數(shù)據(jù)庫設計理論及應用（3）——需求分析及數(shù)據(jù)流圖

作者：最后一只恐龍 發(fā)表時間：

該系列計劃包括5部分：完整性約束理論及應用、范式理論及應用、需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計。本文是第三部分，介紹需求分析中如何借助數(shù)據(jù)流圖發(fā)現(xiàn)存儲對象的方法。

1．引言

不管對數(shù)據(jù)庫設計還是對系統(tǒng)設計來說，需求分析都是第一步。需求的目的就是搞清楚用戶要做什么，如果需求做的仔細，可以在后面的設計和實現(xiàn)中少做很多無用功，其重要性是不言自明的。

需求分析的方法在軟件工程中都有說明，不管哪種方法，最重要的都是與用戶的溝通和交流，引導用戶正確的確認問題。做需求分析需要有點心理學的知識，這里我就不啰嗦了。

本文的重點在于如何通過需求分析，找出需要存儲的數(shù)據(jù)。

2．工具選擇

對于與用戶的交流來說，需求分析階段比較直觀的工具是UML中的用例圖。其優(yōu)點非常明顯，就是用圖形方式表示功能和角色，需求分析人員和用戶都能非常容易的讀懂并以此交流（當然我說的是草圖設計，不是藍圖設計或基于程序的設計）。

那么我們看一下UML是否能很好的支持數(shù)據(jù)庫設計——這點要從UML設計過程分析。有了用例圖，我們得到的是系統(tǒng)的功能需求，而且仔細的話，我們可以做的很好。那么下一步，一般是通過時序圖（也有翻譯成順序圖或序列圖的）發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的對象。這種圖向用戶簡單說明也很容易理解和交流。發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中的對象后，就可以進行類圖的設計了。類圖是系統(tǒng)中對象的抽象，一般可以與編碼實現(xiàn)的類和對象對應起來。

這是一個完美的設計過程，方便交流，還容易轉換為編碼。但是，我們從這個過程也可以看到，UML沒有涉及數(shù)據(jù)庫的設計過程。那么是不是可以把在時序圖中發(fā)現(xiàn)的對象轉換為數(shù)據(jù)庫實體（表）呢？我們分析一下這些對象的特點，會發(fā)現(xiàn)這些對象對應的是我們設計的應用程序內存中保存的對象，而內存中的對象，有些可以簡單的和數(shù)據(jù)庫表對應，但大部分卻是幾個表的組合——對應的是數(shù)據(jù)庫中的視圖。

對用戶來說，表和視圖是不必區(qū)分的，用戶只關心看到的數(shù)據(jù)，這也是UML與用戶容易交流的一個原因。但對于數(shù)據(jù)庫設計人員來說，要使數(shù)據(jù)冗余盡量少，使編碼時更新數(shù)據(jù)盡可能局限在局部范圍內，就必須重新設計對象的存儲方式，把表和視圖區(qū)分開來。這一步的工作還包括視圖如何分解為基本表的過程。這項工作沒有什么方法值得信賴，只能依靠設計人員的經驗和技巧了。這樣得到的結果也很難讓人信賴。

通過以上分析，我們可以了解，UML支持系統(tǒng)設計是非常好的工具，但在數(shù)據(jù)庫設計中，其支持明顯不足。

UML為什么難以支持數(shù)據(jù)庫設計呢？主要原因在于UML是以功能為中心的，而不是以數(shù)據(jù)為中心的。這樣我們需要找個以數(shù)據(jù)為中心的工具，這就是數(shù)據(jù)流圖法。

數(shù)據(jù)流圖表達了數(shù)據(jù)和處理的過程，其繪制總是圍繞數(shù)據(jù)如何加工以及如何流轉的，因此，它可以非常好的支持數(shù)據(jù)庫的設計。

補充一點：有些教科書中把數(shù)據(jù)流圖的繪制放到概念結構設計中，另一些則放到需求分析中。個人意見，數(shù)據(jù)庫中存儲的對象不是設計出來的，而是從用戶那里獲得的，所以我傾向于把數(shù)據(jù)流圖歸到需求分析過程中。不管哪種分法，在做需求時就需要做數(shù)據(jù)流圖，以便把實體中的屬性（字段）搞清楚。

3．需求分析的方法和過程

確定了工具后，就可以按照教科書上的方法和過程進行分析了。大家不要對教科書上呆板的敘述嗤之以鼻，那可是無數(shù)人經驗和教訓的總結，是有相當高的參考價值的。另一方面，也不要紙上談兵，要用心去感受，思考這些方法如何使用。

需求分析的方法一般有跟班作業(yè)、開調查會、請專人介紹、詢問、設計調查表請用戶填寫、查閱記錄等。一般需要根據(jù)具體情況選用一種或多種方法，這里我就不羅嗦了。

需求分析的過程一般是：

（1）?????? 調查組織機構總體情況；

（2）?????? 熟悉業(yè)務活動；

（3）?????? 明確用戶需求；

（4）?????? 確定系統(tǒng)邊界。

這里容易忽略的是第一個步驟，主要是因為這個步驟太簡單，看上去似乎也可有可無。但在實際需求分析中，這個過程很重要，這點要從組織機構的作用說起。一個單位的部門，不是因為有幾個人，然后把他們組織起來就形成的。而是因為業(yè)務原因，需要有一個部門專門負責某項工作，然后才組織人手形成的部門。因此在實際系統(tǒng)中，部門是完成某項工作的核心，一個部門一般對應一個角色。如果把組織機構搞清楚了，總體業(yè)務邏輯基本也就清楚了，這樣做可以起到事半功倍的效果。

其它幾點的作用就不必說明了。

數(shù)據(jù)流圖可以用作明確用戶需求和確定系統(tǒng)邊界兩個步驟中，幫助設計者了解數(shù)據(jù)如何流動，并發(fā)現(xiàn)需要存儲的對象。

4．數(shù)據(jù)流圖圖元

我們使用Visio 2003作為繪圖工具。因為我們使用數(shù)據(jù)流圖僅做草圖設計，因此選擇“軟件”中的“數(shù)據(jù)流圖模型”模版進行繪制。

數(shù)據(jù)流圖語義比較簡單，圖元一共四個，圖4.1為Visio中的表示法。

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圖4.1 數(shù)據(jù)流圖圖元