【文章內容簡介】 個最恰當?shù)南到y(tǒng)架構。第三步：找出待開發(fā)系統(tǒng)領域的類，第一次可以找主要的類；并定義個各類的主要職責和各類之間的關系，創(chuàng)建UML中的類圖來表示；將類分為邊界類、控制類和實體類這三種類，并為實體類之間的關系創(chuàng)建一個類圖，以便為以后的數(shù)據(jù)庫設計打下基礎。第四步：編寫整個項目全部迭代計劃(只此一次)，每個迭代周期為1周～2周，迭代周期必應該過長。選擇要進行迭代開發(fā)的用例，這些用例的開發(fā)周期不能超過迭代周期。迭代應該注意：迭代計劃內容應該包括迭代目標、人員安排、迭代時間表、存在的風險、可交付的迭代結果；每個迭代期間按照需求，分析，設計，實現(xiàn)和測試來進行管理。第五步：將要開發(fā)用例所應有的功能和類結合起來，即用類的對象來表示用力所具有的功能；創(chuàng)建UML中的序列圖或者協(xié)作圖來表示；通過討論驗證修改序列圖/協(xié)作圖。第六步：如果某個類的對象，具有一些非常重要的狀態(tài)，則為該類創(chuàng)建狀態(tài)圖，狀態(tài)圖中的事件,動作和行為最后會轉化成相應類的操作。第七步：在設計的層次上加強上面兩個步驟中確定的序列圖/協(xié)作圖和狀態(tài)圖，討論是否還有別的操作和類所需訪問的數(shù)據(jù)，定義實體類的屬性，并開始進行數(shù)據(jù)庫的設計。第八步：根據(jù)上面的工作，對類圖進行細化與更新，在實體類不斷精化的基礎上，完成數(shù)據(jù)庫的設計。第九步：對當前迭代的用例進行編碼。根據(jù)所確定的UML模型，將設計階段所確定的類圖和定義的類，轉換成實際開發(fā)工具中所支持的類，并編寫代碼完成各個類的函數(shù)實現(xiàn)，在編寫代碼的過程中，可以對設計模型中的缺陷與不足進行相應的修改；創(chuàng)建系統(tǒng)的實現(xiàn)模型，可以使用組件圖和配之圖來表示。如果有條件，在編碼的時候，進行成對編程，提高代碼的質量。第十步：對當前的迭代進行測試，看系統(tǒng)是否完成了用例所描述的所有功能。按照RUP的要求，系統(tǒng)的功能性需求描述工具主要是用例（Use Case），即將系統(tǒng)的功能性需求分解到每一個系統(tǒng)用例。RUP模式的最大優(yōu)點是按照角色（Actor）識別用例（Use Case）的方法，該方法可以較為直觀地建立起系統(tǒng)的架構，通過反復識別，避免需求中的漏項。為了清晰地描述系統(tǒng)用例的層次結構，可以采用將系統(tǒng)用例分為不同的包，每一個包表示一組相關的系統(tǒng)用例。為了清晰起見，本系統(tǒng)引入了包圖來將不同的功能用例進行分類，每個包圖作一個子系統(tǒng)，如圖23所示。從功能上看，淄博職業(yè)學院排課系統(tǒng)可以分為五個子系統(tǒng)：用戶管理、數(shù)據(jù)錄入、自動排課、查詢課表、報表輸出。 圖23 系統(tǒng)功能包圖在每個包中，通過用例圖來描述系統(tǒng)的參與者（Actor）和系統(tǒng)的用例（Use Case），每一個用例通過用例活動圖進行詳細的描述。在項目開始階段，需求不是非常全面，但是，其需求的中心內容仍然是上面幾點，在通過對需求的分析，我們確立了如下幾個非常重要的用例：用戶管理、基礎數(shù)據(jù)錄入、自動排課、課表調整、課表輸出等。根據(jù)這些主要用例，在項目的初始階段，為排課管理系統(tǒng)確定了初始用例模型，描述了排課管理系統(tǒng)應該完成的功能，即從用戶的角度看，系統(tǒng)應該具有哪些功能。初始用例模型如圖24所示。 圖24 排課管理初始用例上面所列出的用例模型，基本上描述了排課系統(tǒng)的主要的功能，將這些基本功能實現(xiàn)，就形成了一個簡單的排課管理系統(tǒng)。在項目開發(fā)的第一次迭代開發(fā)中，就是以上面確定的系統(tǒng)原型為基礎的，這也確定了系統(tǒng)排課管理系統(tǒng)的初始架構。在排課管理系統(tǒng)以后的迭代開發(fā)中，都是在該模型的基礎上進行擴展的。通過幾次迭代，在新的需求的增加下和對系統(tǒng)的進一步理解，逐步完善了排課管理系統(tǒng)的用例模型，下面給出的用例圖（圖25）是當前排課系統(tǒng)的最新的用例模型。圖25 排課管理用例圖 這里給出的用例模型是當前迭代中進行的，并不表示該模型是最優(yōu)最全的，模型會隨著迭代開發(fā)的不斷深入而不斷優(yōu)化和完善。在對排課系統(tǒng)的用例描述中，我們通過UML中的活動圖來表示。例如：為了說明如何使用活動圖來表示一個用例的行為，這里給出“自動排課”用例的活動圖（如圖26所示）。自動排課活動圖詳細地描述了自動排課用例在實際的執(zhí)行的時候，它應該有哪些步驟，包括了它成功之行得到用戶期望的結果和不成功執(zhí)行所走的步驟。在使用活動圖對自動排課用例進行描述的步驟中，有些活動可能需要優(yōu)化，包括增加一些活動或者合并一些步驟，這些都會隨著迭代開發(fā)的不斷進行而進行優(yōu)化。當然，對用例的描述也可以使用用例說明文檔來表示。圖26 自動排課活動圖非功能性需求規(guī)定了系統(tǒng)必須滿足的服務水平、系統(tǒng)非運行時間的屬性以及系統(tǒng)必須遵守的約束。非功能性需求雖然不直接影響系統(tǒng)功能，但在用戶和系統(tǒng)支持人員對該信息系統(tǒng)的認可方面具有很大的影響。非功能性需求主要包括系統(tǒng)的約束與假設條件，系統(tǒng)的可用性、可靠性、性能、擴展性、可支持性、系統(tǒng)接口。在本系統(tǒng)中，為了保證非功能性需求的準確性和可測試性，主要采用了量化的指標要求來描述。例如對于系統(tǒng)的可用性要求，一般只需要采用非量化的指標描述即可，例如可以描述為“要求系統(tǒng)采用簡潔、友好的人機界面使用戶能夠方便、快捷地應用系統(tǒng)進行業(yè)務處理；同時提供豐富、便捷的輔助功能，提高業(yè)務處理效率”。由于淄博職業(yè)學院使用系統(tǒng)的人員信息化水平差別很大，必須保證對業(yè)務比較熟悉的用戶經(jīng)過短時間培訓后即可熟練地應用本系統(tǒng)，因此在本系統(tǒng)中對于可用性的要求則采用了用戶培訓時間這樣一個量化的指標來規(guī)定，即只有在規(guī)定的培訓時間內相應的用戶可以掌握系統(tǒng)的操作，系統(tǒng)的可用性才能滿足要求。具體的系統(tǒng)可用性要求如表21所示。用戶職責系統(tǒng)功能培訓時間教師用戶使用本系統(tǒng)提供的業(yè)務處理功能完成業(yè)務處理提供便捷的課表查詢處理功能2~8小時教務管理人員使用本系統(tǒng)進行自動排課管理，并對排課后數(shù)據(jù)處理提供豐富、靈活的自動排課功能和便捷的查詢功能8~12小時系統(tǒng)管理員進行系統(tǒng)設置和維護提供方便的用戶/角色/權限管理工具、系統(tǒng)設置工具、系統(tǒng)備份/恢復工具12~20小時表21 系統(tǒng)可用性要求指標系統(tǒng)的可靠性包括系統(tǒng)的故障率、可恢復性和可維護性，具體形成如表22所示的技術指標要求。指 標要 求平均故障率故障發(fā)生頻率不高于1次/月。故障可恢復性擁有備份機制，并提供方便的系統(tǒng)備份恢復工具，保障在24小時內恢復系統(tǒng)環(huán)境。可維護性提供方便地系統(tǒng)管理工具，供系統(tǒng)管理員進行系統(tǒng)設置和管理。提供方便的系統(tǒng)備份/恢復工具，供管理員對系統(tǒng)進行定期備份和在發(fā)生故障時恢復系統(tǒng)。表22 系統(tǒng)可靠性要求指標第3章 系統(tǒng)構架設計淄博職業(yè)學院排課系統(tǒng)是一個用戶管理、基礎信息錄入、自動排課、課表查詢等業(yè)務的管理信息系統(tǒng)。系統(tǒng)架構必須從各個方面滿足實際需求，這是架構的設計目標。同時在設計與開發(fā)的過程中嚴格遵守架構的特殊約束，從而保證可以實現(xiàn)架構設計的目標。系統(tǒng)架構設計的目標包括安全目標、保密目標、最大化的重用、簡潔、靈活等方面的規(guī)定。安全目標。架構從管理安全、系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全三個方面來具體考慮和保障系統(tǒng)安全。管理安全是指建立相應的安全管理制度，最終決定是否安全是人來決定的。系統(tǒng)安全從網(wǎng)絡、硬件、系統(tǒng)軟件、應用軟件方面考慮如何加強整個系統(tǒng)的安全性。數(shù)據(jù)安全是指企業(yè)數(shù)據(jù)的安全，包括備份策略、加密等。保密目標。對于校園內重要的數(shù)據(jù)實行單獨保存，對排課系統(tǒng)設計安全級別，對于需要在校園網(wǎng)上傳輸?shù)闹匾獢?shù)據(jù)，需要加密處理， 最大化的重用。重用是減少冗余的一個有效的途徑，包括組件級別的重用。組件的實現(xiàn)通常會應用一種或幾種設計模式，這些模式與組件的結合使用大大提升了架構的質量。簡潔。把復雜問題簡單化是架構設計的一個重要的目標，明確類以及類之間的職責關系?？煽啃?。根據(jù)非功能需求對可靠性的要求來設計，提高系統(tǒng)的可靠性，增強容錯處理能力?？蓴U展性。系統(tǒng)在設計時，充分考慮未來高職院校排課業(yè)務的變化、組織架構的變化、業(yè)務流程的變化等，將因業(yè)務或者需求的變更帶來的系統(tǒng)升級和改造工作，降低到最小的開發(fā)量。任何一個系統(tǒng)都不是可以任意設計的，都有一定的約束和限制條件。本系統(tǒng)為了實現(xiàn)架構的目標，遵循RUP軟件開發(fā)過程，實行全程的質量控制，因此在設計策略方面要采用面向對象的分析和設計方法，RUP作為軟件開發(fā)過程，UML作為建模語言，在技術規(guī)范方面要建立必要的設計和開發(fā)規(guī)范。排課系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)，包括教師信息、班級信息、科目信息、設備信息等，目前我院的這些基礎信息都分在各部門的微機或部門局域網(wǎng)的服務器上，在校園網(wǎng)建立起來以后，為了實現(xiàn)基礎信息的全院共享，必須將數(shù)據(jù)集中存放，統(tǒng)一管理。因此在系統(tǒng)設計時要達到如下要求：l 系統(tǒng)軟件運行應該速度快、穩(wěn)定、可靠，同時還有具有一定的安全性； l 系統(tǒng)軟件操作上應簡單、方便，界面簡潔明了、美觀；l 排課活動包括很多具有前后時間相關性，相互制約的步驟，各步驟之間層次分明，功能劃分清晰，又相對獨立；l 系統(tǒng)軟件應能支持多用戶訪問、數(shù)據(jù)共享；l 系統(tǒng)軟件在結構上應具有很好的可擴展性，便于將來的功能擴展和維護；l 數(shù)據(jù)計算準確無誤，精確度符合業(yè)務的需要。l 系統(tǒng)提供一些靈活、通用的、便于維護的工具。根據(jù)系統(tǒng)設計的具體要求，我們構建了系統(tǒng)的總體框架如圖31所示。排課系統(tǒng)是由五個子系統(tǒng)和一個系統(tǒng)運行平臺組成。其中系統(tǒng)運行平臺提供其他各個子系統(tǒng)的一個運行平臺與框架，是系統(tǒng)的主窗體，其他各個子系統(tǒng)最終都設計成一個DLL，每個子系統(tǒng)的運行都必須在從系統(tǒng)運行上進行動態(tài)加載。排課系統(tǒng)的這種結構，具有如下優(yōu)點：l 為以后子系統(tǒng)的增加和整個系統(tǒng)的擴展提供了極大的便利，要增加的子系統(tǒng)只要開發(fā)為一個DLL,然后從系統(tǒng)運行平臺上加載即可實現(xiàn)排課系統(tǒng)的擴展。l 系統(tǒng)運行平臺與任何一個子系統(tǒng)的組合可以方便構成一個系統(tǒng)。系統(tǒng)運行平臺主要提供用戶登錄、與數(shù)據(jù)庫服務器的連接、子系統(tǒng)的更新以及提供其他各個子系統(tǒng)的運行環(huán)境。系統(tǒng)運行平臺是一個可執(zhí)行程序，任何一個子系統(tǒng)都不能跨越它進行啟動操作。 圖31 排課系統(tǒng)總體框架在對當前高職院校需求的充分分析以及對未來可能需求的分析基礎之上，確立了系統(tǒng)功能構架（如圖32）。計算機自動排課系統(tǒng)錄入管理查詢管理排課管理報表管理用戶管理教師信息教室信息時間信息教師課表班級課表自動排課手工調課總課表教務員用戶教師用戶系統(tǒng)用戶教師課表班級課表總課表圖32 排課系統(tǒng)的功能構架本系統(tǒng)包括基礎信息錄入子系統(tǒng)、自動排課子系統(tǒng)、查詢子系統(tǒng)、報表輸出子系統(tǒng)和用戶管理子系統(tǒng)，各個子系統(tǒng)的主要功能為:基礎信息錄入子系統(tǒng) 實現(xiàn)基礎數(shù)據(jù)的增加、修改、刪除功能以及對庫中所有數(shù)據(jù)進行瀏覽的功能。這些基礎數(shù)據(jù)包括教學區(qū)、教室、院系、專業(yè)、教研室、班級、教師、課程等基本信息，另外還包括編排課表所需要的參數(shù)信息、教學信息等附加信息。為了保證數(shù)據(jù)庫的安全，系統(tǒng)中只為系統(tǒng)管理員和操作人員賦予了操作權限，而普通用戶則沒有操作該模塊的權限。自動排課子系統(tǒng) 根據(jù)錄入的基礎信息進行有效科學地綜合統(tǒng)計，分析各項數(shù)據(jù)，然后按照所設計的排課算法編排出科學合理的課程表。 查詢子系統(tǒng) 完成用戶提出的各種查詢。包括按班級、教師、教室、課程、時間、總教室等條件進行的查詢。 報表輸出子系統(tǒng) 利用排課算法編排出的結果，重新組織數(shù)據(jù)，輸出用戶所需的各種形式的、復雜的報表。包括單班課表、總課表、單教室占用表、總教室占用表、教師上課信息、教學任務統(tǒng)計表以及開課目錄表等。 用戶管理子系統(tǒng)實現(xiàn)對用戶及其權限的管理。為了確保數(shù)據(jù)庫的安全，為不同的用戶提供不同的操作權限。權限不同的用戶對數(shù)據(jù)庫的操作范圍不同，對于一些權限低的用戶，甚至不給予處理數(shù)據(jù)庫的權力。本系統(tǒng)采用技術比較成熟的C/S技術構架，該模式功能強大，開發(fā)工作量小，對服務器要求低。排課系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)，各種很多原始數(shù)據(jù)分布在校園網(wǎng)上不同系部、不同部門的計算機或服務器上，數(shù)據(jù)處理起來比較復雜，為了排課系統(tǒng)面向多層次的用戶服務，采用基于C/S結構的分布式數(shù)據(jù)庫的體系結構比較合適。這種結構的數(shù)據(jù)處理并不像通常在基于小型機或基于主機的計算機系統(tǒng)(終端方式)中那樣在單個的計算機上發(fā)生，而是把程序的不同部分在多臺計算機上同時運行。淄博職業(yè)學院計算機自動排課系統(tǒng)是一個基于校園網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫應用的系統(tǒng)，該系統(tǒng)有3個節(jié)點，分別是系統(tǒng)服務器、數(shù)據(jù)庫服務器和客戶端PC。系統(tǒng)服務器為系統(tǒng)提供了大部分的服務，如錄入基礎信息、自動排課、生成課表等；數(shù)據(jù)庫服務器保存系統(tǒng)中所有持久數(shù)據(jù)；客戶端PC可以通過校園網(wǎng)進行訪問排課系統(tǒng)生成的排課信息。三者之間通過校園網(wǎng)相連。系統(tǒng)配置圖如33所示。圖33系統(tǒng)配置圖信息系統(tǒng)的安全包括多個方面，例如信息的存儲、傳輸、訪問等都屬于信息系統(tǒng)安全的范疇。從理論上講，系統(tǒng)安全僅指相對安全，并非絕對的安全，因此，任何系統(tǒng)都只能是在成本、效益等約束條件下進行相對安全設計。由于信息系統(tǒng)是分層次的，因此系統(tǒng)的安全也要分層設計。本系統(tǒng)采用的安全手段如表31所示。系統(tǒng)層次涵蓋內容安全手段物理層硬件、網(wǎng)絡拓撲、傳輸介質、環(huán)境防硬件損壞、塵、雷、火、盜、抗干擾等系統(tǒng)層操作系統(tǒng)補丁、訪問控制、信息加密等網(wǎng)絡層邏輯拓撲、通訊協(xié)議防火墻、IDS等應用層通用應用程序漏洞掃描、殺毒等管理層管理制度、人員技術、素質網(wǎng)絡資源管理、培訓、制度、責任、考核表31 信息系統(tǒng)安全層次物理層主要是對系統(tǒng)的硬件進行安全保護。如系統(tǒng)所處的物理環(huán)境要防雷擊、防灰塵等。同時也要對傳輸介質介質進行相應的保護，如防盜。系統(tǒng)層主要是針對操作系統(tǒng)的保護。如給系統(tǒng)打補丁，定期升級，對重要的信息進行加密處理，實現(xiàn)信息在數(shù)據(jù)鏈路上的安全。在網(wǎng)絡層采用防火墻設備進行安全防范。防火墻在總公司內網(wǎng)與外網(wǎng)間執(zhí)行一定的安全策略。一個有效的防火墻應該能夠確保：所有從因特網(wǎng)流入或流向因特網(wǎng)的信息都將經(jīng)過防火墻；所有流經(jīng)