数据库应用系统的开发
数据库应用系统的开发1 软件开发周期及各阶段的任务 2 数据库应用系统3 创建应用系统数据库4 VB/SQL Server学生成绩管理系统 5 ASP.NET(C#)/SQL Server学生成绩管理系统 1 软件开发周期及各阶段的任务1.1 软件定义 开发一个数据库应用系统首先要进行用户的需求分析，确定软件系统的功能、性 能需求，搞清楚“做什么”。 首先，进行软件系统的可行性研究。 其次，进行软件需求分析。软件需求分析的目标是深入描述待开发数据库应用软 件的功能、性能需求、数据的安全与完整性约束等方面的需求，及与其他系统元素的接 口。 1需求分析的主要任务 通过调查软件使用部门的业务活动，明确用户对软件系统的功能需求，确定待 开发软件系统的功能。 综合分析用户的信息流程及信息需求，确定将存储哪些数据，及这些数据的源 和目标。 分析用户对数据的安全性和完整性要求，确定系统的性能需求和运行环境约束 。 构建软件系统的逻辑模型，为软件要素制定验收准则，以及软件验收测试计划 。 对于大型、复杂软件系统的主要功能、接口、人机接口等，可能还要进行模拟或 建造原型，以便向用户和开发方展示待开发软件系统的主要特征，软件需求分析过程有 时需要反复多次，最终才能使用户与开发者达成共识。1.1 软件定义2软件需求信息获取 考察现场或跟班作业，了解现场业务流程。 进行市场调查。 访问用户和应用领域的专家。 查阅与原应用系统或应用环境有关的记录。 3用户需求的描述方法 描述用户需求传统的方法大多采用结构化的分析方法（Structured Analysis，SA） ，即按应用部门的组织结构，对系统内部的数据流进行分析，逐层细化，用数据流程图 （Data Flow Diagram，DFD）描述数据在系统中的流动和处理，并建立相应的数据字典 （Data Dictionary，DD）。 数据流程图使用的主要符号如图11.1所示。图11.1 数据流程图使用的主要符号1.1 软件定义图11.2为学生选课系统需求分析顶层数据流程图，图11.3为第二层的数据流程图， 图11.4是对图11.3中的“查询”进一步细化的数据流程图。在需求分析过程中数据流程图 的细化程度取决于后继代码实现的需要，有兴趣的同学可对图11.3中的“编辑”和“统计”进 一步细化。图11.2 学生选课系统需求分析的顶层数据流程图1.1 软件定义 数据字典的主要内容。 数据项：包括数据项名、类型、长度等。 数据结构：反映了数据之间的组合关系，包括数据结构名、含义说明及定义。 数据流：数据流是数据在系统内传输的路径，包括数据流名、说明、数据的源和 目标等。 数据存储：是数据停留或保存的地方，包括数据存储名、说明等。 处理过程：主要包括：过程名、输入参数、输出参数、说明等。图11.3 学生选课系统需求分析的第二层数据流程图1.1 软件定义图11.4 对图11.3中的“查询”进一步细化的数据流程图1.2 软件开发1概要设计 概要设计又称为总体设计，是对需求规格说明中提供的软件系统逻辑模型进一步 分解，其完成的主要工作有： 数据建模。将应用需求中的数据对象、对象的属性、对象之间的联系抽象为信 息世界的概念模型，并对其进行描述，例如，用E-R模型描述学生管理系统的概念模型 。 在软件的功能设计方面，建立软件系统的总体结构和各子系统之间、各模块之 间的关系，定义各子系统接口和各功能模块的接口。 生成概要设计规格说明和组装测试计划。 评审概要设计的质量，重点评审概要设计是否支持软件需求规格说明。 进一步充实数据字典。 概要设计的目标：总体结构具有层次性，尽量降低模块接口的复杂度。 进行概要设计时，可提出多种设计方案，并在功能、性能、成本、进度等方面对 各种方案进行比较，选出一种“最佳方案”。 概要设计的阶段性成果：概要设计说明书、数据库的概念模型设计、扩充后的数 据字典、组装测试计划等文档。1.2 软件开发2详细设计 详细设计又称为过程设计。通过对概要设计的模型表示进一步细化和转换，得到软件 详细的数据结构和算法。详细设计的主要内容如下： 对于数据建模，根据概念模型设计数据库的逻辑模型，根据系统对数据安全性和完 整性的要求，确定数据的完整性和安全性规则及实现策略； 在功能设计方面采用结构化的设计方法对概要设计产生的功能模块进一步细化，形 成可编程的结构模块，并设计各模块的单元测试计划。 详细设计的阶段性成果：详细设计规格说明书、单元测试计划等设计文档。 3编码与单元测试 主要任务包括如下内容： 基于某一数据库管理系统实现数据库的逻辑模型，如创建数据库、表等，按照数据 的完整性和安全性实现策略，实现数据的完整性和安全性，并进行相应的测试工作，同时 做好测试记录； 选定某一程序设计语言实现各功能模块，并进行相应的测试。 一般来说，对软件系统各功能模块所采用的分析方法、设计方法、编程方法，以及所 选用的程序设计语言应尽可能保持一致。1.2 软件开发编码阶段应注意遵循编程标准、养成良好的编程风格，以便编写出正确的便于理解、 调试和维护的程序模块。 编码与单元测试的阶段性成果：通过单元测试的各功能模块的集合、详细的单元测试 报告等文档。 4组装测试 根据概要设计提供的软件结构、各功能模块的说明和组装测试计划，将数据加载到数 据库中，对经过单元测试检验的模块按照某种选定的策略逐步进行组装和测试，检验应用 系统在正确性、功能完备性、容错能力、性能指标等方面是否满足设计要求。 阶段性成果： 满足概要设计要求的详细设计报告； 可运行的软件系统和源程序 清单； 组装测试报告等文档。 5验收测试 又称为确认调试，主要任务：按照验收测试计划对软件系统进行测试，检验其是否达 到了需求规格说明中定义的全部功能和性能等方面的需求。 阶段性成果：验收测试报告、项目开发总结报告、软件系统、源程序清单、用户操作 手册等文档资料。 最后，由专家、用户负责人、软件开发和管理人员组成软件评审小组对软件验收测试 报告、测试结果和应用软件系统进行评审，通过后，软件产品正式通过验收，可以交付用 户使用。1.3 软件的使用与维护软件开发工作结束后，软件系统即可投入运行，但由于软件的应用环境不断变化， 因此，在软件的整个运行期内，有必要对应用系统有计划地维护，使软件系统持久地满 足用户的需求。软件使用和维护阶段的主要工作内容如下： 在软件使用过程中，及时收集被发现的软件错误，并撰写“软件问题报告”，以便 改正软件系统中潜藏的错误； 根据数据库维护计划，对数据库性能进行监测，当数据库出现故障时，对数据 库进行转储和恢复，并做相应的维护记录； 根据软件系统恢复计划，当软件系统出现故障时，进行软件系统恢复，并做相 应的维护记录。2 数据库应用系统2.1 数据库的连接方式 客户端应用程序或应用服务器向数据库服务器请求服务时，首先必须和数据库建立 连接。虽然RDBMS都遵循SQL标准，但不同厂家开发的数据库管理系统有差异，存在适 应性和可移植性等方面的问题，因此，人们开始研究和开发连接不同RDBMS的通用方法 、技术和软件。 1ODBC数据库接口 ODBC即开放式数据库互连（Open Database Connectivity），是微软公司推出的 一种实现应用程序和关系数据库之间通信的接口标准。符合标准的数据库就可以通过 SQL语言编写的命令对数据库进行操作，但只针对关系数据库。目前所有的关系数据库 都符合该标准（如SQL Server，Oracle，Access，Excel等）。ODBC本质上是一组数据 库访问API（应用程序编程接口），由一组函数调用组成，核心是SQL语句，其结构如图 11.5所示。2.1 数据库的连接方式图11.5 ODBC数据库接口2.1 数据库的连接方式2OLE DB数据库接口 OLE DB即数据库链接和嵌入对象（Object Linking and Embedding DataBase）。 OLE DB是微软提出的基于COM思想且面向对象的一种技术标准，目的是提供一种统一的 数据访问接口访问各种数据源，这里所说的“数据”除了标准的关系型数据库中的数据之外 ，还包括邮件数据、Web上的文本或图形、目录服务（Directory Services），以及主机系 统中的文件和地理数据和自定义业务对象等。OLE DB标准的核心内容就是提供一种相同 的访问接口，使得数据的使用者（应用程序）可以使用同样的方法访问各种数据，而不用 考虑数据的具体存储地点、格式或类型，其结构图如图11.6所示。图11.6 OLE DB数据库接口2.1 数据库的连接方式3ADO数据库接口 ADO（ActiveX Data Objects）是微软公司开发的基于COM的数据库应用程序接口 ，通过ADO连接数据库，可以灵活地操作数据库中的数据。 图11.7展示了应用程序通过ADO访问SQL Server数据库接口。从图中可看出，使 用ADO访问SQL Server数据库有两种途径：一种是通过ODBC驱动程序，另一种是通过 SQL Server专用的OLE DB Provider，后者有更高的访问效率。图11.7 ADO访问SQL Server的接口2.1 数据库的连接方式4ADO.NET数据库接口 ASP.NET使用ADO.NET数据模型。该模型从ADO发展而来，但它不只是对ADO的 改进，而是采用了一种全新的技术。主要表现在以下3个方面： ADO.NET不是采用ActiveX技术，而是与.NET框架紧密结合的产物。 ADO.NET包含对XML标准的完全支持，这对于跨平台交换数据具有重要的意义 。 ADO.NET既能在与数据源连接的环境下工作，又能在断开与数据源连接的条件 下工作。 ADO.NET 提供了面向对象的数据库视图，并且在ADO.NET对象中封装了许多数据 库属性和关系。最重要的是，ADO.NET 通过很多方式封装和隐藏了很多数据库访问的 细节。可以完全不知道对象在与 ADO.NET 对象交互，也不用担心数据移动到另外一个 数据库，或者从另一个数据库获得数据的细节问题。ADO.NET架构如图11.8所示。 数据集是实现ADO.NET断开式连接的核心，从数据源读取的数据先缓存到数据集 中，然后被程序或控件调用。数据源可以是数据库或者XML数据。2.1 数据库的连接方式数据提供器用于建立数据源与数据集之间的联系，它能连接各种类型的数据，并能按 要求将数据源中的数据提供给数据集，或者从数据集向数据源返回编辑后的数据。图11.8 ADO.NET架构总览2.1 数据库的连接方式5JDBC数据库接口 JDBC（Java Data Base Connectivity）是Java Soft公司开发的，一组Java语言编 写的用于数据库连接和操作的类和接口，可为多种关系数据库提供统一的访问方式。通 过JDBC完成对数据库的访问包括4个主要组件：Java应用程序、JDBC驱动管理器、驱 动器和数据源。 在JDBC API中有两层接口：应用程序层和驱动程序层，前者使开发人员可以通过 SQL调用数据库和取得结果，后者处理与具体数据库驱动程序的所有通信。 使用JDBC接口对数据库操作有如下优点： .JDBC API与ODBC十分相似，有利于用户理解； 使编程人员从复杂的驱动器调用命令和函数中解脱出来，而致力于应用程序功 能的实现； JDBC支持不同的关系数据库，增强了程序的可移植性。 使用JDBC的主要缺点：访问数据记录的速度会受到一定影响，此外，由于JDBC 结构中包含了不同厂家的产品，这给数据源的更改带来了较大麻烦。 6数据库连接池技术 对于网络环境下的数据库应用，由于用户众多，使用传统的JDBC方式进行数据库 连接，系统资源开销过大成为制
