量大、頭緒繁多。

(4)往復性。一個成熟的設計方案需要經過多次的迭代反復才能夠完成。2023/7/23

4.1.2系統設計的主要工作

1)平臺設計信息系統平臺是信息系統開發和運行的環境，包括網絡、計算機、相關設備、支撐軟件和系統軟件等。平臺設計需要根據信息系統設計要求，通過對技術和市場的綜合分析，確定出網絡結構、設備選型和軟件平臺方案。

2)結構設計在設計工作中，需要確定信息系統的拓撲結構、計算模式和軟件結構。2023/7/23

3)界面設計界面設計是對人和外部系統與信息系統之間交互界面的設計。包括輸入界面、輸出界面和混合界面設計。

4)數據庫設計數據庫設計的任務是根據給定的信息系統應用需求和系統環境，設計出合理的數據庫結構。數據庫設計需要經過概念設計、邏輯設計和物理設計等步驟。

5)詳細設計詳細設計是對軟件結構中確定出的各個子系統內部的設計，需要分析和確定每一個子系統中的用例設計、設計類和接口。2023/7/23

系統流程圖介紹：系統流程圖是對一些計算機程序、文件、數據庫以及相關手工過程的計算機系統表達。系統流程圖用圖形的方式描述了哪些子系統是系統自動完成的，哪些需要人工的參與，并顯示了數據流和控制流。

2023/7/232023/7/232023/7/23入庫過程系統流程圖

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4.2系統平臺設計

4.2.1網絡設計網絡設計主要包括網絡需求分析、網絡結構設計和網絡詳細設計三部分內容。

1)網絡需求分析網絡需求分析是通過對所開發的信息系統的規模、系統所覆蓋業務的地域分布、計算機設備、網絡服務等方面需求的分析，為確定網絡總體結構、網絡詳細設計提供依據。2023/7/23

需要調查和分析以下幾方面的內容：

(1)信息系統的特征對網絡的需求網絡設計需要考慮信息系統的類型和特征。不同類型的信息系統對網絡的結構和布局有不同的要求。例如，建立的CIMS系統就必須考慮與生產過程、CAD/CAM的集成。

(2)信息系統拓撲結構和計算模式對網絡的需求信息系統拓撲結構和計算模式是設計網絡總體結構的依據。因此，需要了解信息系統的總體結構和分布模式。例如，采用單機模式的信息系統就不需要進行網絡設計，而采用客戶機/服務器模式的信息就必須進行網絡設計。2023/7/23

(3)信息系統業務所覆蓋的地理分布包括：信息系統用戶的數量以及用戶的具體位置；子系統之間的距離和各個用戶之間的距離；在一幢樓、一層樓、一個辦公室中的用戶組；一些特殊的需求或限制，例如在網絡覆蓋的地域范圍內是否有道路、山丘、建筑物等，電纜布線是否有禁區等。

(4)網絡服務需求了解信息系統對網絡服務的具體需求，主要包括：數據庫訪問方式和數據存儲分布模式的需求；文件傳輸和存取需求；電子郵件和遠程通信需求；企業網與社會網、因特網的互連需求等。2023/7/23

(5)信息類型和信息量信息類型指信息系統所處理和傳輸的信息種類，通常包括文字、語音、圖形、圖像以及它們的綜合信息形式。信息量指信息系統所收集、存儲和傳輸的信息量。

(6)性能需求性能需求主要指信息系統對網絡的效率、速度、可靠性、安全性等性能要求。2023/7/23

2)網絡結構設計網絡結構設計的主要任務是根據網絡需求分析的結果，設計出能夠滿足信息系統需要、結構合理、易于擴充、性能價格比高的系統網絡總體結構。系統網絡總體結構可以采用單級、二級和多級結構。

(1)單級結構對于規模較小、地域相對集中的小型系統，可以采用單級網絡結構。單級結構一般采用一個小型局域網，各部分之間可以采用集線器、網橋連接，如果在局域網中還有異構網絡，可以采用網關。

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(2)二級結構對于分布地域范圍較廣、管理復雜的中型系統，可以采用二級網絡結構。二級網絡結構一般由高速主干網和多個局域網構成。主干網可以選擇FDDI、交換網、ATM或快速以太網等技術。

(3)多級結構對于跨地區、跨省、跨國的大型或超大型系統，則需要采用多級網絡結構。在多級網絡結構中，一般頂層采用社會公用網或專用廣域網，二級和三級則為骨干網和主干網，最下一級為局域網。2023/7/23

3)網絡詳細設計

(1)網絡節點設計網絡節點設計指通過網絡需求分析，詳細確定每一個網絡節點的具體位置、設備類型和連網設備，并繪制出網絡節點分布圖，以便根據網絡節點分布圖進行設備選型和網絡布線設計。

(2)網絡設備確定及選擇需要詳細確定整個網絡系統所需要的服務器、路由器、集線器、網關、網橋、網卡、網線等網絡設備。還需要根據網絡的功能和性能需求，確定各個網絡設備的性能指標。例如，服務器的容量、速度等。2023/7/23

(3)網絡布線設計網絡布線一般對網絡系統、電話系統、監控系統采用結構化布線。結構化布線設計需要由低層向高層逐層進行布線設計。首先在辦公室確定網絡設備位置和插座位置；再確定每個樓層的水平布線；然后確定樓層的垂直布線；最后確定主干網線的布線。

(4)網絡操作系統選擇網絡操作系統是網絡的核心軟件。一般在大型網絡系統中并不一定只選擇一個統一的網絡操作系統。有時可能會采用多個網絡操作系統。目前可供選擇的網絡操作系統有UNIX、WindowsNT、NetWare、OS2等，可根據系統需要進行選擇。2023/7/23

(5)網絡管理設計對網絡系統需要進行有效管理。一般大型網絡系統采用一個網絡管理中心、多個網管分中心的方式。網絡管理設計需要確定網絡管理結構、網絡管理軟件、網絡管理職責和人員等。2023/7/23

4.2.2物理設備設計

1)物理設備的基本類型

(1)計算機系統：有巨型機、大型機、中型機、小型機、工作站和微型機；按用途分有通用機和專用機。

(2)相關I/O設備：有共享打印機、掃描儀、繪圖儀、條碼閱讀器、IC卡讀寫器、磁卡讀寫機、數字照相機、投影儀、專用鍵盤、聲光傳感器等。

(3)多媒體設備：有觸摸屏、圖像攝取儀、聲/視卡、圖像處理卡、音箱、功率放大器、攝像機、錄像機、解壓卡等。2023/7/23(4)辦公設備：一般辦公自動化設備有會議系統、復印機、碎紙機等。

(5)電源系統：有不間斷電源、穩壓器等。

(6)機房設備：有電力系統、布線系統、安全系統、消防系統、照明設備、制冷設備、清潔設備等。

2)物理設備設計物理設備設計是根據信息系統的設計要求，確定信息系統物理設備方案。所設計的物理設備方案在能夠充分滿足信息系統功能需要的前提下，還應該滿足系統的效率、可靠性、安全性和適應性等性能要求，并具有較高的性價比。2023/7/23

4.2.3軟件平臺設計軟件平臺是信息系統開發和運行所需的集成軟件系統。設計和選擇高效、實用、方便、功能齊全的軟件平臺，對信息系統開發有著十分重要的意義。

1)操作系統操作系統是計算機系統中最重要的系統軟件。目前主要的大型操作系統有UNIX、WindowsNT、OS/2、Macintosh等；在微機上運行的桌面操作系統有Windows95、Windows98、WindowsME、WindowsXP等。這些操作系統各有其適應面和優缺點，應根據需要進行選擇。2023/7/23

2)支撐軟件支撐軟件是協助人們開發和維護軟件的工具和環境軟件。編輯程序、數據庫系統、集成開發環境等都屬于支撐型軟件，支撐軟件主要包括以下幾方面：

(1)數據庫管理系統DBMS

在數據庫服務器上的DBMS對數據庫實施集中管理，可以并發地處理多個客戶機發來的數據處理請求。常見的數據庫管理系統有SQL-Server、Oralce、Sybase、Informix、DB2等，系統分析員可以根據自己的需要進行選擇。2023/7/23

(2)客戶端開發軟件客戶端開發軟件十分豐富，系統開發人員可以根據設計需要進行選擇，選擇客戶端開發軟件要考慮繼承性。常見的客戶端開發軟件有PowerBuilder、VisualBasic、VisualC++、Delphi、VisualFoxpro、Java等。

(3)中間件協議和軟件在網絡設計中已經確定了網絡操作系統和網絡傳輸協議中間件。還要進一步確定的中間件有：①數據庫中間件。通過數據庫中間件，可允許客戶在異構數據庫上調用基于SQL的服務。數據庫中間件有ODBC、DRDA、IDAPI、RDA、ORACLE-GLUE等。2023/7/23

②事務處理中間件。通過事務處理中間件，可允許客戶在多個事務服務器上調用服務。事務處理監視器允許不同的服務器控制其本地資源，并在需要訪問本地資源時與其它事務處理監視器進行合作。事務處理監視器保證服務器內和服務器之間的所有活動的完整性。這方面的標準包括TUXEDO的ATMI、ENCINA的RPC和X/Open的TXRPC等。③群件中間件。通過群件中間件，客戶可以在多個群件服務器上調用服務。目前群件中間件有電子郵件方面的PAPI及LotusNotesAPI等。

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3)CASE平臺采用CASE開發環境可以保證信息系統開發質量，提高開發效率，保證文檔的一致性，減輕開發人員的工作負擔。CASE平臺與所支持的系統開發方法有直接聯系，有支持結構化方法的CASE；支持原型化方法的CASE；支持OO方法的CASE；支持多種方法的綜合CASE環境。開發小組應該根據所采用的開發方法來選擇合適的CASE環境。2023/7/23

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4.3拓撲結構和計算模式設計

4.3.1信息系統拓撲結構設計拓撲結構點狀結構、線型結構、星型結構、網狀結構,拓撲結構設計需要確定信息系統的節點和節點的結構。節點是信息系統中一個在邏輯分布上相對獨立的處理實體，一個節點一般要包括一臺獨立的計算機和外圍設備。節點可以是人機交互的客戶機，也可以是業務管理、數據庫管理、Web管理的服務器。2023/7/23

節點設計要確定節點數目、節點作用和節點類型。

◆節點數目：節點是根據應用需要來設置的。在一個地域分布的業務領域中，業務處理工作將聚集在一些相對集中的業務處理點上。例如，在一個大型企業中，職能科室的各個工作崗位就是該企業的業務處理點。一個大型商場中的銷售臺、收款臺、會計室、采購室就是該商場的業務處理點。組織中的業務處理點是設置信息系統節點的主要候選對象。設計人員需要對信息系統所覆蓋的業務范圍中的所有業務處理點逐一進行分析，以確定系統節點。2023/7/23

◆節點作用：應該根據需要而定，例如“圖書計劃”、“圖書采購”、“圖書銷售”、“書庫管理”、“數據庫管理”等就是書店系統中幾個節點的作用。

◆節點類型：一般需要根據采用的計算模式而定。例如，采用客戶機/服務器模式中的節點就有客戶機和服務器兩種類型，而采用應用服務器模式的系統中，節點可以分為客戶機、應用服務器和數據庫服務器這幾種形式。2023/7/23

書店信息系統分布結構設計：計算模式采用客戶機/服務器模式；整個系統設置七個節點；系統的拓撲結構呈星型結構(見下圖)。圖書店信息系統拓撲結構

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4.3.2信息系統計算模式設計計算模式有集中模式、文件服務器模式、客戶機/服務器模式、應用服務器模式、瀏覽器/服務器模式,選擇哪一種計算模式應該根據應用需要而定，不能盲目追求先進和時新。例如，客戶機/服務器模式可以滿足要求，就不一定要采用應用服務器模式。另外，對于復雜的大型系統，采用某一種計算模式可能并不能滿足應用要求，有時需要多種計算模式并存。

2023/7/23書店信息系統的計算模式采用客戶機/服務器模式見下圖2023/7/23

4.4軟件結構設計

4.4.1概述信息系統的軟件結構是由信息系統軟件的各子系統按照確定的關系構成的結構框架。子系統是對軟件分解的一種中間形式，也是組織和描述軟件的一種方法。由多個子系統構成信息系統軟件，每一個子系統又包括多個用例設計、設計類和接口。軟件結構設計是把軟件分解成為多個子系統，并確定出由各子系統及其接口構成的軟件結構。軟件結構一般呈現出層次結構模式，而且常見為四層結構(見下圖)。2023/7/23圖軟件系統的四層結構模式

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◆應用層：信息系統軟件所在的層次，其作用是直接服務于信息系統的應用領域。在應用層中的子系統被稱為應用子系統。分專用應用層和通用應用層。專用應用層中的子系統：直接面向具體應用；通用應用層中的子系統：可以被專用應用層的多個子系統所引用，具有通用性。

◆中間件層：放置支撐系統運行的有關中間件，像通信工具、數據庫引擎、分布對象機制等。◆系統軟件層：放置操作系統、低層協議等系統軟件。在中間件和系統軟件層中的子系統被稱為系統子系統。2023/7/232023/7/232023/7/23

4.4.2應用子系統設計

1)識別應用子系統應用子系統的原型是信息系統邏輯結構中的分析包。把分析包作為初步的應用子系統，然后，再對各子系統進行分析和優化，以確定應用子系統。這樣，各分析包就可以直接作為書店信息系統軟件結構中的初步應用子系統。例如，“入庫”和“售書處理”兩個分析包可以作為被識別的兩個初步應用子系統，見下圖。2023/7/23圖設計模型可以跟蹤到分析模型2023/7/232)優化應用子系統對初步應用子系統進行優化的理由有三。

◆首先，分析包沒有考慮系統的效率、安全性、可靠性、適應性等非功能性需求，也沒有考慮系統的實現環境以及系統的拓撲結構和計算模式。

◆第二，應用子系統應該具有合適的規模。如果初步應用子系統規模過大，就需要進行分解。相反，對規模過小的初步應用子系統又要進行合并。

◆第三，應用子系統應該具有高內聚、低偶合的特性，即子系統內部的要素之間的聯系應該盡量地密切，而子系統之間的聯系盡可能小。

●“售書處理”應用子系統的優化：

◆第一，規模分析。“售書處理”分析包對應著“售書處理”一個用例，但由于該分析包規模過于復雜，所以需要進行分解以減少其復雜性。可以分解成為四個應用子系統，“售書處理”、“開書單”、“收書款”和“出售圖書”。其中“售書處理”處在頂層，依賴其他三個子系統，其它三個子系統處在低層，但都屬于專用應用層。◆第二，應用分析。“售書處理”、“開書單”、“收書款”和“出售圖書”四個子系統均屬于應用子系統，處在專用應用層。但是，它們要訪問“書目”、“架存圖書”、“售出圖書”和“職工”四個數據表，

因此，應該再設置“書目管理”、“架存圖書管理”、“售出圖書管理”和“職工管理”四個子系統，這四個子系統可能會被多個專用子系統所訪問，因此，應該屬于通用子系統。◆第三，節點分布分析。

從節點分布看，“售書處理”所分解的出來的子系統分布在三個節點上。“售書處理”、“開書單”和“出售圖書”三個子系統處在“銷售”節點，“收書款”子系統處在“結算”節點，“書目管理”、“架存圖書管理”、“售出圖書管理”和“職工管理”四個子系統處在數據庫服務器節點上。

優化的“售書處理”子系統2023/7/23

4.4.3確定子系統間的接口當子系統之間存在依賴關系時，子系統之間就存在確定接口。子系統接口定義了外部子系統對本子系統可進行的訪問操作集。這些操作由子系統內部的類來提供，或著由子系統中的其它子系統提供。可以通過子系統之間存在的關系來發現子系統之間的接口。如果子系統A依賴子系統B，則子系統B應該向子系統A提供接口(見下圖)。2023/7/23圖根據依賴關系確定接口2023/7/23圖圖書銷售子系統之間的接口

售書處理的軟件結構中專用應用層和通用應用層幾個子系統之間的接口描述見下圖:2023/7/23

4.5數據庫設計

4.5.1概述

●數據庫是信息系統的基礎和核心，數據庫設計的質量將直接關系到信息系統開發的成敗和優劣。

●數據庫設計是指根據業務需求、信息需求和處理需求，確定信息系統中的數據庫結構、數據操作和數據一致性約束的過程。

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●數據庫設計的基本過程：分為需求分析、概念設計、邏輯設計和物理設計四個步驟，見下圖。

圖數據庫設計的基本過程2023/7/23

▲需求分析:

主要工作是調查和分析用戶的業務活動、信息和處理的需求，以及各種約束條件，形成數據庫設計的需求說明。

▲數據庫設計的方法數據庫設計的方法與信息系統所采用的開發方法存在著密切的關系，同時還與所采用的數據庫模型（包括層次模型、網狀模型、關系模型、對象模型等）有關。

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4.5.2概念設計

1)數據庫概念設計的含義數據庫的概念設計是針對現實世界，通過對其中信息實體的收集、分類、聚集和概括，建立數據庫概念結構的過程。

●概念結構也叫概念數據模型，它應該反映現實世界中組織的業務模式、信息結構、信息間的相互制約關系，以及對信息存儲、查詢和加工的處理要求等。

●概念數據模型是對數據的抽象描述，它應該獨立于具體的數據處理的細節和數據庫管理系統。2023/7/23

2)概念設計步驟

①局部視圖設計：從各部門或用戶的角度設計出反映局部實體聯系的局部視圖(外模式)，

②全局視圖集成：把各局部視圖集成為能夠反映組織全貌的全局視圖(模式)。

3)概念設計的描述

①實體聯系圖（ER圖）作為概念設計的工具，同時用ER圖描述概念數據模型。②采用UML建模，則可以直接用系統分析和系統設計得到的類圖作為概念數據模型。2023/7/23

4)概念設計方法

①局部視圖設計

▲第一步：劃分局部視圖的范圍。局部視圖范圍通常是根據部門、用戶或用戶所處的角度來進行自然劃分。▲第二步：識別實體。

▲第三步：實體分析。包括實體屬性分析和實體關系分析，并用ER圖描述實體-關系分析的結果。2023/7/23

下圖給出書店圖書銷售管理中讀者選書的局部視圖。由讀者從書架的架存圖書中選出所需要的圖書作為待售圖書。架存圖書和待售圖書與書目存在多對一的關聯關系。圖讀者選書的ER圖2023/7/23

②全局視圖設計全局視圖設計需要逐一地把各個局部視圖綜合成為最終的全局視圖。▲第一步：進一步對實體和關系是否作為最終數據存儲進行確認；▲第二步：消除各局部視圖之間存在的沖突；▲第三步：視圖綜合，得出合理、一致的全局視圖；▲第四步：全局視圖優化。2023/7/23

圖書店圖書銷售全局概念數據庫結構(ER)

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數據庫結構分外模式、模式和內模式三級結構：

▲外模式：也稱用戶模式或子模式，是用戶所看到的數據視圖。▲模式:是綜合所有外模式得出的一致的公共數據視圖。▲內模式：描述數據的物理結構和存儲方式，是數據在數據庫系統中的內部表示。2023/7/234.5.3邏輯設計

1)概述●邏輯設計的概念將概念數據模型設計成為特定DBMS的邏輯數據模式。●邏輯數據模式被稱為邏輯模型或數據模式，關系數據庫的數據模式是關系模式。關系數據庫需把ER圖或類圖描述的概念數據模型轉換為等價的關系模式及其約束。

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●邏輯設計結果①一組關聯的規范關系;②一系列經過結構化的業務規則;③數據庫存取的安全性設計。

●邏輯設計的工作①由概念數據模型導出關系模式；②規范化關系模式；③結構化業務規則；④數據庫存取安全性設計。

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2)由概念數據模型導出關系模式

(1)關系模式的含義關系模式的基本內容是一組關聯的關系。關系的一般形式：R(A1,A2,…,An)。其中，R為一個關系，Ai為關系的屬性。關系R也可以用一個二維表來表示，二維表的列為R的屬性Ai，行為元組。

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(2)ER圖轉換為關系模式

●轉換方法把ER圖中每一個實體或關系轉換為關系模式中的一個關系。例，書店圖書銷售的ER圖轉換為下圖所示的關系模式。▲把ER圖中“書目”、“上架圖書”、“架存圖書”、“待售圖書”、“售出圖書”和“職工”六個實體，轉換成為關系模式中的六個同名的關系；▲實體的屬性轉換成為關系模式中的同名關系的屬性。

▲“書號”是“上架圖書”、“架存圖書”、“待售圖書”和“售出圖書”個關系的關鍵屬性，同時又可通過這個屬性與“書目”建立起關聯關系。▲“上架圖書”、“待售圖書”和“售出圖書”中的“職工編號”屬性與“職工”建立了關聯的單向導航關系。2023/7/23

3)數據庫存取安全性設計●數據庫存取安全性設計的概念數據庫存取安全性設計是確定各個用戶組存取數據庫以及數據庫中的各種對象的各種權限的設計方案的工作。

數據庫對象包括:表、視圖、存儲過程等;

存取權限包括:選擇(Select)、插入(Insert)、修改(Update)、刪除(Delete)、執行(Execute)、引用(Reference)。如果以數據庫對象為列，而以各個角色為行，在交叉單元格中填入分配的各種權限(S,I,U,D,E,R)，則得到一個矩陣，稱之為安全矩陣。安全矩陣是安全性設計的結果，它是實現數據庫安全性的指導細則。2023/7/23

4.5.4物理設計

1)數據庫物理設計的概念數據庫物理設計是在已確定的邏輯數據庫結構基礎上，設計出在限定應用環境下，具有高效率、可實現的物理數據庫結構的過程。物理設計還應該考慮操作約束、數據庫性能和數據安全性等問題。物理設計首先需要考慮數據庫的物理環境，包括所選擇的DBMS、數據存取設備、存儲組織和存取方法，設備分布等因素。2023/7/23

2)物理設計的基本工作

(1)表設計

●表(Table)：是關系在DBMS中的描述形式，具有二維結構。表與關系是一一對應的，邏輯模型中的一個關系在DBMS中應該有一張對應的表。

●表設計：是將邏輯模型中的關系轉化成具體的DBMS中的表。表設計需要定義表名和表結構。表的名字一般就取關系的名字。表的結構需要確定一個表中的字段，包括每一個字段的名稱、類型、長度等。

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圖“書目”和“職工”表結構下圖是“書目”和“職工”兩個關系的表結構：2023/7/23

(2)約束設計①域完整性約束。要求屬性值必須在域中，并且根據語義確定屬性值能否為空(NULL)。②實體完整性約束。要求主鍵必須惟一，且主鍵不能為空。③參照完整性約束，也稱為引用完整性。要求外鍵要么空缺(NULL)，要么引用實際存在的主鍵。④一般性完整性約束。(3)．視圖設計

●視圖(View)：把一個用戶能夠訪問到的數據表集

合稱為一個視圖(View)。視圖是以一致和直觀的方式提供給用戶的數據形式。視圖以這種形式給用戶提供數據，一方面是為了滿足用戶對數據訪問的方便性、簡潔性需要，使數據在視圖中以更符合用戶的需要和喜好的形式來展現，另一方面是為了保證數據的一致性，不把數據表直接提供給最終用戶。2023/7/23

(4)安全性實現根據對安全性設計所創建的角色，對于每個角色關于每個數據庫對象賦予相應的權限，以保證數據的安全性。

(5)業務規則的實現業務規則主要由存儲過程和觸發器來實現。這部分內容比較復雜，是數據庫服務器端編程的核心。2023/7/232023/7/232023/7/232023/7/23設計關系數據庫，可采取以下步驟：1)為每個實體類型建立一張表。2)為每個表選擇一個主鍵。3)增加外部碼以表示一對多關系。4)建立幾個新表來表示多對多關系。5)定義參照完整性約束。6)評價模式質量，并進行必要的改進。7)為每個字段選擇適當的數據類型和取值范圍。2023/7/23總結:系統總體設計的目的和任務:

總體設計的基本目的就是回答“系統應該如何實現?”這個問題。總體設計又稱為概要設計或初步設計。通過這個階段的工作將劃分出組成系統的物理元素程序、文件、數據庫、人工過程和文檔等，但是每個物理元素仍然處于黑盒子級。這些黑盒子里的具體內容將在以后仔細設計。總體設計階段還有一項事情就是設計系統的結構,也就是要確定系統中每個程序是由哪些模塊組成的、以及這些模塊相互間的關系。2023/7/23總結(續):系統總體設計的基本任務:1.系統平臺設計

2.拓撲結構和計算模式設計

3.設計軟件系統結構(簡稱軟件結構)(1)采用某種設計方法，將一個復雜的系統按功能劃分成模塊

(2)確定每個模塊的功能

(3)確定模塊之間的調用關系；

(4)確定模塊之間的接口,即模塊之間傳遞的信息；

(5)評價模塊結構的質量。

4.數據結構及數據庫設計2023/7/23總結(續):關于系統總體設計文檔:

包括總體設計說明書、數據庫設計說明書、用戶手冊及系統初步測試計劃。(1)總體設計說明書：給出系統總體結構設計的結果，為系統的詳細設計提供基礎。(2)數據庫設計說明書：主要給出所使用的數據庫管理系統的簡介、數據庫的概念模型、邏輯設計和結果。(3)用戶手冊：對需求分析階段編寫的用戶手冊進行補充。(4)測試計劃：明確測試中應采用的策略、方案、預期的測試結果及測試的進度安排。2023/7/23總結(續):關于系統總體設計說明書:

總體設計說明書是總體設計階段結束時提交的技術文檔，它的主要內容如下:

(1)引言：編寫目的、背景、定義和參考資料。

(2)總體設計：需求規定、運行環境(平臺、拓撲結構、計算模式)、處理流程和軟件結構。

(3)接口設計：用戶接口、外部接口和內部接口。

(4)運行設計：運行模塊的組合、運行控制和運行時間。

(5)系統數據結構設計：邏輯結構設計、物理結構設計、數據結構與程序的關系。

(6)系統出錯處理設計：出錯信息、補救措施和系統恢復設計。4.6詳細設計

4.6.1用例設計

1．概述子系統可以跟蹤到分析包，分析包可以跟蹤到用例。因為一個子系統能夠完成它所跟蹤的用例的功能，所以詳細設計的第一項工作便是對子系統所跟蹤的用例進行設計。

用例設計包括兩個含義：

一是用例設計的工作，

二是描述用例設計的結果。圖子系統、分析包和用例的對應關系

分析思考：

1）用例：通過交互實現賦予用例的功能。

2）從系統角度來看，完成一次用例的功能，實現該用例所規定的交互操作，實際上是信息系統中若干個類中的對象，通過操作的執行和相互之間消息發送來實現用例的功能。

3）用例設計包括確定參與的設計類，繪制類圖，確定類對象之間的消息聯系等項工作。

2．用例設計的工作

1)確定設計類◆把用例分析確定的概念類作為初步設計類。

◆根據設計的需要，對初步設計類進行分解和調整，得出最終的設計類。

2)設計類圖確定反映各設計類之間的相互關系的簡化的設計類圖。

3)繪制順序圖通過順序圖來反映為了完成賦予用例的功能，各個對象之間的消息交互過程。

3．用例設計過程以“售書處理”為例，討論用例設計過程。

1)確定子系統和設計類

●確定子系統

“售書處理”用例被分解為3個節點上的8個子系統：

◆售書節點：“售書處理”、“開書單”和“出售圖書”三個子系統；

◆結算節點：“收書款”子系統；

◆數據庫服務器節點：“書目管理”、“架存圖書管理”、“售出圖書管理”和“職工管理”四個子系統。

●確定設計類

◆基礎：對“售書處理”用例提取了八個概念類：

圖“售書處理”的概念類

◆確定各子系統的設計類①“售書處理”子系統

“售書界面”、“產生待售圖書”和“待售圖書”三個設計類。售書界面待售圖書售書處理產生待售圖書

②“開書單”子系統

“開書單”和“打印進程”兩個設計類。

③“收書款”子系統“收款界面”和“收書款”兩個設計類。開書單打印進程開書單收書款收款界面收書款

④“出售圖書”子系統

“出售圖書界面”、“出售圖書”和“一致性檢查”三個設計類。出售圖書出售圖書一致性檢查出售圖書界面

⑤-⑧數據庫服務器節點

“書目”屬于“書目管理”子系統

“架存圖書”屬于“架存圖書管理”子系統

“售出圖書”屬于“售出圖書管理”子系統

“職工”屬于“職工管理”子系統。書目管理《通用子系統》架存圖書管理《通用子系統》售出圖書管理《通用子系統》職工管理《通用子系統》書目售出圖書架存圖書職工圖

“售書處理”用例設計類圖

2)分析用例設計類圖--售書處理”用例設計類圖

①在“售書處理”子系統中，“售書界面”類與“產生待售圖書”控制類之間存在關聯關系。當“售書界面”類接收一個要出售圖書的書號和冊數時，就給“產生待售圖書”類發送一個消息，啟動“產生待售圖書”類的“產生待售圖書對象”操作，產生一個待售圖書對象，記入“待售圖書”類中。②由“售書界面”類向“開書單”類發送消息。“開書單”類先啟動“生成書單”操作，從“待售圖書”類中取出本讀者的待售圖書信息，生成書單，然后調用“打印書單”操作，啟動“打印進程”在打印機上打印出書單。③讀者持書單到收款臺交款。收款員啟動“收款界面”輸入書單上的書單號，“收款界面”把書單號通過消息發給“收書款”類，該類從“待售圖書”類中取出該書單的圖書信息，并在界面上顯示書款金額，收款員接收讀者書款，并在“待售圖書”類的對應對象中把“交款標記”設為“T”。④付款之后，讀者又把書單拿回到售書員面前，“售書界面”類又進入“出售圖書”子系統中的“出售圖書界面”類，由該界面給售書員提供一個出售圖書信息界面。售書員輸入所出售圖書的書單號，然后啟動“出售圖書”類，由該類在“售出圖書”類中建立已售出圖書的對象，而從“待售圖書”類中把對應的對象刪除掉。“書目”類與“架存圖書”和“售出圖書”之間是泛化關系。

3)繪制順序圖分別繪制“產生待售圖書”、“開書單”、“收書款”和“出售圖書”四個子系統的順序圖。

(1)“產生待售圖書”的順序圖。“售書界面”接收售書員輸入的讀者所要購買圖書的書號和冊數，同時給該讀者產生一個書單號。(2)“開書單”的順序圖。售書員按售書界面上的“開書單”功能按鈕啟動開書單功能。“售書界面”對象給“開書單”子系統的“開書單”類的對象發送“打印書單”消息，同時把所要打印書單的“書單號”也一并發送過去。“開書單”對象接收到這個消息后，給“售書處理”子系統的“待售圖書”對象發送“取待售圖書信息”消息，取出對應書單號的所有待售圖書信息。“開書單”對象根據取到的信息生成書單，并啟動“打印進程”打印出書單。售書員把打印出來的三聯書單交給讀者，讓讀者上收款臺交書款。

(3)“收書款”的順序圖。收款員接收到讀者拿來的書單，按書單號交給“收款界面”對象，該對象接著給“收書款”對象發送“收書款”的消息。“收書款”對象接收到這個消息后，給“售書處理”子系統中的“待售圖書”對象發送消息，取出這個書單號的待售圖書信息，并把“待售圖書”對象中的交款標記設為“T”。付完款之后，收款員自己留存一聯書單，給另外兩聯書單上蓋章并交給讀者，收書款結束。

(4)“出售圖書”的順序圖。“出售圖書界面”對象接收售書員掃描進的書單號，給“出售圖書”對象發送“出售圖書”消息。“出售圖書”對象接收到這個消息后，從“待售圖書”類中取出該“書單號”的所有對象，并把這些對象從“待售圖書”類中刪除掉。然后給“架存圖書管理”子系統發送消息，修改架存圖書數量。最后通過“售出圖書管理”子系統在售出圖書數據表中記錄所售出的圖書數據。

(5)一致性檢查。“一致性檢查”的作用是檢查“待售圖書”類中所有無用的對象，并將其刪除掉。

4.6.2設計類的設計

●設計類與概念類的區別：

◆設計類是概念類的細化和分解。一個概念類對應

著一個或多個設計類。◆設計類需要反映系統的非功能性需求。◆設計類著眼于實現，必須考慮所有實現細節●設計類的設計工作：屬性設計、操作設計、關系設計、其它設計。

1．不同類型設計類的設計

1)邊界類的設計

●邊界類承擔著信息的輸入和輸出以及信息的界面組織等任務。

●邊界類設計涉及到人機工程、審美和操作方便性等方面的知識和要求。

●邊界類設計依賴于信息系統所采用的實現環境和設計語言。

●邊界類在可視化的設計語言中一般表現為：框架《Form》，窗口《Windows》，控件《Controls》

等形式。

2)實體類的設計●實體類一般需要數據庫技術實現。●采用對象數據庫最直接，關系數據庫最成熟。●系統中的一個實體類，與數據庫中的一個關系表相對應。3)控制類的設計根據以下需要來設置控制類：

●事務處理。在事務處理的關鍵環節和交匯點上設置控制類。如，“售書處理”中，“產生待售圖書”、“開書單”、“收書款”和“出售圖書”等。●性能要求。為了實現系統的效率、可靠性、安全性和適應性的要求，需要設置控制類。例如，“一致性檢查”就是為了正確性要求而設置的控制類。●分布處理。當處理被分布到不同的網絡節點上時，在各個節點上就需要設置單獨的控制類來實施