数据库应用系统的设计课件

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1、1,数据库应用系统的 设计与开发,2,什么是数据库应用系统,通常把使用数据库的各类信息系统称为数据库应用系统。 如：各种管理信息系统、办公自动化系统、地理信息系统、电子政务系统、电子商务系统等。,3,数据库系统的组成,数据库系统(DBS)是指在计算机系统中引入数据库后的系统，由三部分组成：数据库(DB)、数据库管理系统软件(DBMS，如SQL Server 2005/2008）和数据库应用系统软件。 三部分在计算机上不同的配置方法，构成了不同的体系结构。,4,数据库应用系统的体系结构,主要有以下几种形式： 单用户数据库系统 主/从式结构的数据库系统 分布式结构的数据库系统 客户机/服务器两层结

2、构的数据库系统(C/S) 三层结构的数据库系统 多层结构的数据库系统(B/S) 混合结构的数据库系统(C/S+B/S),5,数据库应用系统的体系结构,主要有以下几种形式： 单用户数据库系统 主/从式结构的数据库系统 分布式结构的数据库系统 客户机/服务器两层结构的数据库系统(C/S) 三层结构的数据库系统 多层结构的数据库系统(B/S) 混合结构的数据库系统(C/S+B/S),6,客户机前端系统功能包括： 为用户提供界面，完成数据的加工(如输入) 格式化数据请求(SQL命令) 连接数据库 显示从服务器收到的数据，实现本地应用(如数据分析、打印) 服务器后端系统功能包括： 接收来自客户机的服务请

3、求，并进行安全性控制 数据处理（选取、更新数据库中数据） 返回处理结果,7,三层结构的数据库系统,三层结构的数据库系统将数据处理过程进一步细化为界面层（又叫表示层）、业务逻辑层（又叫应用逻辑层或功能层）和数据层三部分。 界面层主要提供用户访问数据库的操作界面。 业务逻辑层负责业务逻辑的实现，同时也是连接界面层和数据层的桥梁，它响应界面层的用户请求，从数据层抓取数据，执行业务处理，并将必要的数据传送给界面层展示给用户。 数据层完成数据的访问、存储、查询优化、事务管理、数据完整性、安全性控制和故障恢复等任务。,8,在两层结构的基础上增加了业务逻辑层，客户机不需很高的配置，就可通过简单友好的界面层共

4、享应用服务器上的应用程序，更新应用系统也只需要在一两台应用服务器上进行即可，降低了信息系统开发和维护的成本。此外，业务逻辑代码被放在了应用服务器上，客户端与数据库服务器不直接相连，而是通过中间层统一调度，提高了系统的安全性。 三层结构中的每一层都可以根据实际需要继续细分而成为多层结构。如可以将数据层再细分为数据访问层和数据库层，“网上多媒体音乐商店”的设计采用的就是这样的结构。,三层特点,9,B/S多层结构的数据库系统,随着互联网技术的发展，出现了浏览器/服务器（Browser/Server，简记为B/S）结构。 浏览器（亦即Web浏览器）是一种运行在客户机上的软件，通过它可以找到并浏览Int

5、ernet上各种Web服务器上的网页。最常用的浏览器是Internet Explorer，浏览器软件的版本越高支持的网页效果也就越多。 B/S结构中的服务器由Web站点和多种服务器资源组成。 Web站点是由众多网页组成的Web页集合，由Web服务器进行管理，其他服务器资源可包括应用服务器、邮件服务器和数据库服务器等。因此B/S是一个多层结构的数据库系统 。,10,Web服务器又称WWW服务器或HTTP服务器，常用的Web服务器软件包括：Microsoft Internet Information Server (简称IIS)、Netscape Enterprise Server、Sun ONE

6、 Web Server和Apache HTTP Server等。 其主要功能是响应来自Web浏览器的请求并为其提供Web页面。,11,B/S结构下实施一次数据库访问的工作流程,(1)用户通过浏览器向Web服务器提出访问请求，如查询某歌手最新出版的专辑信息。 (2)Web服务器接受用户的请求，由于该请求是一个涉及数据库访问的动态页面，于是将其传递给应用程序服务器。 所谓动态网页，是指该网页文件不仅具有HTML标记，而且含有需要应用程序服务器或具有应用程序扩展功能的Web服务器执行的程序代码。之所以称其为“动态”，是因为此种网页的部分甚至全部内容会随着应用程序处理结果的不同而不同。 对于用户请求的

7、静态页面，即保存在Web站点中，以.htm或.html为扩展名的内容固定不变的页面，Web服务器将直接用HTTP协议将该页回送给浏览器。,12,(3)应用服务器执行动态页中的程序，通过专门的程序接口与数据库相连，并以SQL命令的方式将服务请求发送到数据库服务器。 (4)数据库服务器验证用户身份、权限，如通过验证则执行SQL命令，对数据库中的相关数据进行处理。如在数据库相关表中找出该歌手最新出版的全部专辑。 (5)数据库服务器将查询结果返回给应用服务器。 (6)应用服务器将查询到的数据插入动态页中，然后传送给Web服务器。 (7)Web服务器将加工后的标准格式的HTML页发送回请求该页面的浏览器

8、。,13,14,B/S是C/S的继承和发展，除了具有C/S结构的许多优点外，它使得客户机更加“苗条”（thin）,几乎不需要专门的客户端软件和额外的培训及维护。 因为客户端计算机只要安装了通用的浏览器软件就可以访问Web服务器，进而通过应用服务器、数据库服务器访问数据库，而风格统一的浏览器界面早已为广大用户所熟知，并且浏览器软件可以在网上免费下载和升级。 这些优势使得B/S结构成为Internet和Intranet环境下开发数据库应用的主流技术。,B/S结构的特点,15,B/S结构也有其不足之处，如HTTP协议的低可靠性有可能造成应用故障，特别是对于管理者来说，采用浏览器方式进行系统的维护既不

9、安全也不方便。因此，在实际应用中可将C/S与B/S结构结合起来使用。 如：一些需要用Web处理的、为大多数访问者提供信息服务的功能界面（如注册、信息发布、信息查询等）采用B/S结构，后台只需少数人员使用的功能界面（如数据库的管理和维护、数据的分析和统计、报表制作等）采用C/S结构。 另外，B/S结构中的所谓“多层”既可以是物理意义上的多层，也可以是逻辑意义上的多层。在实验中，我们所构建的多层B/S结构实际上是一个逻辑结构，即所有的服务器软件都被放在了同一台计算机上。,16,数据库应用系统的开发,一个B/S体系结构的数据库应用系统的开发，要完成后台服务器上数据库的建立与维护以及面向前端浏览器用户

10、的Web应用程序开发 两大部分的任务。 对于前者要求建立起尽量满足一致性、完整性、安全性要求的数据库，而对于后者则要求应用程序符合功能完备、操作简便、界面友好等特点。,17,一、数据库服务器端的数据库设计,数据库设计是指根据用户需求研制数据库结构的过程，具体地说，是指对于一个给定的应用环境，构造最优的数据库模式，使之能够有效地存储数据，满足各种用户的信息要求和处理要求。 也就是把现实世界中的数据，根据各种应用处理的要求，加以合理地组织，满足硬件和操作系统的特性，利用已有的DBMS来建立能够实现系统目标的数据库。,18,数据库设计的目标,数据库设计的目标是为用户和各种应用系统提供一个信息基础设施

11、和高效的运行环境。 高效率的运行环境包括： 数据库的存取效率 数据库存储空间的利用率 数据库系统运行管理的效率等,19,数据库的设计步骤,一般数据库设计要经过以下几个阶段： 需求分析 概念设计 逻辑设计 物理设计 数据库实施 数据库的运行和维护,20,1. 需求分析,所谓系统需求分析，就是通过对现实世界要处理的事务进行详细的调研和与工作人员进行充分的沟通，来深入了解原系统的业务流程，准确把握用户的各种需求，从而确定出所要开发的数据库应用系统的功能要求、性能要求、运行环境要求和将来可能的扩充要求等。,21,需求分析的重点是“数据”和“处理”，通过调查、收集与分析，获得用户对数据库的如下要求： (

12、1)信息要求指用户需要从数据库中获得信息的内容与性质。由信息要求可以导出数据要求，即在数据库中需要存储哪些数据。 (2)处理要求指用户要完成什么处理功能，对处理的响应时间有什么要求，处理方式是批处理还是联机处理。 (3)安全性与完整性要求 需求分析的最终结果是“软件需求分析说明书”，它包含了所开发系统完整的数据定义和处理说明，可以用数据流图和数据字典来表达。,22,自顶向下,重点：信息要求、处理要求、安全性与完整性要求,用户需求,23,用户需求的表示方法,数据流程图(Data Flow Diagram,DFD) 表达了数据和处理过程的关系,数据流,数据流,信息要求,处理要求,24,用户需求的表

13、示方法,数据字典(Data Dictionary,DD) 是系统中各类数据描述的集合，在数据库设计中十分重要。数据字典通常包括：数据项（名称、类型、长度、取值范围）、数据结构、数据流及处理过程的说明等。 它与数据流图互为注释,25,“网上多媒体音乐商店” 需求分析,NetMusicShop主要面向三类用户：访客(亦称游客)、注册用户和系统管理员。 访客 进入“网上多媒体音乐商店”主页后可以： (1)按专辑类别、是否推荐专辑或通览的方式浏览专辑信息。 (2)查看专辑详情和其中的歌曲列表。 (3)试听歌曲。 (4)按关键字检索专辑或歌曲。 (5)注册申请为会员。,26,注册用户（即会员）除了拥有访

14、客的全部权限外，还可以： (1)修改个人注册信息（包括密码）。 (2)为会员卡充值。 (3)下载或收藏歌曲。 (4)查看或删除个人收藏。 (5)将选中的商品（即音乐专辑）放入购物车。 (6)查看、增删购物车中的商品。 (7)提交订单并填写必要的收件信息。 (8)查看运费。 (9)查看、撤销订单或修改收件信息。 (10)退出登录。,视频演示,27,系统管理员 拥有访客权限，通过管理员身份验证后还可以： (1)管理订单，包括：查询订单信息，删除订单，修改订单状态。 (2)管理专辑，包括：查询专辑信息，删除专辑（不允许删除含有歌曲的专辑），添加新专辑，修改专辑信息。 (3)管理歌曲，包括：查询歌曲信

15、息，删除歌曲，添加新歌曲，修改歌曲信息。 注：某一单曲只能隶属于某一专辑。 (4)管理音乐类别，包括：添加、删除、修改音乐类别信息。 (5)管理系统管理员，包括：添加、删除、修改系统管理员信息。,28,(6)管理会员，主要是删除会员信息； (7)上传专辑图片或音乐类别图片，供添加或修改专辑信息及音乐类别信息时使用。 (8)管理支付方式，包括：添加、删除、修改支付方式信息。 (9)管理投递方式，包括：添加、删除、修改投递方式信息。 (10)管理投递范围，包括：添加、删除、修改投递范围信息。,视频演示,29,“访客”数据流图,30,“会员”数据流图,31,“管理员”数据流图（第1层）,32,“a3

16、订单管理”子数据流图（第2层）,33,“a4专辑管理”子数据流图（第2层）,34,“a5用户管理”子数据流图（第2层）,35,数据字典,表1 NetMusicShop的数据结构,36,表1-1 数据结构s1的数据项定义 表1-2 数据结构s2的数据项定义,37,表2 NetMusicShop的“访客/会员”数据处理,38,表3 NetMusicShop的“访客/会员”数据流定义,39,2. 概念设计,概念设计是将需求分析阶段所得到的应用需求抽象为信息结构即概念模型的过程。 概念模型的主要特点： (1)能真实、充分地反映现实世界，包括事物和事物间的联系。 (2)易于理解，从而可以用它和不熟悉计算机的用户交换意见。用户的参与是数据库设计的关键。 (3)易于修改和扩充。 (4)不依赖具体的数据库管理系统，易于向关系、网状、层次、对象等不同数据模型转换。 E-R模型满足这一要求。,40,数据抽象的目的,对需求分析阶段得到的DFD和DD进行分析，抽象出： 实体 实体的属性，标识实体的码 确定实体之间的联系类型(1:1，