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一、总述
1.1 需求或目标
随着数字化阅读普及，传统图书馆管理方式效率低下、资源检索不便。为提升图书管理效率，方便读者借阅与查询，公司计划开发 “在线图书管理系统”，实现图书的电子化管理、快速检索、在线借阅等功能，优化读者使用体验。
1.2 环境
- 业务环境：面向高校图书馆、公共图书馆等机构，需满足不同规模的图书管理需求。
- 技术环境：基于 Java Spring Boot 框架开发后端服务，前端采用 Vue.js，数据库使用 MySQL，部署在 Linux 服务器上。
1.3 局限
- 时间限制：项目需在 3 个月内完成开发与测试。
- 技术限制：需兼容老旧图书馆的部分硬件设备，且开发团队对部分新技术应用经验不足。
二、总体设计
2.1 组织结构
系统分为用户模块、图书管理模块、借阅管理模块、系统管理模块四大核心部分，各模块独立开发与维护，通过接口实现数据交互。
2.2 功能
- 用户模块：实现用户注册、登录、个人信息管理。
- 图书管理模块：完成图书录入、分类、检索、库存管理。
- 借阅管理模块：支持图书借阅、归还、续借操作及借阅记录查询。
- 系统管理模块：管理员进行用户权限管理、系统参数配置、日志查看。
2.3 处理流程
以借阅图书为例：用户登录→搜索图书→选择图书→提交借阅申请→系统验证库存与权限→生成借阅记录→用户完成借阅。（此处可插入系统流程图）
2.4 模块构成
2.5 运行环境
- 硬件：服务器配置为 8 核 CPU、16GB 内存、500GB 硬盘。
- 软件：操作系统 CentOS 7，JDK 1.8，MySQL 8.0，Nginx 1.18。
2.6 产品架构
2.7 技术架构
2.8 部署架构
三、外部接口
3.1 外部用户接口
通过 Web 浏览器访问系统，采用响应式设计适配 PC 与移动端；提供 API 接口，方便第三方应用接入实现数据共享。
3.2 软件接口
与图书馆现有 RFID 管理系统通过 HTTP API 对接，获取图书物理位置信息；集成支付宝、微信支付接口实现借阅逾期罚款支付。
3.3 硬件接口
预留与图书馆自助借还书机的 RS-232 接口，实现硬件设备与系统的数据交互。
四、模块设计
4.1 模块描述
- 用户模块：提供用户身份认证、信息修改、密码找回功能。
- 图书管理模块：实现图书信息增删改查，支持 ISBN、书名、作者等多条件检索。
- 借阅管理模块：处理借阅、归还、续借业务逻辑，生成借阅凭证。
- 系统管理模块：负责用户角色与权限分配、系统日志记录与分析。
4.2 模块层次结构
4.3 模块间的关系
各模块通过 Spring Cloud Feign 接口实现远程调用，采用消息队列 RabbitMQ 进行异步通信，如借阅成功后，图书管理模块通过消息队列通知库存更新。
4.4 模块的核心接口
以用户模块登录接口为例：
- 接口地址：/user/login
- 请求方式：POST
- 请求参数：{ "username": "string", "password": "string" }
- 响应参数：{ "code": 200, "message": "success", "token": "string" }
4.5 模块的核心流程
4.5.1 用户注册
4.5.2 图书借阅
4.6 处理方式设计
图书检索采用倒排索引算法，提升检索效率；借阅冲突处理采用乐观锁机制，避免多用户同时借阅同一本书籍时的数据不一致问题。
五、数据结构
5.1 逻辑结构
包含用户表（user）、图书表（book）、借阅记录表（borrow_record）、权限表（permission）等，用户表与借阅记录表通过用户 ID 关联，图书表与借阅记录表通过图书 ID 关联。
5.2 物理结构
采用 MySQL 数据库存储，创建对应表结构，设置合适的索引（如用户表的用户名索引、图书表的 ISBN 索引），定期进行数据库备份。
六、容灾设计（可选）
6.1 出错信息
系统统一返回 JSON 格式错误信息，如：{"code": 500, "message": "服务器内部错误"}。
6.2 出错处理
- 数据库故障：启用主从复制机制，切换到从库保证服务可用，故障修复后同步数据。
- 服务器宕机：通过 Nginx 负载均衡切换到备用服务器，同时发送告警通知运维人员。
七、监控设计（可选）
7.1 运行模块组合
使用 Prometheus + Grafana 组合监控系统运行状态，采集服务器 CPU、内存、磁盘使用率，以及接口响应时间、请求量等指标。
7.2 控制
当接口响应时间超过 1 秒或错误率超过 5% 时，自动触发告警并记录日志。
7.3 时间
每 5 分钟采集一次监控数据，生成实时监控报表。
八、用户界面设计（可选）
采用简洁清新的 UI 风格，首页展示热门图书、最新上架图书；用户操作页面采用分步引导式设计，降低操作复杂度。
九、安全设计（可选）
9.1 数据安全
用户密码采用 BCrypt 加密存储，敏感数据传输采用 HTTPS 协议；定期对数据库进行安全扫描与漏洞修复。
9.2 系统安全
设置防火墙限制非法 IP 访问，采用 JWT 进行用户身份认证与权限控制，防止越权操作。
十、其它设计（可选）
为方便后续功能扩展，采用微服务架构设计，各模块可独立部署与升级；预留 AI 推荐接口，未来可接入智能推荐算法。
十一、制定规范（附录）
11.1 设计原则
遵循高内聚低耦合原则，保证模块独立性；采用分层架构设计，提高系统可维护性与扩展性。
11.2 代码规范
- 变量、函数命名采用驼峰命名法，如 userName、getBookList。
- 代码注释采用 JavaDoc 格式，关键业务逻辑需添加详细注释。
11.3 接口规约
接口文档统一使用 Swagger 生成，接口版本号通过 URL 路径区分，如 /v1/user/login。
11.4 命名规则
数据库表名采用下划线命名法，如 user_info；表字段名与 Java 实体类属性名保持一致，通过 MyBatis Plus 自动映射。
十二、概要设计注意事项
- 可行性评估：通过技术调研与成本估算，确保系统在现有资源下可实现。
- 功能模块完整性：对照需求文档，逐项检查功能是否有对应模块实现。
- 开发计划指导：根据模块复杂度评估开发时间，制定详细开发计划。
- 避免过度重视业务流程：重点关注系统架构设计，业务流程仅作简要说明。
- 避免过度重视细节实现：无需详细描述代码逻辑，突出整体设计思路。