原地名北京
原發行號200206
原頁碼為4 ~ 6
分類號G9
圖書館學、情報學和情報工作。
復制周期號200301
基於UML的高校圖書館管理系統
UML在數字圖書館中的應用
金楊熠總營
(上海交通大學信息科學與技術研究所，上海200030，中國)
作者金毅/楊宗英
作者簡介金毅，楊宗英，上海交通大學信息科學技術研究所，上海200030。
數字圖書館的研究方興未艾。目前，它正處於從傳統圖書館向數字圖書館過渡的階段。在轉型過程中，需要應用和整合最新的信息技術，實現網絡信息資源的最有效利用和享用。傳統的系統分析和設計方法很難保證開發的效率和質量。將UML應用到數字圖書館的建設中，可以加快開發過程，提高代碼質量，支持動態的業務需求，並且可以方便地整合現有的傳統圖書館信息資源。這是UML壹個很有前途的應用方向。
抽象主題的實踐研究
數字圖書館的研究正在蓬勃發展。現在傳統圖書館正在向數字圖書館轉變，這就需要應用和整合最新的信息技術，最大限度地利用和共享網絡信息資源。傳統的系統分析和設計方法不能保證效率和質量。使用UML開發數字圖書館可以加快開發過程，提高代碼質量，支持動態需求，易於整合傳統資源。這是UML有希望的應用領域。
關鍵詞:UML/數字圖書館
UML/數字圖書館
上導軌軸承
分類號G250.76
1簡介
隨著信息技術的快速發展和基於Internet的網絡應用的日益普及，傳統圖書館正在向自動化、網絡化和電子化方向發展，這是網絡信息資源開發和研究的熱點。數字圖書館的建設涉及到信息資源數字化、多媒體數據庫、分布式網絡、信息管理體系結構等諸多問題。它需要有效地整合和應用最新的信息技術。如何有效地把握和組織宏觀並將其應用於數字圖書館的開發和建設，是數字圖書館研究的重點。Uml(統壹建模語言)是繪制系統藍圖的標準化語言，可以為復雜系統建立可視化的系統模型。目前，它已經被OMG(對象管理組織)接受，得到了微軟、惠普、IBM、Oracle等眾多著名計算機廠商的支持。，並在國際上得到廣泛應用。數字圖書館的開發建設是壹項復雜的軟件工程，需要集成不同的操作系統、數據庫和應用軟件，不同層次的用戶和管理員眾多，要滿足圖書館從書目查詢、普通和電子書刊借閱到提供網上信息服務和資源享用的需求。傳統的系統開發和集成分析設計方法很難保證效率和質量。UML的特點和數字圖書館的需求決定了UML在數字圖書館中應該有很好的應用前景。
1.1數字圖書館的基本特征和模式
數字圖書館組織壹系列平臺無關的、面向對象的、分布式的數字信息資源並提供相關服務，應具備以下特征[2] [4]:
(1)數字圖書館擁有海量的數字資源，其信息計量單位不再是KB或MB，而是GB、TB甚至PB。數字資源屬於各種媒體(如文本、圖像、音頻、視頻、虛擬空間等。)並具有多種存儲和壓縮格式。
(2)數字資源不是孤立的，而是相互聯系的、動態的。數字圖書館是數字資源的統壹，這些數字資源通過壹定的關聯，可以通過特定的協議和訪問方式被發現和訪問。
(3)數字圖書館必須為用戶提供統壹的訪問方式，使用戶能夠透明、便捷地獲取自己需要的信息，而不必關心信息的具體位置。數字資源的檢索應具有智能性和交互性，對全文、多媒體信息和多語種信息的檢索能達到良好的查全率和查準率。
(4)數字圖書館建立在異構平臺上，具有分布式和開放的信息結構。高速可靠的網絡環境是其運行的基礎。它突破了時間和空間的限制，讓用戶可以隨時隨地獲取自己需要的信息。在此基礎上，提供的導航和個性化服務使服務內容更加多樣，服務方式更加廣泛，是對傳統圖書館服務功能的突破。
數字圖書館的模式可以用圖1來簡單說明。用戶通過網絡和通信系統連接到數字圖書館的咨詢系統。通過這個統壹的訪問接口，用戶可以透明地獲取各種信息資源。
附圖
圖1數字圖書館模式
1.2 UML的概述和特點
UML是壹種用於繪制系統藍圖的標準化語言，它可以可視化、解釋和構造大型復雜系統的各種組件的系統模型，並建立各種所需的文檔。UML通過用例圖、靜態結構圖(對象類圖、對象圖、組件圖、配置圖)和動態行為圖(順序圖、協作圖、狀態圖、活動圖)三種圖來建立系統模型，可以從不同的抽象角度對系統進行可視化。UML具有以下特征[1]:
(1)面向對象。UML支持面向對象技術的主要概念，提供了壹些基本的模型元素和方法，能夠簡潔明了地表達面向對象的各種概念。
(2)形象化，具有較強的表達能力。UML的模型圖可以清晰地表示系統的邏輯模型和實現模型，可以用來對各種復雜系統進行建模。
(3)獨立性和過程性。UML是壹種系統建模語言，獨立於開發過程。
(4)獨立於編程語言。UML建立的軟件系統模型，可以用Java、VC++、Smalltalk等任何面向對象的編程來實現。
(5)易於掌握和使用。UML圖形結構清晰，建模簡潔，易於掌握和使用。
使用UML分析和設計系統可以加快開發過程，提高代碼質量，支持動態的業務需求。UML適用於各種系統開發，可以促進軟件復用，方便地集成現有系統，有效地應對開發中的各種風險。
UML在數字圖書館中的應用
UML是壹種建模語言，是系統開發的組成部分，關於開發過程的概念沒有定義和符號。UML的創始人Booch、Jacobson和Rumbaugh在Rational公司的支持下，綜合了各種系統開發過程的優點，提出了壹種新的面向對象的開發過程，稱為RationalUnified Process，RUP)。RUP流程的核心工作流程包括:業務建模、需求分析、系統分析與設計、實施、測試和系統配置。下面通過UML分析和構建數字圖書館模型，並結合Rational統壹過程進行描述。圖形由Rational Rose工具軟件繪制。
2.1數字圖書館的業務建模與需求分析
業務建模和需求分析的目的是對數字圖書館進行評估，收集和分析系統的需求，了解系統要解決的問題，充分考慮系統的實用性。結果可以用壹個用例模型來表達(圖2)，其中的參與者代表與系統交互的外部單元，包括用戶、圖書館工作人員和外部信息源；用例是對系統需求的描述，表達系統提供的功能和服務，包括采購子系統、編目子系統和流通子系統。對於數字圖書館來說，流通子系統還要考慮到普通書刊流通和電子書刊流通的區別。電子書刊是指內容為數字格式，以電子方式發行，由計算機閱讀和存儲，能夠實現普通書刊不具備的全文檢索、頁面註釋、摘要、字體縮放等功能的電子圖書。用戶可以隨時隨地在線借閱和歸還圖書，這是數字圖書館服務功能的重要組成部分，是傳統圖書館服務功能的延伸。關鍵是流通子系統必須能夠同時保護和控制電子書刊的版權和可以借閱的用戶數量。
附圖
圖2數字圖書館的用例模型
圖2中模型元素之間的實線表示它們之間存在關聯關系，而帶空心箭頭的實心箭頭線表示存在泛化關系。有兩種情況，壹種是壹般與特殊的關系，比如“流通子系統”與“壹般圖書流通”、“電子圖書流通”的關系；另壹種是使用關聯，即壹個模型元素需要使用另壹個模型元素，箭頭線標有< < use > >。例如，流通子系統需要使用編目子系統生成的書目數據。圖2是數字圖書館系統層的用例模型，只包含最基本的用例模型，是系統的高層抽象。在開發過程中，隨著對系統理解的深入，用例模型可以自上而下的細化，演化成更詳細的用例模型。
2.2數字圖書館系統分析與設計
系統分析和設計是研究要采用的實現環境和系統結構，其結果是壹個對象模型，即設計模型，它包含了用例的實現，可以顯示對象之間如何相互通信和操作，以實現用例流。系統的靜態結構可以用對象類圖、對象圖、組件圖和配置圖來描述。系統的動態行為可以用序列圖、協調圖、狀態圖和活動圖來描述。這些圖表和支持文檔壹起構成了壹個完整的設計模型。
(1)靜態結構的分析與設計
數字圖書館擁有大量的數字信息資源，這些資源是多媒體、多格式的，並且相互關聯。其數據量大，信息長度不確定，非結構化信息和結構化信息並存。傳統的數據庫和信息管理系統在數據模型、系統結構和用戶界面上難以管理和操作這些數字信息資源，這就決定了數字圖書館必須采用面向對象的方法建立數據模型和管理模型，建立面向對象的數據庫，實現面向對象的信息管理系統。利用UML對基於面向對象的數字圖書館系統進行分析和設計，可以從開發的第壹步就掌握數字圖書館信息資源的特點，為下壹步的具體實現打下良好的基礎。在為數字圖書館系統建立模型時，需要處理大量的模型元素，如對象類、接口、組件、節點、圖等。，它可以將語義相似的模型元素組織在壹起。這是UML的包，它從更高的層次組織和管理數字圖書館的系統模型。
在詳細設計階段，可以從實現的角度進壹步細化包圖中的所有類和對象，並繪制具體的對象類圖和對象圖。圖3是數字圖書館系統的封裝圖。虛線箭頭線說明了包之間的依賴性。比如“循環”包依賴於“數據庫”包，要使用“數據庫”包中的類和數據。帶空心箭頭的實線箭頭線表示包與包之間的泛化關系，這裏是壹般與特殊的關系，例如編目包、圖書館編目包、聯合編目包之間存在泛化關系。
附圖
圖3數字圖書館系統封裝圖
(2)動態結構的分析與設計
數字圖書館提供的各種服務都是基於分布式、開放的信息結構，依靠高速、可靠的網絡環境來完成。每個服務可以看作壹個事件流，由幾個相關對象的交互和協作完成。該系統中的協作關系和過程行為可以通過繪制序列圖和協作圖來觀察和理解。
壹個對象在存在過程中所經歷的狀態序列，對於把握對象的行為和狀態轉換非常重要。我們可以通過狀態圖了解壹個對象的歷史，導致壹個狀態轉移到另壹個狀態的事件，以及狀態轉移導致的動作。
此外，為了描述工作流和並發處理行為，活動圖也可以用來表達從壹個活動到另壹個活動的控制流。
序列圖和協作圖適合描述多個對象的協作行為，而狀態圖適合描述壹個對象跨多個用例的行為。狀態圖和活動圖的區別在於，狀態圖描述的是對象類響應事件的外部行為，而活動圖描述的是對象類響應內部處理的行為。
附圖
圖4數字圖書館電子書刊流通服務順序圖
圖4是電子書刊流通服務的序列圖示例，用於說明數字圖書館的基本電子書刊流通服務。用戶登錄流通子系統的用戶界面，經用戶驗證後，向流通子系統的電子書流通模塊提交服務請求。電子書需要進行版權和份數驗證，以確保同壹時間只允許壹個用戶借閱或閱讀每本電子書。比如妳買了五本電子書，五個用戶可以同時借閱或閱讀該書，妳必須能夠控制用戶任意復制和印刷電子書，以保護電子書出版商的合法權益。然後就可以完成借、還、訂、續等流通服務，最後退出。
通過序列圖，我們可以清楚地看到用戶之間按時間順序的消息交換，流通子系統和電子書流通模塊的用戶界面，非常有利於把握系統的控制流程、順序行為和交互行為。分布式和網絡環境下建立的數字圖書館的事件流和控制流非常復雜，需要自上而下逐級分解，用幾個能反映動態結構的圖來分析和解釋。
2.3數字圖書館的實施、測試和系統配置
經過系統分析和設計，可以根據設計模型在特定環境下實現系統，生成系統源代碼、可執行程序和相應的軟件文檔，建立可執行系統。然後需要對系統進行測試和調試，以確保系統滿足預定的要求，並獲得無錯誤的系統實現。測試結果將證實完整的系統可以真正使用。最後，系統配置的任務是在真實的運行環境下對系統進行配置和調試，解決系統正式使用前可能存在的任何問題。
3摘要
數字圖書館的發展方興未艾。目前，它正處於從傳統圖書館向數字圖書館過渡的階段。在轉型過程中，需要應用和整合最新的信息技術，實現網絡信息資源的最有效利用和享用。傳統的系統分析和設計方法難以保證效率和質量。將UML應用到數字圖書館建設中，可以加快開發過程，提高代碼質量，支持動態的業務需求，並且可以方便地整合現有的傳統圖書館信息資源。這是UML壹個很有前途的應用方向。
參考
張龍。UML與系統分析和設計。人民郵電出版社，2001。
[2]鄭巧英。楊宗英。圖書館自動化的新理論:信息管理自動化。上海交通大學出版社，1998。
[3]鄭巧英。數字圖書館的壹種模式--網絡圖書館。現代圖書館與信息技術，2000，(2)
[4]陳穎。UML多視圖建模機制的應用研究。北京理工大學學報. 2001，(2)
俞勝峰。數字圖書館關鍵技術研究。中國科學技術情報學會學報，1999，(12)