模型驅(qū)動的預(yù)算管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

郭寧遠(yuǎn)，徐建良

(中國海洋大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100)

模型驅(qū)動的預(yù)算管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

郭寧遠(yuǎn)，徐建良

(中國海洋大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院，山東 青島 266100)

針對財務(wù)預(yù)算的領(lǐng)域概念和復(fù)雜需求，將一種模型驅(qū)動的開發(fā)方式實踐于預(yù)算管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，使開發(fā)人員脫離復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，更加專注領(lǐng)域概念的消化、模型和數(shù)據(jù)傳輸對象的創(chuàng)建。給出了預(yù)算管理系統(tǒng)的整體說明和框架的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計，并以開發(fā)順序依次介紹了各層的設(shè)計與實現(xiàn)，最后結(jié)合系統(tǒng)快速上線的效果說明了這種模型驅(qū)動開發(fā)方式的可行性、便利性和快捷性。

預(yù)算管理; 信息系統(tǒng);EntityFramework;ModelFirst; 數(shù)據(jù)傳輸對象; 多層架構(gòu);JSON;

0 引言

在面對某領(lǐng)域內(nèi)的專業(yè)概念和復(fù)雜需求時，將新知識吸收轉(zhuǎn)化為軟件產(chǎn)品對于軟件開發(fā)人員來說是一項艱巨的任務(wù)。一方面在此過程中若軟件開發(fā)人員對領(lǐng)域?qū)＜业男枨罄斫獠煌笍?，將會?dǎo)致工作重心的偏離、軟件交付期延長、需求頻繁變更等影響軟件開發(fā)和交付的嚴(yán)重后果。另一方面，軟件開發(fā)人員更偏向于使用技術(shù)來解決領(lǐng)域問題，比如沉溺于設(shè)計完美的數(shù)據(jù)庫來滿足需求，而這往往是事倍功半的方法。

基于模型的開發(fā)方式提高了代碼本身的溝通能力。模型是一種知識形式，它對知識進(jìn)行有選擇的簡化和有目的的結(jié)構(gòu)化[1]。使用適當(dāng)?shù)哪Ｐ筒⒛Ｐ拓灤┯谡麄€開發(fā)過程，可以使軟件開發(fā)人員專注于需求相關(guān)的信息，簡化與領(lǐng)域?qū)＜业臏贤ǎ怪R表達(dá)更加準(zhǔn)確，更加貼合需求。

EntityFramework是微軟研發(fā)的一種對象關(guān)系映射組件(ORM)，它可以在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和對象之間產(chǎn)生自動映射[2]。在EntityFramework6.x版本中提供三種開發(fā)模式：CodeFirst、DatabaseFirst和ModelFirst[3]。本文將利用ModelFirst開發(fā)模式，以模型的構(gòu)建為中心，通過模型驅(qū)動開發(fā)，數(shù)據(jù)庫由模型生成，開發(fā)人員只需將關(guān)注點放在領(lǐng)域模型和數(shù)據(jù)傳輸對象(DTO)的轉(zhuǎn)化上即可。

1 系統(tǒng)整體說明

1.1 系統(tǒng)基本流程

圖1 預(yù)算新建及審核流程

系統(tǒng)主要分為兩個業(yè)務(wù)流程，即預(yù)算業(yè)務(wù)流程和預(yù)算調(diào)整業(yè)務(wù)流程。

預(yù)算業(yè)務(wù)流程如圖1所示，起于專家對已經(jīng)立項的項目添加預(yù)算，終于財務(wù)處管理員審核通過預(yù)算。

預(yù)算調(diào)整流程如圖2所示，貫穿于整個項目進(jìn)行過程中，當(dāng)本次預(yù)算出現(xiàn)改變等需要調(diào)整的情況時，專家提出調(diào)整請求，由科技處管理員審核。

圖2 預(yù)算調(diào)整新建及審核流程

1.2 系統(tǒng)模塊劃分

系統(tǒng)以項目預(yù)算業(yè)務(wù)流程為核心，以數(shù)據(jù)查詢、審核、分析為重心，包括基本信息維護(hù)、預(yù)算管理、預(yù)算調(diào)整管理、子課題管理、預(yù)算審核管理、調(diào)整審核管理、統(tǒng)計報表等功能。系統(tǒng)模塊如圖3所示。

圖3 模塊劃分圖

模塊功能簡要說明如下：

(1)基本信息維護(hù)：包括用戶、角色、權(quán)限、界面等用戶關(guān)聯(lián)信息管理，系統(tǒng)使用基于角色的訪問控制方法，可便捷簡單地處理用戶與權(quán)限之間關(guān)系；維護(hù)批復(fù)預(yù)算基本增、刪、改、查操作。

(2)預(yù)算管理：包括專家對負(fù)責(zé)項目預(yù)算信息的基本處理，如新建、修改、查看、保存、提交、報表導(dǎo)出等，以及該項目子課題的科目預(yù)算制定與子課題指派等功能。

(3)預(yù)算調(diào)整管理：預(yù)算調(diào)整是項目在執(zhí)行過程中，專家對承擔(dān)的項目預(yù)算進(jìn)行調(diào)整工作，包括調(diào)整的新建、修改、查看、保存、提交等工作，在調(diào)整過程中，可以添加新的子課題；專家亦可以查閱項目之前的每一次調(diào)整。

(4)子課題管理：專家可對子課題憑單號、賬本號進(jìn)行編輯，也可查看參與的項目與子課題的預(yù)算分配情況。

(5)預(yù)算審核管理：財務(wù)處管理員對專家提交的項目預(yù)算進(jìn)行審核。

(6)調(diào)整審核管理：科技處管理員對專家提交的預(yù)算調(diào)整進(jìn)行審核。

(7)預(yù)算數(shù)據(jù)統(tǒng)計：提供子課題數(shù)據(jù)的導(dǎo)出功能，將系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)根據(jù)財務(wù)處相關(guān)要求導(dǎo)出一定格式的DBF文件，供財務(wù)處統(tǒng)計、分析、導(dǎo)入等使用。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與各層次的實現(xiàn)

系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，客戶端只需一個瀏覽器，就可以通過Web服務(wù)器與服務(wù)器端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互[4]。按照高效、易維護(hù)的原則將系統(tǒng)分為展示層、服務(wù)層、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層、業(yè)務(wù)邏輯層、領(lǐng)域模型層、DTO模型層六個層次，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)打破傳統(tǒng)的以業(yè)務(wù)邏輯為中心的開發(fā)模式，轉(zhuǎn)為以領(lǐng)域模型和DTO模型為中心的開發(fā)模式，使前后端開發(fā)人員更專注處理用戶的需求，更快地理解、吸收領(lǐng)域知識，從而構(gòu)建高質(zhì)量、易維護(hù)的軟件產(chǎn)品。這種開發(fā)模式的順序為：

(1)開發(fā)人員與領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行交流溝通，根據(jù)需求確定系統(tǒng)的領(lǐng)域模型結(jié)構(gòu)，再根據(jù)領(lǐng)域模型構(gòu)建前后臺傳輸?shù)腄TO模型。

(2)確定好領(lǐng)域模型和DTO模型，前端的開發(fā)只需關(guān)注與后端服務(wù)器交互的DTO模型，根據(jù)用戶對界面的要求和各個界面的DTO模型構(gòu)建展示層中的各個界面。

(3)后端服務(wù)器端只需關(guān)注領(lǐng)域模型與DTO模型之間的轉(zhuǎn)化，根據(jù)需求的轉(zhuǎn)化規(guī)則完成業(yè)務(wù)邏輯層的編寫。

(4)根據(jù)前后臺約定的數(shù)據(jù)傳輸格式，完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層編寫。

(5)編寫服務(wù)層WebService供前端展示層調(diào)用。

開發(fā)順序如圖5所示。

圖5 開發(fā)順序圖

2.1 領(lǐng)域模型層設(shè)計實現(xiàn)

領(lǐng)域模型層是系統(tǒng)的核心層，是連接整個系統(tǒng)的橋梁。在此層次中軟件開發(fā)人員利用EntityFramework的ModelFirst開發(fā)模式構(gòu)建模型，模式的核心為EDM(EntityDataModel)技術(shù)，EDM提供圖形化的設(shè)計界面，將模型設(shè)計和代碼實現(xiàn)綁定，通過與領(lǐng)域?qū)＜业慕涣?，利用頭腦風(fēng)暴等活動將系統(tǒng)的領(lǐng)域概念和復(fù)雜需求等知識消化并提煉到模型當(dāng)中，并通過不斷地修改和調(diào)整模型使之更滿足預(yù)算系統(tǒng)的需求，最終確定出整個系統(tǒng)的領(lǐng)域模型。

確定好領(lǐng)域模型后，開發(fā)人員只需保存模型，即可根據(jù)模型中屬性和實體間關(guān)聯(lián)等信息生成所有實體對象，并生成一個繼承于DbContext基類的數(shù)據(jù)庫上下文對象[5]。其中EntityFramework庫里面的DbContext基類為操控實體對象執(zhí)行上下文環(huán)境， 提供所需的架構(gòu)和映射元數(shù)據(jù)(Meatadata)、數(shù)據(jù)庫鏈接，同時還包括對象緩存、跟蹤狀態(tài)和關(guān)聯(lián)管理等功能[3]。

保存好模型并生成實體和數(shù)據(jù)庫上下文后，在模型中選擇“根據(jù)模型生成數(shù)據(jù)庫”，配置好連接字符串，即可從模型映射到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中，使開發(fā)人員擺脫使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫管理工具進(jìn)行數(shù)據(jù)庫設(shè)計和實現(xiàn)的工作。

以預(yù)算及其審核模塊為例，構(gòu)建圖6所示模型。

圖6 預(yù)算及審核模型圖

2.2DTO模型層設(shè)計實現(xiàn)

領(lǐng)域模型層完成后，開發(fā)人員的下一個關(guān)注點應(yīng)是數(shù)據(jù)的傳輸，也就是DTO模型的構(gòu)建。

DTO(DataTransferObject)即數(shù)據(jù)傳輸對象，是一種用來在多層架構(gòu)軟件系統(tǒng)中層間交換數(shù)據(jù)的對象。DTO的提出是為了在客戶端和服務(wù)器端交換大量的數(shù)據(jù),而無需多個細(xì)粒度的調(diào)用,從而減少遠(yuǎn)程調(diào)用的數(shù)目 ,避免相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載[6]。

開發(fā)人員可根據(jù)領(lǐng)域模型和原型界面構(gòu)建DTO模型。在預(yù)算管理系統(tǒng)框架中，業(yè)務(wù)邏輯層根據(jù)每個界面的數(shù)據(jù)需求從領(lǐng)域模型層中取出相應(yīng)的數(shù)據(jù)并組合成與需求數(shù)據(jù)相對應(yīng)的DTO對象，然后交由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層；或者由數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層將服務(wù)層傳來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成DTO對象，然后交由業(yè)務(wù)邏輯層進(jìn)行處理。所以，DTO模型是前后臺數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮诵?，確定好DTO模型后，向下關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯層的編寫，向上關(guān)注數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層、服務(wù)層、展示層的編寫，并且可以同時進(jìn)行，大大節(jié)約了時間成本。

以預(yù)算審核列表的顯示為例，DTO模型的示例代碼如下：

publicclassBudgetAuditListDTO{

publicListbudgetAuditList{get;set; }

}

publicclassBudgetAuditVO{

publicintprojectid{get;set; }

publiclongtotalamounts{get;set; }

publiclongouteramounts{get;set; }

publicstringprjmanagername{get;set; }

publicstringprjstate{get;set; }

}

2.3 業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計實現(xiàn)

領(lǐng)域模型層和DTO模型層均構(gòu)建完畢后，業(yè)務(wù)邏輯層的職責(zé)是領(lǐng)域模型和DTO模型之間的轉(zhuǎn)化。語言集成查詢(LanguageIntegratedQuery，LINQ)是一組語言特性和API，LINQtoEntities提供了查詢關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的實體模型的方式[7]。在此層次中，系統(tǒng)使用LINQtoEntities技術(shù)，從領(lǐng)域模型實體中進(jìn)行數(shù)據(jù)的增、刪、改、查。

以“我的子課題列表”的顯示為例，系統(tǒng)在接收到前臺的數(shù)據(jù)請求后，業(yè)務(wù)邏輯層使用LINQtoEntities技術(shù)將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中取出。示例代碼如下：

varquery=frommissin

database.MissionSet.OfType()

wheremiss.ManagerId==userId

selectnew{

MissionId=miss.Id,

ProjectId=miss.ProjectId,

MissionName=miss.MissionName

};

查詢結(jié)束后，將結(jié)果根據(jù)列表所對應(yīng)的DTO模型進(jìn)行DTO模型屬性的賦值和組合，示例代碼如下：

foreach(varqinqueryList){

MyMissionListVOmmlVO=newMyMissionListVO(){

missionid=q.MissionId,

projectid=q.ProjectId,

mssname=q.MissionName};

this.missionListDTO.Add(mmlVO);

}

經(jīng)過上述步驟，業(yè)務(wù)邏輯層就完成了領(lǐng)域模型與DTO模型的轉(zhuǎn)化。

2.4 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層和服務(wù)層設(shè)計實現(xiàn)

預(yù)算管理系統(tǒng)中，前后臺數(shù)據(jù)是通過JSON(JavaScriptObjectNotation)格式來傳輸?shù)摹SON是一種輕量級的數(shù)據(jù)傳輸格式，易于閱讀和編碼，可以在多種語言之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[8]。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層將業(yè)務(wù)邏輯層傳來的DTO對象序列化成JSON格式的數(shù)據(jù)，或者根據(jù)服務(wù)層傳來的JSON格式的數(shù)據(jù)反序列化成DTO對象。

預(yù)算管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層使用JSON.NET技術(shù)實現(xiàn)JSON的序列化和反序列化。使用JSON.NET技術(shù)可以自動進(jìn)行JSON的序列化和反序列化，是.NET框架下一款功能強大且高效的開源序列化和反序列化工具[9]。

以子課題更新功能為例，先將服務(wù)層傳來的子課題信息反序列化為DTO對象，交由業(yè)務(wù)邏輯層保存后，將返回的子課題再序列化為JSON返回給服務(wù)層。示例代碼如下：

MissionDTOmissionDTO=

JsonConvert.DeserializeObject(json);

missionDTO=aarmb.SaveAndReturn(database);

json=

JsonConvert.SerializeObject(missionDTO,Formatting.Indented);

預(yù)算管理系統(tǒng)的服務(wù)層提供WebService供展示層調(diào)用，負(fù)責(zé)接收展示層發(fā)來的請求，并將數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層。

以子課題更新的WebService為例，服務(wù)層接收到前端的請求后，實例化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層的對象，將JSON等數(shù)據(jù)傳給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化層。示例代碼如下：

publicclassAddAndReturnMissions:WebServiceBase{

[WebMethod]

publicvoidSaveAndReturn(stringmssParam){

AddAndReturnMissionsTransaarmT=

newAddAndReturnMissionsTrans();

aarmT.SaveAndReturn(Database,mssParam);}

}

2.5 展示層設(shè)計實現(xiàn)

預(yù)算管理系統(tǒng)的展示層采用ExtJS富客戶端框架。ExtJS是基于JavaScript語言開發(fā)的客戶端Ajax框架，優(yōu)點是與后臺技術(shù)無關(guān)，而且瀏覽器兼容性較強[10]。

在確定完領(lǐng)域模型和DTO模型后，軟件的前臺開發(fā)人員利用ExtJS后臺技術(shù)無關(guān)的優(yōu)點，并利用之前確定好的DTO模型和需求分析階段的原型界面即可編寫前端代碼。

預(yù)算管理系統(tǒng)利用ExtJS提供的視圖、表單、列表、表格等組件構(gòu)建友好、美觀的用戶界面，并通過ExtJS提供的Ajax功能與后臺進(jìn)行交互。以財務(wù)處管理員登錄后的界面為例，用戶登錄成功后，系統(tǒng)發(fā)起主界面的Ajax請求，取得相應(yīng)數(shù)據(jù)并渲染到用戶界面。示例界面如圖7所示。

圖7 預(yù)算管理系統(tǒng)主界面

3 結(jié)論

模型驅(qū)動的開發(fā)方式適用于需求急迫、領(lǐng)域概念復(fù)雜、對軟件質(zhì)量要求高的軟件研發(fā)。本文針對預(yù)算管理系統(tǒng)的復(fù)雜需求，展示了模型驅(qū)動開發(fā)方式的實踐，軟件開發(fā)人員使用模型作為一種語言，與領(lǐng)域?qū)＜医涣鞑⒉粩喔倪M(jìn)模型，快速地明確需求，使領(lǐng)域知識精確地消化于模型中。在明確模型之后，以模型為橋梁，使系統(tǒng)框架中各個層次并行開發(fā)，大大節(jié)約了時間成本。并行的開發(fā)使開發(fā)人員專注于各層次的功能需求，提高了代碼的質(zhì)量。通過模型，軟件開發(fā)人員還可以挖掘潛在需求進(jìn)行深度開發(fā)，進(jìn)一步改進(jìn)軟件的性能。

目前預(yù)算系統(tǒng)已上線使用，其在短期內(nèi)的上線使用和其穩(wěn)定性證明了文中介紹的基于模型驅(qū)動的開發(fā)方式的可行性、便利性和快捷性。

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[3] 沈霞菲, 王建中.基于.NETEntityFramework數(shù)據(jù)庫訪問機制的設(shè)計與應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2014(24):5-8.

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Model-driven design and implementation of the budget management system

GuoNingyuan,XuJianliang

(CollegeofInformationScience&Engineering，OceanUniversityofChina,Qingdao266100，China)

Aimingatthedomainconceptsandcomplexrequirementsoffinancialbudget,thispaperputsamethodofmodel-drivendevelopmentpracticeinthedesignandimplementationofthebudgetmanagementsystem.Thismethodmakesdevelopersgetridofthecomplexdatabasedesign,andfocusontheabsorptionofdomainconcepts,modelsandthecreationofadatatransferobject.Thispaperpresentstheoveralldescriptionandframeworkofbudgetmanagementsystemstructure，andintroducesthedesignandimplementationofeachlayeraccordingtothedevelopmentorder.Finally,combiningwiththeapplicationeffectofsystemitshowsthefeasibility,convenienceandrapidityofusingthismethodofmodel-drivendevelopment.

budgetmanagement;informationsystem;EntityFramework;ModelFirst;DTO;multi-layerarchitecture;JSON

TP

ADOI： 10.19358/j.issn.1674- 7720.2016.22.003

郭寧遠(yuǎn)，徐建良．模型驅(qū)動的預(yù)算管理系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].微型機與應(yīng)用，2016,35(22)：11-14.

2016-05-25)

郭寧遠(yuǎn)(1990-)，男，碩士研究生，主要研究方向:軟件工程與智能信息系統(tǒng)。

徐建良(1969-)，男，博士，教授，主要研究方向:計算復(fù)雜性理論、計算機軟件與理論。