6-1 數據庫應用系統(tǒng)開發(fā)過程

1、第6章 MIS系統(tǒng)設計與實踐 第1講 數據庫應用系統(tǒng)開發(fā)過程,數據庫工程概述 項目視圖與范圍 需求分析和需求定義 數據庫設計 軟件體系結構設計 詳細設計和編碼實現 測試 發(fā)布和實施 快速原型技術的應用,6.1 數據庫工程概述,數據庫應用系統(tǒng)的開發(fā)是一項復雜的軟件工程，但又有其自身的一些特點，因此，特稱為“數據庫工程”。 數據庫工程按其內容可分為兩個部分 數據庫的設計實現。數據庫的設計實現是開發(fā)數據庫應用系統(tǒng)的核心工作 應用程序的設計實現。應用程序設計實現本身也是一項軟件工程，但與數據庫的設計實現緊密相關。 數據庫應用系統(tǒng)從開始規(guī)劃、分析、設計、實現、測試、運行、維護到系統(tǒng)退役的整個過程稱為數據

2、庫應用系統(tǒng)的生存期,6.1 數據庫工程概述,數據庫工程主要包括以下步驟或開發(fā)階段： 規(guī)劃階段，建立項目視圖與范圍 需求分析和需求定義 數據庫概念結構設計 數據庫邏輯結構設計 在DBMS中實施數據庫邏輯結構和物理結構設計 應用程序的概要設計 應用程序的詳細設計和編碼實現 數據庫、應用程序和系統(tǒng)集成測試 設計數據庫的索引等物理結構 制作應用程序安裝程序 規(guī)劃整個數據庫應用系統(tǒng)在用戶環(huán)境中的實施方案 制訂數據庫應用系統(tǒng)的常規(guī)維護活動計劃,6.2 項目視圖與范圍6.2.1 項目視圖和范圍的概念和用途,項目視圖可以把項目參與者（開發(fā)者和用戶雙方）定位到一個共同和明確的目標上，項目視圖描述了軟件產品所涉及

3、到的和在一個理想環(huán)境中最終所應具有的功能。 項目范圍描述軟件產品應包括的功能和不包括在內的功能，范圍描述在應包括和不包括在內的功能之間劃清了界限，同時確定項目的局限性。 項目的業(yè)務需求分析是在項目視圖和范圍描述的基礎上進行的，因此，一定要在業(yè)務需求分析之前完成項目視圖和范圍的藍圖。如果不能清楚地標識項目的視圖和范圍，業(yè)務需求可能會無邊無際，最終導致無法完成整個軟件系統(tǒng)。,6.2.2 項目視圖和范圍的規(guī)格說明模板,1 業(yè)務需求 1.1 背景 1.2 業(yè)務機遇 1.3 業(yè)務目標 1.4 客戶或市場需求 1.5 提供給客戶的價值 1.6 業(yè)務風險 2 項目視圖的解決方案 2.1 項目視圖的陳述 2.

4、2 主要特性 2.3 假設和環(huán)境依賴,3 范圍和局限性 3.1 首次發(fā)行的范圍 3.2 隨后發(fā)行的范圍 3.3 局限性和專用性 4 業(yè)務環(huán)境 4.1 客戶概貌 4.2 項目優(yōu)先級 5 產品成功的因素,6.2.3 有關項目視圖和范圍的一些建議,如果在項目視圖與范圍規(guī)格說明中還不能澄清軟件的開發(fā)范圍以及系統(tǒng)和外部的界限，建議使用關聯圖進一步描述系統(tǒng)和外部的關系。 項目視圖和范圍文檔可以幫助開發(fā)者和用戶代表判斷所提出的特性和需求放進項目中是否合適。 如果建議在項目范圍之外，應重新協(xié)商項目費用、項目計劃，并考慮相關的資源與技術等是否能夠實現新的需求，在需求變更得到雙方贊同后才能重新開始。 如果建議在項

5、目范圍之內，應分析該建議相關的需求在項目中的優(yōu)先級別，根據分析結果更改項目優(yōu)先級安排和項目開發(fā)計劃。 應該牢記，項目開發(fā)過程中應始終把注意力集中在項目視圖和范圍的規(guī)格定義上，需求變更時應標識出項目視圖和范圍的變更。,6.3 需求分析和需求定義,需求分析規(guī)格說明是項目開發(fā)過程中后續(xù)工作的參考基礎，數據庫設計、系統(tǒng)結構設計、編碼實現、測試和產品交付時都需要以需求分析規(guī)格說明為參考依據。需求規(guī)格說明也是需求變更的重要依據。 需求分析越清楚，設計和維護工作就越輕松，在未澄清關鍵需求之前請不要急于系統(tǒng)結構設計、界面設計和編碼實現。 推薦的需求分析過程 需求準備 從輪廓到細節(jié)逐步獲取用戶需求 需求整理和分

6、析，確定關鍵需求 編寫需求分析規(guī)格說明書 對需求進行驗證核實 劃分出明確的需求和模糊的需求,6.3.1 需求準備,了解項目或系統(tǒng)所涉及到的領域知識 編寫簡要的項目術語參考手冊 確定需求分析過程，明確需求目標 將用戶群分類并歸納各自特點 確定每類用戶的代表 確定需求決策者 編寫項目視圖和范圍的文檔,6.3.2 從輪廓到細節(jié)逐步獲取用戶需求,從各用戶代表處獲取業(yè)務實例。業(yè)務實例有助于詳細了解業(yè)務的細節(jié)和用戶的真正需求 召開需求討論會議。這是獲取需求的一種方法，在需求獲取過程中可能需要多次需求討論會議，以便不斷了解用戶需求 分析業(yè)務的工作流程。最好用示意圖的方式表示出來。編制業(yè)務的工作流程有助于明確

7、系統(tǒng)的使用實例和功能需求 確定質量特性和其他非功能的需求 綜合用戶需求，進一步完善需求分析,6.3.3 需求整理和分析,繪制系統(tǒng)關聯圖，定義系統(tǒng)與外部實體之間的界限和接口，明確兩者間的信息流和物質流。 創(chuàng)建用戶界面原型。當開發(fā)人員或用戶不能明確需求時，最好的辦法是開發(fā)一個用戶界面原型。 分析需求的可行性。 建立需求的表示模型。使用圖表分析模型來表示需求是比較好的方法，也是對文字描述最好的補充說明。 創(chuàng)建數據字典，定義系統(tǒng)中系統(tǒng)的所有數據項和數據結構。 明確用戶功能需求的等級：期望需求、普通需求和興奮需求，有助于建立開發(fā)優(yōu)先級和需求的重要等級。,6.3.4 編寫需求分析規(guī)格說明書,使用標準模板編

8、寫需求分析規(guī)格說明書。 指明各需求項的來源。 標識需求定義，為各項需求標注上唯一的標號 記錄業(yè)務規(guī)范。業(yè)務規(guī)范是指產品的操作原則或操作要求。 創(chuàng)建需求跟蹤表。需求跟蹤表是為了將各項需求與實現、測試它的設計和代碼部分聯系起來，這樣有助于需求變更時能夠同時標識并修改相應的內容，獲得一致的版本。,6.3.5 需求驗證,審查需求規(guī)格說明文檔 以需求為依據編寫功能測試用例 編寫用戶手冊 確定產品或項目的驗收標準,6.3.6 軟件需求規(guī)格說明模板,1 引言 1.1 目的 1.2 文檔約定 1.3 預期的讀者和閱讀建議 1.4 產品范圍 1.5 參考文獻 2 綜合描述 2.1 產品的前景 2.2 產品的功能

9、 2.3 用戶類及其特征 2.4 運行環(huán)境 2.5 設計和實現上的限制 2.6 假設和依賴 3 外部接口需求 3.1 用戶界面 3.2 硬件接口 3.3 軟件接口,3.4 通信接口 4 系統(tǒng)特性 4.1 說明和優(yōu)先級 4.2 激勵/響應序列 4.3 功能需求 5 其他非功能需求 5.1 性能需求 5.2 安全設施需求 5.3 安全性需求 5.4 軟件質量屬性 5.5 業(yè)務規(guī)則 5.6 用戶文檔 6 其他需求 附錄A：詞匯表 附錄B：分析模型 附錄C：待確定問題的列表,6.4 數據庫設計,數據庫設計是數據庫應用系統(tǒng)開發(fā)的核心任務。 數據庫設計的好壞直接影響整個系統(tǒng)的質量，比較極端的說法是，只要設

10、計的數據庫能夠很好地完成業(yè)務的數據管理和操作需求，那么就已經保證整個數據庫應用系統(tǒng)的質量。 如果數據庫設計得有問題，則無論客戶端應用程序開發(fā)技術多么高明，花費再多的成本也無法構建出一個好的數據庫應用系統(tǒng)來。 應反復斟酌和驗證數據庫結構，確保數據庫設計能夠滿足業(yè)務的數據管理需求才能進行后一階段的開發(fā)工作。,6.4.1 數據庫設計過程和設計基礎,數據庫設計過程主要包括以下步驟: 概念結構設計。概念結構設計一定要拋開平臺約束，將注意力集中在業(yè)務數據的表示上。 邏輯結構設計。 針對具體的DBMS，實現數據庫邏輯結構設計。應充分利用DBMS提供的實現功能，盡量減少編碼實現數據庫完整性約束的工作量。 物理

11、結構設計和實現。應充分理解DBMS的存儲和索引技術再決定如何存儲數據，如何設計索引等。 裝載數據，測試數據庫的運行狀況。壓力測試和性能測試等 要想設計出性能優(yōu)秀的數據庫，必須掌握數據庫設計的基本原理知識和DBMS的應用技能,6.4.2 數據庫設計規(guī)格說明模板,1 引言 1.1 編寫目的 1.2 設計背景 1.3 定義 1.4 參考資料 2 外部設計 2.1 標識符和狀態(tài) 2.2 使用它的程序 2.3 約定, 專門指導 2.4 支持軟件,3 結構設計 3.1 概念結構設計 3.2 邏輯結構設計 3.3 物理結構設計 4 運用設計 4.1 數據字典設計 4.2 安全保密設計,6.4.3 數據庫設計

12、的一些建議,概念結構設計的重要性 不要因問題簡單而忽視概念結構設計，除非你的理解力和記憶力足夠好。沒有概念結構設計，無法直接跟蹤和驗證設計是否滿足業(yè)務需求。 概念結構設計的好壞直接影響邏輯結構設計的工作量。 某些數據庫概念結構設計CASE工具不能反映真正的業(yè)務對象，不能過份迷信CASE工具 設計概念模型最重要的是勾畫出數據對象間的關系 未完整驗證概念模型之前，不要急于開始下一步 標識業(yè)務規(guī)則 業(yè)務規(guī)則是保證數據完整性的約束，是邏輯結構設計、完整性約束實現和事務實現的重要參考 業(yè)務規(guī)則應該是涉及到數據完整性問題的功能需求,6.4.3 數據庫設計的一些建議,數據庫邏輯結構設計 設計出與DBMS平臺

13、無關的數據庫邏輯結構是最佳的設計，這將有助于數據庫的移植。 數據庫的關系模式最低要求應滿足3NF，而且應盡量減少關系和字段的冗余，這是設計數據庫的基本準則。但在實際數據庫工程中，還應考慮客戶端應用程序開發(fā)的問題，并非規(guī)劃化程度越高的數據庫就一定是高質量的數據庫。 某些屬性具有隨時間變化的特征，稱為時間關聯屬性。在設計數據庫邏輯結構時應充分考慮屬性與“時間”的關系，應考慮屬性的動態(tài)特性 聚集屬性是否需要作持久數據存儲 驗證邏輯結構是否滿足業(yè)務數據管理的需求,6.4.3 數據庫設計的一些建議,參考數據表 在設計數據庫邏輯結構時，某些數據對象具有相似的邏輯結構，并且這些數據對象的用途也相似，例如職務

14、類別、學歷類別、政治面貌類別等數據對象。這些數據對象通常用來作為其它數據對象的分類屬性，分析概念模型時通常是某一個實體的一個屬性。 為了便于管理維護這些參考數據，同時也為了減少數據庫中表的大小，在設計數據庫的邏輯結構時，可將數據庫中存在的各種參考數據都單獨設計為一個表。所有參考數據表都由兩個字段構成：編號和名稱。 使用參考數據編號字段來替換數據庫中所有表的參考數據字段，這樣表之間就建立起了參照關系（主碼外碼的關系）。應將這類參照關系設置為禁止級聯刪除、級聯修改，或在代碼中保證這樣的參照關系。,6.4.3 數據庫設計的一些建議,數據完整性 業(yè)務規(guī)則在數據庫中通過實施數據完整性來實現。 數據完整性

15、的層次分為字段級、表級和數據庫級三種，按照實現方式相應地可稱為域約束、表約束和斷言實現。 字段級數據完整性指一條數據記錄（或實體）中，字段的取值、不同字段值之間應滿足的約束條件 表級數據完整性指表（或關系）中某些字段的取值約束，通常指候選碼和外碼約束。候選碼約束實現時采用主碼和唯一約束來實現 斷言實現數據庫級的約束，通常這類約束不能使用上述約束實現機制完成，有可能很復雜，也有可能很簡單 設計實現數據庫完整性時，應根據業(yè)務規(guī)則列表建立完整性約束標識列表，在列表中清楚地描述完整性約束表達式或規(guī)則，標識出實現約束的方式,6.4.3 數據庫設計的一些建議,視圖、存儲過程和事務 數據庫應用系統(tǒng)的業(yè)務需求

16、規(guī)格說明中部分業(yè)務功能是用戶查詢和操作數據庫的數據，對于這類業(yè)務功能，應在數據庫中設計相應的視圖或存儲過程來實現。返回數據集的存儲過程也可以當做視圖來使用。存儲過程能夠實現相當復雜的數據操作功能，尤其是事務類型的業(yè)務功能。 即使所采用的DBMS未提供視圖或存儲過程機制，在設計數據庫時也應標識出用戶視圖和事務（也可以在業(yè)務規(guī)則中標識事務），這將有助于數據庫應用程序的開發(fā)。從極端角度來看，數據庫應用程序是數據庫的子模式，應用程序是用戶視圖的表現。,6.4.3 數據庫設計的一些建議,數據庫測試。驗證設計的數據庫是否滿足業(yè)務數據管理和操作的需求 數據庫邏輯結構是否能夠滿足數據存儲和管理的需求 測試數據

17、庫的性能是否能夠滿足預期的目標，壓力測試和極限模擬應用測試等都是用來測試數據庫性能的技術 命名問題 隨意命名 重復命名 漢語拼音或拼音縮寫 使用數據庫應用系統(tǒng)支持軟件的關鍵字或保留字命名 不區(qū)分大小,6.5 軟件體系結構設計 6.5.1 設計問題,數據庫的表與應用程序功能模塊有一定對應關系。對獨立的表或表集的數據管理通常由一個個獨立的功能模塊實現。 應對這些統(tǒng)計需求進行分類，不同類的統(tǒng)計功能需求由不同的功能模塊實現 最好為操作需求差異很大的用戶類提供不同的應用程序。將各用戶類應用程序中功能相近或完全相同的功能模塊設計為公用模塊 數據庫應用程序都涉及數據庫連接、用戶登錄等操作，這些操作都應當由獨立的功能模塊實現 軟件體系結構設計最好在數據庫邏輯結構設計結束后開始，這樣能夠根據數據關系優(yōu)化體系結構,6.5.2 軟件體系結構設計規(guī)格說明模板,1 引言 1.1 編寫目的 1.2 設計背景 1.3 定義 1.4 參考資料 2 總體設計 2.1 需求規(guī)定 2.2 運行環(huán)境 2.3 結構 2.4 功能需求與程序的關系 2.5 人工處理過程 2.6 尚未解決的問題 3 接口設計 3.1 用戶接口,3.2