圖書館管理系統需求建模研究范文

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【摘要】

本文在對I框架和UML建模機制深入研究的基礎上，提出了一種全新的面向Agent的需求建模方法，并通過對圖書館管理系統應用實例的分析來驗證該方法在面向Agent系統建模中的可行性。

【關鍵詞】

需求工程；Agent；I框架；UML；AUML；圖書館管理系統

當前人們習慣地將軟件的需求工程劃分為早期和后期兩個階段，在早期階段主要是通過非形式化的的方式來實現整個系統的非功能性需求描述，詳細的功能性描述往往是在后期階段進行的。然而目前大多數需求建模技術都過度強調后期需求分析，忽略了早期需求分析，造成了整個軟件開發工作的失敗。基于此，本文在對I框架和UML建模機制深入研究的基礎上，提出了一種面向Agent的建模框架，即在早期和后期兩個階段，分別采用I框架模型和UML建模技術來對系統進行建模。同時，為了保證前后兩個階段的一致性，分別建立了相應的映射規則，實現了兩階段之間的平滑過渡。

1．Agent定義

Agent理論自誕生以來，被廣泛地應用于諸多不同領域，在軟件需求建模范疇，Agent經常被看成是對象的擴展。然目前學術界對Agent尚未有一個統一的定義，一般認為Agent系統應具備自主性、反應性、主動性、社會性四個基本屬性[1][2]。為了在I模型和擴展UML模型之間建立相應的映射規則，首先，本文認為Agent具有目標、能力、信念、資源、服務和行為規則六個方面的基本屬性。

2.基于I框架和擴展UML需求建模方法

2.1I框架的基本概念I框架[4]是由多倫多大學EricYU教授等人提出來的，是一種根據策略依賴關系及其原理來理解和重新設計業務處理過程的面向目標的需求建模方法。其基本概念包括三種，分別是行為者、意圖元素和意圖關系。通過對這三類概念的描述，建立系統策略依賴模型（StrategicDependencyModel,簡稱SD模型）和系統策略原理模型（StrategicRationaleModel，簡稱SR模型），將系統中的風險承擔者的意圖轉化成目標系統的功能需求和非功能需求。I框架基本元素的圖形化表示方式如圖1所示。

2.2基于I框架和擴展UML需求建模方法

2．2．1需求建模框架和需求建模過程需求建模是要明確系統的“what”和“why”方面的問題。本文將建模框架分成兩層考慮（如圖2所示），在早期需求獲取層，我們通過I框架對系統的組織背景、動機和基本原理進行宏觀上的描述。在后期需求說明層，我們通過UML來描述系統的功能需求和非功能需求。在此，通過將I框架和UML建模語言的有效結合，形成了更適合于面向Agent系統的建模框架。統一建模語言UML是一種非常成熟的后期需求建模工具，因此我們完全可以使用UML及其擴展機制來實現面向Agent的軟件建模，需求建模過程如圖3所示。

2．2．2建立系統用例模型和類模型本文分別建立了三條規則來實現從SR模型到用例模型的映射規則（如表1所示）和十條規則實現從I框架模型到類模型的映射。

3．實例分析

下面我們通過對圖書館管理系統應用實例的分析來驗證本文提出的基于I框架和擴展UML方法在面向Agent系統建模中的可行性。

3.1建立早期需求模型圖書館自動化管理系統最終目標是要實現圖書采訪、編目、流通、OPAC查詢、管理等等業務環節的自動化。圖書館主要的業務部門包括采編部（負責圖書的采訪和編目）、流通部（負責面向讀者的圖書借閱和歸還工作）、技術部（負責系統數據庫的管理和系統的維護等工作）。系統需要實現的功能可以概括成以下五個方面：（1）OPAC查詢功能（讀者可以通過網絡對借閱信息和館藏信息進行查詢）；（2）讀者能夠借閱和歸還圖書；（3）流通部處理讀者的借閱和歸還圖書的功能和權限；（4）系統管理員能夠實現書目信息的添加、修改和刪除（即采購與編目）；（5）系統管理員對讀者信息進行添加、修改、刪除等管理功能。

針對以上描述，我們在早期需求建模階段可以識別出四個主要行為者：讀者、流通部、圖書館管理系統、系統管理員。他們之間的策略依賴模型如圖4所示：如圖4所示，讀者角色要想通過網絡查詢書籍信息和自己的借閱信息，首先要登錄系統，因此讀者和圖書館管理系統存在三個任務依賴關系（登錄系統、查詢書目信息、查詢借閱信息）。讀者需要通過流通部圖書管理員的處理來實現借閱和歸還圖書的目標，因此，讀者與流通部之間存在任務依賴（借書、還書），同時，要想成功借閱圖書，依賴的是圖書館的圖書資源同時要保證所要借閱的圖書處于可借閱狀態，因此讀者與流通部之間存在軟目標依賴（圖書可借）和資源依賴（圖書資源）。而流通部與圖書館管理系統之間存在著任務依賴（登錄系統、更新庫存）和目標依賴（圖書流通）。書目信息的添加、修改和刪除與讀者信息添加、修改、刪除等業務功能統一概括為數據庫管理和維護，由系統管理員來完成。因此系統管理員與圖書館管理系統之間存在著軟目標依賴（可靠性、安全性）和目標依賴（數據庫管理）。我們通過I框架的策略依賴模型對圖書館管理系統各角色（圖書館管理系統、讀者、流通部和系統管理員）之間的依賴關系進行了描述，卻并沒有涉及到角色內部的意圖關系。要想對系統依賴原理作出更加詳細的描述需要借助策略原理模型來完成。I建模框架的策略原理模型由I節點和I鏈組成。在識別出系統的行為者和它們的目標后，我們就可以通過I鏈來分析這些目標是怎樣被滿足的。在對讀者、流通部、圖書館管理系統和系統管理員四個系統角色分別進行分析推理的基礎上，建立圖書館管理系統的策略原理模型。

如圖5所示，圖書館管理系統角色被細分為流通、書目、數據庫管理和讀者信息四個子角色。其中流通與書目之間存在著查詢書目和更新庫存兩個任務依賴；流通與讀者信息之間存在著更新借閱信息和查詢借閱信息兩個任務依賴；數據庫管理與書目之間存在著添加書目、刪除書目和修改書目三個任務依賴；數據庫管理與讀者信息之間存在著添加讀者信息、刪除讀者信息和修改讀者信息三個任務依賴。而對于流通部角色，其主要任務就是流通處理，流通處理任務又被分解為借書處理、還書處理和維護庫存三個子任務，通過任務分解關系來連接，其中借書處理是針對讀者的借書請求的響應操作，而對于還書處理任務，在作出響應之前，必須滿足軟目標（繳清超期罰款），通過方式-目的關系來連接。

3.2后期需求規格說明根據上文所建立的映射規則可得出系統用例圖，如圖6所示。繼建立了用例模型之后工作就是建立Agent類模型。基于本文對Agent的定義和從I框架模型到UML類模型的映射規則，建立Agent類模型，如圖7所示。如圖7所示，根據映射規則一，可以得到流通部、讀者、圖書館管理系統、系統管理員、讀者信息、書目、流通、數據庫管理八個Agent類；由映射規則二得出流通部類、讀者類、系統管理員類與圖書館管理系統類之間都存在著合作關系；由映射規則三得出讀者信息類、書目類、流通類、數據庫管理類與圖書館管理系統類之間都存在著聚合關系；由映射規則四，角色之間的任務依賴體映射為被依賴Agent類的一個公有方法，定義了每個Agent類的能力（capability），如書目類的查詢書目、更新庫存、添加書目、刪除書目和修改書目；由映射規則五得到每個Agent完成任務需要的動作（action），如流通部類的流通處理、借書處理等動作；根據映射規則六和規則七得到Agent的目標（goal），即目標依賴的依賴體；由規則八和規則九得到Agent的軟目標（softgoal），即軟目標依賴的依賴體；最后由規則十資源依賴體映射為類圖中的實體類，得到圖書資源類。另外，每個類圖中添加了belief和behaviorrule兩個默認屬性，用于表示Agent的信念和行為規則。

作者：羅偉 曹路舟 單位：黃山學院圖書館 池州職業技術學院信息技術系