數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)理論及應(yīng)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(shí)間：

該系列計(jì)劃包括5部分：完整性約束理論及應(yīng)用、范式理論及應(yīng)用、需求分析、概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。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(chǔ)對(duì)象的方法。

1．引言

不管對(duì)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)還是對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(xì)，可以在后面的設(shè)計(jì)和實(shí)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(dǎo)用戶正確的確認(rèn)問題。做需求分析需要有點(diǎn)心理學(xué)的知識(shí)，這里我就不啰嗦了。

本文的重點(diǎn)在于如何通過需求分析，找出需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

2．工具選擇

對(duì)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(diǎn)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(dāng)然我說的是草圖設(shè)計(jì)，不是藍(lán)圖設(shè)計(jì)或基于程序的設(shè)計(jì)）。

那么我們看一下UML是否能很好的支持?jǐn)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)——這點(diǎn)要從UML設(shè)計(jì)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(xì)的話，我們可以做的很好。那么下一步，一般是通過時(shí)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(duì)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(duì)象后，就可以進(jìn)行類圖的設(shè)計(jì)了。類圖是系統(tǒng)中對(duì)象的抽象，一般可以與編碼實(shí)現(xiàn)的類和對(duì)象對(duì)應(yīng)起來。

這是一個(gè)完美的設(shè)計(jì)過程，方便交流，還容易轉(zhuǎn)換為編碼。但是，我們從這個(gè)過程也可以看到，UML沒有涉及數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)過程。那么是不是可以把在時(shí)序圖中發(fā)現(xiàn)的對(duì)象轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)庫實(shí)體（表）呢？我們分析一下這些對(duì)象的特點(diǎn)，會(huì)發(fā)現(xiàn)這些對(duì)象對(duì)應(yīng)的是我們設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序內(nèi)存中保存的對(duì)象，而內(nèi)存中的對(duì)象，有些可以簡單的和數(shù)據(jù)庫表對(duì)應(yīng)，但大部分卻是幾個(gè)表的組合——對(duì)應(yīng)的是數(shù)據(jù)庫中的視圖。

對(duì)用戶來說，表和視圖是不必區(qū)分的，用戶只關(guān)心看到的數(shù)據(jù)，這也是UML與用戶容易交流的一個(gè)原因。但對(duì)于數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)人員來說，要使數(shù)據(jù)冗余盡量少，使編碼時(shí)更新數(shù)據(jù)盡可能局限在局部范圍內(nèi)，就必須重新設(shè)計(jì)對(duì)象的存儲(chǔ)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(xiàng)工作沒有什么方法值得信賴，只能依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和技巧了。這樣得到的結(jié)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(shè)計(jì)是非常好的工具，但在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)中，其支持明顯不足。

UML為什么難以支持?jǐn)?shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)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(gè)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(dá)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(zhuǎn)的，因此，它可以非常好的支持?jǐn)?shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)。

補(bǔ)充一點(diǎn)：有些教科書中把數(shù)據(jù)流圖的繪制放到概念結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，另一些則放到需求分析中。個(gè)人意見，數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的對(duì)象不是設(shè)計(jì)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(shí)就需要做數(shù)據(jù)流圖，以便把實(shí)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(jìn)行分析了。大家不要對(duì)教科書上呆板的敘述嗤之以鼻，那可是無數(shù)人經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)的總結(jié)，是有相當(dāng)高的參考價(jià)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(diào)查會(huì)、請專人介紹、詢問、設(shè)計(jì)調(diào)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(diào)查組織機(jī)構(gòu)總體情況；

（2）?????? 熟悉業(yè)務(wù)活動(dòng)；

（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(gè)步驟，主要是因?yàn)檫@個(gè)步驟太簡單，看上去似乎也可有可無。但在實(shí)際需求分析中，這個(gè)過程很重要，這點(diǎn)要從組織機(jī)構(gòu)的作用說起。一個(gè)單位的部門，不是因?yàn)橛袔讉€(gè)人，然后把他們組織起來就形成的。而是因?yàn)闃I(yè)務(wù)原因，需要有一個(gè)部門專門負(fù)責(zé)某項(xiàng)工作，然后才組織人手形成的部門。因此在實(shí)際系統(tǒng)中，部門是完成某項(xiàng)工作的核心，一個(gè)部門一般對(duì)應(yīng)一個(gè)角色。如果把組織機(jī)構(gòu)搞清楚了，總體業(yè)務(wù)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(diǎn)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(gè)步驟中，幫助設(shè)計(jì)者了解數(shù)據(jù)如何流動(dòng)，并發(fā)現(xiàn)需要存儲(chǔ)的對(duì)象。

4．?dāng)?shù)據(jù)流圖圖元

我們使用Visio 2003作為繪圖工具。因?yàn)槲覀兪褂脭?shù)據(jù)流圖僅做草圖設(shè)計(jì)，因此選擇“軟件”中的“數(shù)據(jù)流圖模型”模版進(jìn)行繪制。

數(shù)據(jù)流圖語義比較簡單，圖元一共四個(gè)，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