2. 相关技术和开发环境

2.1 相关技术

本课题在Windows系统下使用了JavaEE开发技术、Spring Boot技术、Vue.js技术、Tomcat服务器、Redis无关系型数据库、MySQL关系型数据库以及ElementUI前端框架技术进行开发。以下是关键技术及开发工具介绍。

2.1.1 Java语言

Java是一种面向对象的编程语言，由Sun Microsystems（现在是Oracle公司）于1995年首次发布。它具有可移植性、安全性和跨平台等特性，因此被广泛应用于各个领域的软件开发中。

Java的平台无关性是其最重要的特性之一。通过Java虚拟机（JVM），Java程序可以在不同的操作系统和硬件上运行，而不需要针对特定平台进行修改。这意味着一次编写的Java代码可以在Windows、Linux、Mac等多个平台上运行。

Java是一种面向对象的语言，它支持封装、继承和多态等面向对象的编程概念。这使得Java程序更易于理解、扩展和维护。它还提供了强大的异常处理机制，使开发者能够更好地应对错误和异常情况。

Java还具有丰富的标准库和第三方库，以及一个庞大的开发者社区。这些库提供了许多常用的功能和工具，使得Java的开发变得更加高效和便捷。

总之，Java是一种功能强大、可靠性高、安全性好的编程语言，非常适合开发各种类型的应用程序，包括桌面应用程序、Web应用程序、移动应用程序等。它的广泛应用和稳定性使得Java成为了当今世界上最流行的编程语言之一。 

2.1.2 HTML、CSS、JavaScript

HTML（超文本标记语言）是一种用于创建和组织网页内容的标记语言。它由一系列标签组成，标签用于标记和描述文档中的不同部分，如标题、段落、链接和图像等。HTML提供了结构化的标记方式，使得浏览器能够正确地解析并显示网页内容。

CSS（层叠样式表）是一种用于描述网页外观和布局的样式语言。通过CSS，可以对HTML文档中的元素进行样式设置，包括字体、颜色、大小、间距、边框和背景等。CSS的设计目标是将样式与内容分离，使得网页的样式可以独立于内容进行修改和调整，从而提高网页的可维护性和灵活性。

JavaScript是一种动态的、基于对象和事件驱动的脚本语言。它广泛用于前端开发，用于为网页增加交互性和动态性。通过JavaScript，可以操作网页的元素、处理用户的输入、响应事件、进行表单验证和数据处理等。它还可以通过AJAX技术与服务器进行数据交互，实现动态加载内容和实时更新。

HTML、CSS和JavaScript三者通常一起使用，被称为前端开发技术。HTML负责网页的内容和结构，CSS负责网页的样式和布局，JavaScript负责网页的交互和动态效果。它们共同作用于网页的不同方面，使网页成为一个功能丰富、外观吸引人且易于使用的用户界面。

总结起来，HTML提供了网页内容的结构和标记，CSS负责网页的样式和布局，JavaScript为网页增加了交互性和动态功能。三者的协同工作使得构建现代化、交互式的网页成为可能。

2.1.3 Redis

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API[1]。Redis的主要优点如下：

1. 支持多种数据类型，包括Set，Zset，List，Hash，String五种数据类型，操作方便，适用于众多业务场景。
2. 持久化存储，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
3. 性能好，Redis是基于内存操作的，所以读写性能很好。Redis读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s。
4. 丰富的特性，Redis支持Publish/Subscribe，通知，Key过期策略等特性。

2.1.4 MySQL 

    MySQL是一种关系型数据库管理系统，是一个多用户，多线程的SQL数据库。MySQL的优点是体积小、速度快、总体拥有成本低，开放源代码等，使得它成为了目前中小企业的最爱[2]。

2.1.5 SSM框架

SSM框架是由Spring，SpringMVC和MyBatis三个开源框架整合而成，是当前较为流行稳定的Web项目框架。

Spring是一个开源框架，它是为了解决企业应用开发的复杂性而创建的。Spring的核心是控制反转和面向切面编程。

SpringMVC是Spring框架的组成部分之一，MVC框架提供了模型-视图-控制的体系结构和可以用来开发灵活、松散耦合的Web应用程序的组件。

MyBatis是一个基于Java的持久层框架,它支持定制化SQL、存储过程以及高级映射[3]。该框架解除了SQL与程序代码的耦合，提高了代码的可维护性。同时，MyBatis较为灵活，简单易学以及支持动态SQL语句等优点，让它深受广大编程人员的喜爱。

2.1.6 Vue.js

    Vue.js是一套用于构建用户界面的渐进式框架[4]。与其它大型框架不同的是，Vue被设计为可以自底向上逐层应用。Vue的核心库只关注视图层，不仅易于上手，还便于与第三方库或既有项目整合。

2.1.7 SpringBoot

SpringBoot是由Pivotal团队提供的全新框架，其设计目的是用来简化新Spring应用的初始搭建以及开发过程。使用SpringBoot的最大好处就是简化配置，它实现了自动化配置。

2.2 开发环境

表2-1展示了系统所需的开发环境。

表2-1系统所需开发环境表

3. 系统分析

3.1 可行性分析

3.1.1 经济可行性

    本系统为本科毕业设计，未真正投入到实际生活中，所需要的硬件设备目前只需用到一部电脑，软件方面大部分为官方提高免费使用的，所需资料也可在网上或者查询相关书籍即可找到。因此，本系统开发在经济方面是可行的。

3.1.2 技术可行性

    本系统的主要开发语言为Java，基于目前较为流行的SpringBoot以及Vue.js框架进行编写。本系统采用了MySQL数据库作为数据存储基础阵地，保证了一个安全、稳定的数据使用环境。本系统使用的技术，基本上都是目前较为流行的并且是开源的技术，文档和资料在互联网上都非常健全，且有许多开发成功的项目。因此，本系统开发在技术方面是可行的。

3.1.3 运行可行性

    本系统基于SpringBoot框架，需要搭建Java，Maven，Redis，MySQL等软件环境。在搭建的过程中，有遇到过种种的问题，但通过查询资料和请教导师，都能一一解决，并能熟练掌握。因此，本系统开发在运行方面是可行的。

3.2 业务流程分析

3.2.1 业务流程分析

本系统的使用者一共有管理员、医生和患者这三种角色:

1. 管理员：首页展示当天的预约挂号人数和住院人数，可对医生信息进行查增、批量导入和批量导出，可对患者、挂号信息进行查删，可对药物、检查项目和病床信息进行增删改查，可对医生进行排班操作，可查看数据统计页面。
2. 医生：首页展示当天本人的预约挂号人数，可对患者进行诊断、开处方药、开检查项目以及追诊操作，可帮患者申请入院，可查看本人诊断的挂号信息。
3. 患者：可预约挂号，可查看本人挂号信息，可查看本人住院信息，可对医生进行评价。

本系统的业务需求主要是对信息的基本管理、预约挂号和处理挂号等。

主要业务需求表3-1：

表3-1 业务需求表

3.2.2 数据流程图和逻辑流程图

总体业务流程图如下:

图3-1 管理员查询数据通用流程图

图3-2 医生查询和操作数据通用流程图

图3-3 患者查询和操作数据通用流程图

1. 预约挂号功能：先选择科室，会显示出该科室的所有医生信息，选择挂号日期，会显示出该天值班的医生。患者可以选择医生进行挂号，点击挂号操作后，会要求你选择时间段，同时会显示出该时间段所剩的号源，若无剩余号源，挂号失败，否则成功。
2. 

图3-4 患者预约挂号流程图

1. 医生处理挂号功能：医生按照顺序处理挂号信息，根据患者描述的症状填写相关信息，并且可以开处方药和开检查项目。患者检查完相应项目，可拿着报告单再次向医生寻求诊断，医生可以根据报告单填写病因和开处方药。
   

图3-5 医生处理挂号流程图

3.3 用例图分析

    根据本系统的使用者将用户划分为三种角色，分别是医院管理员，医生和患者。进入系统前需要通过账号以及密码进行登录，患者若无账号可先注册，医生的账号由管理员统一注册，登录成功后则根据他们的各自的角色进入相应的页面。

图3-6 用户关系用例图

医院管理员进入网站的页面后，可以进行的功能用例如图3-7所示:

图3-7 管理员用例图

1. 医生管理：可以通过关键字搜索，分页展示医生信息，同时可以增加、删除、修改医生信息，支持批量导入、批量导出医生信息。
2. 患者管理：可以通过关键字搜索，分页展示患者信息，同时也可以删除患者信息。
3. 挂号管理：可以通过关键字搜索，分页展示挂号信息，也可以删除挂号信息。
4. 药物管理：可以通过关键字搜索，分页展示药物信息，同时可以增加、删除、修改药物信息。
5. 检查项目管理：可以通过关键字搜索，分页展示检查项目信息，同时可以增加、删除、修改项目信息。
6. 病床管理：可以通过关键字搜索，分页展示病床信息，同时可以增加、修改、清空病床信息。
7. 找回密码：支持管理员通过邮件修改密码。
8. 值班安排：可选择从今往后一个月的任一天时间，对医生进行排班。
9. 数据统计：管理员可查看挂号、患者等的数据统计信息。

医生进入网站的页面后，可以进行的功能用例如图3-8所示:

图3-8 医生用例图

1. 处理挂号：医生可根据病人的描述，填写症状，还可开处方药和开检查项目。
2. 追加诊断：该功能针对完成检查项目的患者，医生可根据检查报告单填写病因及建议，也可开处方药。
3. 申请住院：医生可根据患者的病情申请住院。
4. 查看挂号：医生可查看所处理患者的挂号信息，包括缴费信息等。

患者进入网站的页面后，可以进行的功能用例如图3-9所示:

图3-9 患者用例图

1. 用户注册：支持新用户注册功能。
2. 预约挂号：患者可以选择科室，选择时间段，选择医生进行预约挂号。
3. 导出报告单：患者可以查看病情报告，并可自助打印病情报告单。
4. 查看住院：患者可通过此功能查看本人的住院信息。

3.4 数据需求分析

3.4.1 实体集分析

    实体集是具有相同类型及相同属性的实体的集合[5]。本系统主要的实体集主要有：管理员信息，医生信息，患者信息，值班信息，药物信息，病床信息，检查项目信息，挂号信息等。

3.4.2 实体集数据项分析

    管理员信息：管理员ID，密码，姓名，性别，身份证号码，手机号，邮箱。

医生信息：医生ID，密码，姓名，性别，身份证号码，手机号，邮箱，职位，个人简介，所处科室，在职状态，挂号费用，评分人数，总分，平均分。

患者信息：患者ID，密码，姓名，性别，年龄，身份证号码，手机号，邮箱，患者状态，出生日期。

值班信息：值班ID，值班时间，值班医生ID。

药物信息：药物ID，名称，单价，单位，剩余数量，提供商。

病床信息：病床ID，患者ID，医生ID，住院时间，住院原因，病床状态，乐观锁版本号。

检查项目信息：项目ID，名称，价格。

挂号信息：挂号ID，患者ID，医生ID，症状，预约时间，结束时间，所开药物，所做检查，病因，所需缴费费用，缴费状态，挂号状态。

3.4.3 数据操作分析

管理员：增加医生，编辑医生信息，增加药物，编辑药物信息，增加检查项目，编辑检查项目，增加病床，编辑病床信息，增加值班

医生：编辑挂号信息，编辑病床信息。

患者：增加挂号，增加评分。

4. 概要设计

4.1 系统设计

4.1.1 系统架构设计

    本系统使用SpringBoot、Vue.js等主流开发框架进行开发，遵守MVC模式，同时使用到了Element-UI进行页面的设计。为方便前后端进行整合和日后系统的维护，本系统分为视图层、控制层、业务层和持久层。各层之间相互独立，通过之间的接口进行通信，高内聚，低耦合[6]。

图4-1 系统架构图

4.1.2 系统功能板块

图4-2 系统功能模块图

4.2 ER图-数据库概要设计

管理员实体：用来存储医院管理员的基本信息，主键是医院管理员ID。

数据来源：系统管理员的录入，修改。

图4-3 管理员实体信息属性图

医生实体：存储医生的基本信息，医生ID为主键。

数据来源：管理员的录入，修改。

图4-4 医生实体信息属性图

患者实体：存储患者的基本信息，患者ID为主键。

数据来源：患者自行注册。

图4-5 患者实体信息属性图

药物实体：存储药物的基本信息，药物ID为主键。

数据来源：管理员的录入，修改。

图4-6 药物实体信息属性图

检查项目实体：存储检查项目的基本信息，项目ID为主键。

数据来源：管理员的录入，修改。

图4-7 检查项目实体信息属性图

病床实体：用来存储医院病床的基本信息，主键是病床ID，实体的外键是医生ID和患者ID。

数据来源：管理员的录入，修改。

图4-8 病床实体信息属性图

挂号信息：存储挂号的基本信息，挂号ID为主键，医生ID和患者ID为外键。

数据来源：患者的录入，医生的修改。

图4-9 挂号信息属性图

排班信息：存储排班的基本信息，排班ID为主键，医生ID为外键。

数据来源：管理员的录入。

图4-10 排班信息属性图

本医院管理系统的数据库共有8张表，表与表之间的通过外键建立联系。为了避免数据字段冗余，建立起合理的数据库结构，严格遵循了数据库的设计原则[7]。本系统严格遵循了数据库设计的三大范式，分别为确保每列保持原子性，确保表中的每列都和主键相关以及确保每列都和主键列直接相关。因此本系统的数据库关系是一个结构较为合理的关系型数据库模型。

本系统的E-R模型如下图4-11所示:

图4-11 总体ER图

4.3 系统后端接口设计

本系统的主要接口如表4-1所示。

表4-1 医院管理系统主要接口表

5. 详细设计

5.1 详细功能模块

系统功能模块如表5-1所示:

表5-1 系统功能模块

5.1.1 用户登录模块

    用户输入帐号和密码后，传至系统后台进行校验。如果帐号密码不匹配，跳回登录页面。账号密码都匹配的话，后端生成Token，返回给前端，前端存储到本地localStorage中，如图5-1所示。

图5-1 登录时序图

5.1.2 预约挂号模块

    患者可以选择科室和日期查询当前科室该日正在值班的医生，接着选择医生和时间段进行挂号，如图5-2所示。

图5-2 预约挂号时序图

5.1.3 接诊模块

    医生根据当天的日期查询所有当天的挂号信息，点击处理按钮，接着可以填写病因，选择药物以及检查项目，更新挂号信息，如图5-3所示。

图5-3 处理挂号时序图

5.2 数据库详细设计

在上一章中，已对本系统的实体集进行了概要设计，并设计了实体集之间的E-R模型图。在本章节中，从数据库关系的角度出发，设计关系模型以及数据表的逻辑结构。

5.2.1 关系模型设计

    根据数据库的概要设计，本小节设计出本系统的关系模型，其中，“主键”用下划线表示，“外键”用双下划线表示。

管理员实体（管理员ID，密码，姓名，性别，身份证号码，手机号，邮箱）

医生实体（医生ID，密码，姓名，性别，身份证号码，手机号，邮箱，职位，个人简介，所处科室，在职状态，挂号费用，评分人数，总分，平均分）

患者实体（患者ID，密码，姓名，性别，年龄，身份证号码，手机号，邮箱，患者状态，出生日期）

药物实体（药物ID，名称，单价，单位，剩余数量，提供商）

病床实体（病床ID，患者ID，医生ID，住院时间，住院原因，病床状态，乐观锁版本号）

检查项目实体（项目ID，名称，价格）

挂号信息（挂号ID，患者ID，医生ID，症状，预约时间，结束时间，所开药物，所做检查，病因，所需缴费费用，缴费状态，挂号状态）

值班信息（值班ID，值班时间，医生ID）

5.2.2 逻辑结构设计

表5-2：admin(管理员)

表5-3：patient(患者)

表5-4：doctor(医生)

表5-5：orders(挂号)

表5-6：bed(病床)

表5-7：arrange(排班)

表5-8：drug(药物)

表5-9：check(检查项目)