第4章信息系统模型 本章导读 信息系统模型是对信息系统在各开发阶段本质特征的描述。信息系统模型要从不同方 面反映信息系统,并且还要应用于信息系统开发的不同阶段,所以信息系统模型是由一组 子模型栒成的,一般包括领堿模型、需求模型、设计模型和实现模型等。信息系统建模过 程是伴随着信息系统的开发,自顶向下、由粗到细、逐步求精的过程。信息系统建模语言 是描述信息系统模型的规則符号集。UM是统一软件建模语言,具有严密地语法、语义规 范。UML采用一组图形符号来描述软件模型,并具有简单、直观、规范的特点 主要知识点 型 信息系统模型 ■统一建模语言UM
4.1模型 4.1.1模型的概念 模型是对现实的抽象或模拟,是对现实系统本质特征的一种抽象、简化和类比式的描」 述。现实系统的复杂性和内隐性,使得人们难于直接认识和把握,为了使得人们直观和明 了地认识和把握现实系统,就需要借助于模型。例如,地图是地形地貌的模型,人们通过 地图这种模型可以非常直观地了解地形地貌。有些现实系统内部结构非常复杂,人们在生 产和加工时,就需要通过模型来展现这些系统的结构和内部构成。例如,在生产汽车过程 中,需要预先设计出反映汽车构造的设计图纸,然后生产车间再根据设计图纸组织生产 设计图纸就是所要生产的汽车的模型。 模型对现实系统是一种抽象、简化和本质性描述。模型不包括现实系统的全部特征, 但它反映现实系统的本质特征。模型一定不是现实系统,模型也比现实系统简单,如果比 现实系统还复杂的模型就失去了模型的意义。所谓好模型就是既能够反映现实系统的本质 特征,又尽量地简化,同时又具有直观的表示形式。模型具有不同的抽象度,模型的抽象 程度越高,距现实系统的距离就越远,模型所考虑的因素也就越少 4.1.2模型的特征 模型不同于现实系统,模型具有以下特征: 1反映性 模型是用来描述和反映现实系统的,模型不是现实系统,人们需要通过模型来深入、 全面的理解和把握现实系统。正因为现实系统的复杂性和内隐性,使得人们采用常规方式 和途径无法全面、深入地认识现实系统,就需要通过模型来展示和把握现实系统。例如, 利用一张地图就能够很清楚地让人们从整体上宏观把握这一段区域的地形地貌情况。 2选择性 模型在反映现实系统时,总是有确定的侧重和角度。对同一个现实系统,反映的方面 不同,选择的角度不同,所建立的模型也不同。例如,医学给人体建模,消化系统、神经 系统和骨骼系统所建立的模型是不一样的,其原因就是因为建立模型时选择的角度不同。 3简化性 模型对现实系统是一种简化、类比式的反映。模型在反映现实系统时已经作了大量简 化,模型不会比现实系统还复杂,如果比现实系统还复杂,也就失去了模型存在的意义 4抽象性
模型具有抽象性ε。模型总是要把现实系统中大量的非重要细节省略去,抓住现实系统 的本质特征进行重点描述,像数学模型、逻辑模型更是以抽象的形式来描述现实系统 4.1.3建立模型 建立模型的过程被称为建模。模型对现实系统的反映不是简单地复现和照搬,而是对 现实系统的抽象。所以建立模型的过程需要认识现实系统的本质特征,并对现实系统进行 抽象和概括,然后以科学和直观的形式把模型表现岀来。建模的过程是一个反复和逐步求 精的过程。图41说明了建模的过程。 从图41可以看出,模型是用来反映现实系统的。建立模型之初,首先要深入理解建 模的需求,理解所要建立模型的现实系统,并清楚要建立一个什么样的模型。下来需要对 建模工作进行深入分析,并在分析的基础上建立起所需要的模型。建模的过程是一个逐步 深入,逐步求精的过程,对建立的模型再进行分析,通过多次反复最后建立出能够满足实 际需要的模型来。 模型分析 需求理解 建立模型 型 图41建模过程 4.14模型的类型 模型具有不同的分类方法 从抽象程度,可以把模型分为概念模型、逻辑模型和物理模型。概念模型是人们根据 所要达到的目标和人们已有的知识和经验,构造出来的一种系统雏形。它是对所描述系统 的主要特征的一种概括性描述。概念模型是最抽象的模型,一般只能表述现实系统的主要 特征,是对现实系统的一种概要式的反映。逻辑模型是在概念模型的基础上,从原理上证 明是合理可行的系统,它考虑了系统的目标合理性、结构合理性、功能合理性和实现合理 性,但逻辑模型一般不考虑实现的细节。物理模型是在逻辑模型的基础上,充分考虑环境, 并对细节都做了精心设计后,所实现的实在模型。 从形式上,可以把模型分为实体模型、结枃模型、仿真模型和数学模型几种类型。实 体模型是现实系统的物理再现,其抽象级别最低。例如用来反映城市发展规划的砂盘,美 院学生作画用的雕塑都属于实体模型。结构模型用来反映系统的结构特点和要素之间的空 间关系,软件结构图、建筑结构图等都属于结构模型。仿真模型是利用计算机程序的图形 图像显示或虚拟现实技术在计算机上模仿现实系统的外形、结构和内在特征的一类模型 数学模型是用数竽和符号来描述现实原型的各种因素形式以及数量关系的一种模型,它通 常表现为定律、定理、公式、算法等
4.2信息系统模型 4.2.1信息系统模型的概念 信息系统属于智能型系统,在信息系统之中蕴藏着大量的信息、知识、技术和方法。 信息系统无论是在开发过程中,还是在开发成功之后,都不具备其它简单物质系统的形态 外显性。信息系统这种内隐性,给信息系统的开发带来了极大的困难,使得在整个信息系 统开发过程中,人们对它难以把握和描述。为了工程化、有效地开发信息系统,人们除了 寻求有效的开发方法,严密地组织工程过程之外,还需要在开发的各个阶段,以某种有效 的形式,把信息系统描述和表现出来,这样开发人员才能够有针对性的进行交流和讨论 我们把通过确定的形式,对信息系统本质特性的描述称为信息系统建模,而所描述的结果 称为信息系统模型。 信息系统模型是对信息系统在各个开发阶段,本质特性的描述,它要反映信息系统的 不同层面和形成过程。因此,信息系统模型应该具有多种形式,一般包括领域模型、需求 模型、设计模型和实现模型等。这些模型反映了人们对信息系统认识的不同角度和深入化 程度。例如,需求模型就是从外部所观测的信息系统,而逻辑模型则是从信息系统内部, 对信息系统构成要素和结构的抽象描述。 422信息系统模型的基本内容 信息系统模型的內容和描述形式到现在还没有取得统一,它与信息系统开发方法、模 型描述语言等多种因素有关。信息系统模型是对信息系统各阶段、各方面的本质反映,它 由多个孑模型构成。信息系统模型一般包括领域模型、需求模型、设计模型和实现模型等。 图42表示信息系统模型,带把的矩形框是UML中的一个包,在此用来表示模型和子模型, 带箭头的虚线表示依赖关系,在此表示上面这个模型是由下面多个子模型所构成 图42信息系统模型的构成 1.领域模型 领域模型是为描述现行组织系统及其组织中实体的各种业务活动所建立的模型。领域
模型要概括并直观地反映组织的业务目标、业务过程、业务结构和业务行为。见图4.3 图4.3领域模型的基本内容 2需求模型 需求模型是对信息系统合理需求的抽象描述,主要包括信息系统的目标、需求结构、 系统功能等内容,见图44。 图44需求模型的基本内容 3.设计模型 设计模型被用在系统设计工作中,用来描述信息系统的设计结果,设计模型包括系统 体系结构、业务对象模型、功能逻辑模型、界面模型和数据库模型等内容。见图4.5。 4.实现模型 实现模型是对所实现的信息系统的抽象描述。在实现模型中,所实现的系统是实现模 型的顶层子系统,它由多个要实现的子系统构成,实现的子系统又呈现为层次结构,在每 个实现的子系统中可以包含其它子系统每一个子系统又由构件构成。实现模型见图4.6 对于构件的概念将在“实现与测试”一章中进行详细介绍