家庭收支管理系统设计

家庭收支管理系统设计内容摘要：

Studio 2020 和 SQL Server 2020 开发工具，在 三层架构体系结构 的基础上，借助 .NET搭建 框架，使用 C语言进行开发。 清晰的界面设计使操作更简单，为用户提供更加友好的用户体验。 系统需经注册后登陆使用，注册时需选择适合用户的权限，包括收入管理权限、支出管理权限、总账查看权限。 用户登陆后可以在权限范围内进行用户个人收支项的添加、查询、修改、删除，查看个人统计信息、家庭统计信息（包括表格和折线图），进行权限重设等操作。 论文的结构简介 本论文旨在 设计和开发一个操作简单、易于使用的桌面家庭记账系统。 整篇论文共为七章，分别是：前言、技术与原理、需求建模、架构设计、模块设计、部署与应用和结论。 5 第一章 ：前言。 阐述项目背景，研究分析开发现状，确定项目目标、项目范围以及论文结构，整体上对项目进行描述。 第二章 ：技术与原理。 描述系统开发过程中所使用的相关技术和原理，简要介绍 C语言、 .NET 平台 、 Winform、 SQL 语言、 SQL Server 2020 数据库管理系统、 三层架构体系结构、 UML 建模方法。 第三章 ：需求建模。 确定项目功能性需求， 描述系统用例，对其中的具有代表性的用 例录入收入条目、修改收入条目、查看家庭统计信息加以详细的需求分析，最后进行领域建模。 第四章 ：架构设计。 概述系统架构和数据库设计，借助包图描述系统设计思路，利用顺序图说明用户注册、删除支出条目两个典型用例的业务实现过程和交互过程，使用 ER 图介绍数据库设计。 第五章 ：模块设计。 对系统主要模块进行详细设计，选取 系统用户管理模块、支出管理模块 的典型子模块，针对其 主要流程、算法和核心代码作简要介绍。 第六章 ：部署与应用。 利用系统部署图说明系统的运行环境，描述系统安装包的制作流程以及安装流程，选取部分用例对系统进行测试，并展示系统若干 典型界面。 第七章 ：结论。 总结了项目的成果以及设计和开发过程中的不足之处，最后提出系统的改进方向。 6 第二章 技术与原理 本章介绍设计开发本系统所使用的技术，包括 .NET 平台、 C语言、 Winform、SQL 语言、 SQL Server 2020 数据库管理系统 、三层架构、 UML 建模方法。 .NET、 C语言 及 Winform 介绍 .NET 之前先介绍一下什么是 .NET Framework。 .NET Framework 是支持生成和运行下一代应用程序和 Web 服务的内部 Windows 组件。 .NET Framework 的关键组件为公共语言运行时 (CLR)和 .NET Framework 类库。 .NET 是微软的新一代技术平台，为敏捷商务构建互联互通的应用系统。 一个 .NET 应用是一个使用 .NET Framework 类库来编写，并运行于公共语言运行时之上的应用程序。 [3] C是从 C 和 C++派生出来的一种简单、现代、面向对象和类型安全的面向对象的编程语言，其语言体系都构建在 .NET Framework 上，并且能够与 .NET Framework 完美结合。 C具有以下突出的特点： ○ 1 语法简洁，不允许直接操作内存，去掉了指针操作； ○ 2 彻底的面向对象设计，具有封装、继承和多态等特性；○ 3 与 Web 紧密结合，支持绝大多数的 Web 标准，如 HTML、 XML 等； ○ 4 强大的安全机制，可以消除软件开发中的常见错误（如语法错误）， .NET 提供的垃圾回收器能够帮助开发者有效地管理内存资源； ○ 5 兼容性，遵守 .NET 的公共语言规范（ CLS），从而保证能够与其他语言开发的组件兼容； ○ 6 灵活的版本处理技术，语言本身内置了版本控制功能，使得开发人员可以更容易地开发和维护；○ 7 完善的错误、异常处理机制，提供了完善的错误和异常处理机制，使程序在交付应用时能够更加健壮。 [4] 用 C 编写 的源代码 被编译为一 种符合 CLI （ Common Language Infrastructure，通用语言基础结构）规范的中间语言 (IL)。 IL 代码与资源一起作为 一种称为程序集的可执行文件 存储在磁盘上，通常具有的扩展名为 .exe 或 .dll。 执行 C程序时，程序集将加载到 CLR 中，如果符合安全要求， CLR 就会执行实时 (JIT)编译以将 IL 代码转换为本机机器指令。 图 21 阐释 了 C 源代码文件、 .NET Framework 类库、程序集和 CLR 编译时和运行时关系。 [5] 7 图 21 从 C源代码到计算机执行 [5] C与 .NET 的关系如图 22 所示： 图 22 C与 .NET 的关系 [4] Winform 是 .NET 开发平台对 Windows Form 的一种称谓，它是 Windows 窗体应用程序的基本单元。 .NET Framework 类库的 命名空间中定义的 Form 类是所有窗体的基类。 [4]Winform 不仅提供了许多控件，还提供了自行开发控件的基础结构，因此互联网上可以搜索到很多第三方控件（重写或者扩展了一些原有控件的方法和属性，从而能实现某些新的功能）。 本系统 8 的开发就使用了一款第三方控件 ——Chartlet（ 图表控件 ）。 SQL 语言 与 SQL Server 2020 数据库管理系统 SQL 全名是结构化查询语言（ Structured Query Language），是用于 数据库中的标准数据查询语言， IBM 公司最早使用在其开发的数据库系统中。 1986 年10 月， 美国国家标准学会 (ANSI) 对 SQL 进行规范后，以此作为 关系式数据库管理系统 的标准语言 (ANSI X3. 1351986)， 1987 年 得到 国际标准组织 的支持下成为国际 标准。 [6] SQL Server 2020 是 Microsoft 公司推出的 SQL Server 数据库管理系统的新版本，是一款大型的关系型数据库管理系统，具有强大的后台数据库管理能力。 SQL Server 2020 允许用户在使用 Microsoft .NET 和 Visual Studio 开发的自定义应用程序中使用数据，提供 了一系列丰富的集成服务，可以对数据进行查询、搜索、同步、报告和分析等操作。 数据可以存储在各种设备上，从数据中心最大的服务器一直到左面计算机和移动设备。 [7] 三层架构体系 三层架构 (3tier architecture) 通常意义上的三层架构就是将整个业务应用划分为：表示层（ UI）、业务逻辑层（ BLL）、数据访问层（ DAL）。 区分层次的目的即为了 “高内聚，低耦合 ”的思想。 图 23 为三层架构模型。 图 23 三层架构模型 表示层主要由响应各种用户界面请求的动作类组成，它会调用业务逻辑层中的函数进行业务 逻辑处理，同时根据结果显示不同的界面给用户，本系统中主要 9 表示成 Winform 方式。 业务逻辑层主要完成实际的业务逻辑， 把一些数据层的操作进行组合， 是系统最核心的部分。 数据访问层 主要完成对数据文件的操作，负责 数据库的访问。 三层架构体系结构是面向对象思想发展中的必然产物。 通过引入中间层 ,将复杂的商业逻辑从传统的双层结构 (ClientServer)应用模型中分离出来 ,同时增强了应用程序 的 可用性 、安全性、 封装复用性、可扩展性和可移植性 ,使用户在管理上所花费的时间最小化 ,从而实现了便捷、高效、安全、稳定的企业级系统 应用。 [8] UML 建模技术 统一建模语言（ UML， Unified Modeling Language）是非专利的第三代建模和规约语言。 UML 是一种开放的方法，用于说明、可视化、构建和编写一个正在开发的、面向对象的、软件密集系统的制品的开放方法。 UML 适用于以面向对象技术来描述任何类型的系统，而且适用于系统开发的不同阶段，从需求规格描述直至系统完成后的测试和维护。 [9]UML 模型大多以图表的方式表现出来，包括五类图：用例图、静态图 、行为图、交互图、实现图。 开发阶段不同 ， 模型的侧重点 也 不同，但是都能在 UML 语言中找到合适的图来加以描述，并且随着各阶段的变化，前一阶段的描述都能比较好地被后一阶段的建模工作加以利用。 通常，在分析阶段，使用用例图描述用户需求，确定项目范围，使用交互图（常为顺序图）描述描述对象间的交互关系；在设计阶段，使用类图（属于静态图）描述系统中类的静态结构（包括类之间的联系以及类的属性和操作）。 [10] 10 第三章 需求建模 本章采用 UML 统一过程（ Unified Process） 对 家庭收支管理系统进行 需求建模。 首先 确定项目功能性需求， 描述系统用例，对其中的核心用例加以详细的需求分析，最后 进行领域建模。 系统需求概述 功能性需求分析 功能 性需求是针对系统的特性、功能、安全性方面的需求。 [10]根据上文对项目开发背景、开发现状，针对本项目实际需要，提出了本系统的功能性需求。 本系统主要面向普通家庭成员（非专业人员），系统的主要功能性需求为： （ 1） 针对收入者：记录每笔收入项详细信息，包括收入项目、收入日期、收入金额以及摘要；查询以及修改（或删除）收入项。 （ 2） 针对支出者：记录每笔支出项详细信息，包括支出项目、支出日期、支出金额以及摘要；查询以及修改（或删除）支出项。 （ 3） 针对家庭财产管理者：查看家庭收支统计信 息。 （ 4） 针对所有使用者：注册、登录系统；查看个人收支统计信息；重设密码以及权限。 系统模块划分 家庭收支管理系统根据功能可分为五大模块： （ 1） 通用模块：处理用户注销和退出系统操作。 （ 2） 收入管理模块：收入者录入、修改、删除个人收入项。 （ 3） 支出管理模块：支出者录入、修改、删除个人支出项。 （ 4） 统计信息模块：所有系统使用者均可查看个人收支统计信息，拥有“总账查看权限”的用户可以查看家庭收支统计信息。 （ 5） 用户管理模块：处理用户注册、登录和设置等和用户信息有关的操作。 本系统的具体功能模块划分如图 31 所示。 11 图 31 系统功能 模块图 系统用例 用例是文本形式的情节描述，广泛应用于需求的发现和记录工作中， [10]通过用例名、应用程序的用户类型（称为执行者）及执行者和程序间的交互来标识。 [11] 系统用例图 根据上述需求分析可知，本系统面向所有普通家庭成员。 所有用户均可进行登录、注册、查看个人收支统计、设置、注销、退出操作，但是不同权限的使用者能够进行的操作也不同。 收入管理权限用户可以管理个人收入项，支出管理权限用户可以管理支出项，总账查看权限用户能够查看家庭收支统计。 图 32 为家庭收支管理系统用例图。 12 图 32 系统用例图 系 统用例表 本系统的主要用例和其描述、参与者如表 31 所示： 表 31 系统用例表 用例编号 用例名称 描述 参与者 UC001 用户注册 系统的未来用户通过输入用户名、设定密码、选择权限（至少一项）注册成为系统用户。 用户 UC002 用户登录 用户通过输入用户名与密码登录系统 用户 UC003 收入管理 管理用户收入项，包含录入收入条目和查改收入条目 2 个用例。 收入管理权 限用户 UC004 录入收入条目 把收入项目、收入日期、摘要、金额信息录入系统。 收入管理权限用户 UC005 修改收入条目 根据收入日期、收入项目查询目标项，选择需修改的条目进行修改。 收入管理权限用户 13 用例编号 用例名称 描述 参与者 UC006 删除收入条目 根据收入日期、收入项目查询目标项，选择需删除的条目进行删除。 收入管理权限用户 UC007 支出管理 管理用户支出项，包含录入支出条目和查改支出条目 2 个用例。 支出管理权 限用户 UC008 录入支出条目 把支出项目、支出日期、摘要、金额信息录入系统。 支出管理权限用户 UC009 修改支出条目 根据支出日期、支出项目查询目标项，选中需修改的条目进行修改。 支出管理权限用户 UC010 删除支 出条目 根据支出日期、支出项目查询目标项，选择需删除的条目进行删除。 支出管理权限用户 UC011 统计信息 查看统计信息，包含查看个人统计信息和查看家庭统计信息 2 个用例。 用户 UC012 查看个人统计信 息 查看个人收支统计。 根据日期、类别（收入、支出、收支）查询，查看表格或图表（折线图），得到统计信息。 用户 UC013 查看家庭统计信 息 查看家庭收支统计。 根据日期、类别（收入、支出、收支）查询，查看表格或图表（折线图），得到统计信息。 总账查看权限用户 UC014 系统设置 重设密码或权限。 用户 UC015 系统注销 当前用户注销，返回登录界面。 用户 UC016 退出系统 退出系。