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

操作系统	Windows 10
开发工具	IntelliJ IDEA 2021.03
Java环境	JDK1.8，Maven 3.8.1
数据库	MySQL 8.0.19、Redis 3.0.10
服务器	Tomcat 9.0.30

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

编号	业务名称	操作者
1	医生信息管理	管理员
2	患者信息管理	管理员
3	挂号信息管理	管理员
4	药物信息管理	管理员
5	检查项目信息管理	管理员
6	病床信息管理	管理员
7	值班安排功能	管理员
8	数据分析功能	管理员
9	预约挂号功能	患者
10	查看报告单功能	患者
11	查看住院信息功能	患者
12	诊断功能	医生
13	申请住院功能	医生

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

模块	接口	请求方式	作用
公共模块	Login	Post	登录
	findPassword	Get	找回密码
	sendEmail	Get	发送邮件
患者信息模块	findAllPatients	Get	查询所有患者
	deletePatient	Get	删除患者
	findPatientById	Get	根据ID查询患者
	addPatient	Get	增加患者
	patientAge	Get	统计患者男女人数
医生信息模块	findAllDoctors	Get	查询所有医生
	findDoctor	Get	根据ID查询医生
	addDoctor	Get	增加医生
	deleteDoctor	Get	删除医生
	modifyDoctor	Get	修改医生信息
	findDoctorBySection	Get	根据科室查询所有医生
	updateStar	Get	更新用户评分
	uploadExcel	Get	批量导入医生信息
	downloadExcel	Get	批量导出医生信息
挂号信息模块	findAllOrders	Get	查询所有订单
	deleteOrder	Get	删除订单
	addOrder	Get	增加订单
	findOrderByPid	Get	根据pId查询挂号
	findOrderByNull	Get	查询当天挂号
	updateOrder	Post	更新挂号信息
	findOrderByDid	Get	根据dId查询挂号
	orderPeople	Get	统计今天的挂号人数
	orderGender	Get	统计挂号男女人数
	updateOrderByAdd	Get	增加诊断及医生意见
	findOrderTime	Get	查询挂号时间段
	orderSection	Get	统计过去20天某科室挂号人数
排班信息模块	findByTime	Get	根据日期查询排班信息
	addArrange	Get	增加排班信息
病床信息模块	findNullBed	Get	查询所有空床位
	updateBed	Get	更新床位信息
	findBedByPid	Get	根据pId查询住院信息
	findAllBeds	Get	查询所有床位信息
	addBed	Get	增加床位信息
	emptyBed	Get	清空床位信息
	bedPeople	Get	统计今天住院人数

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

功能	输入	处理	输出
登录	管理员账号/医生账号/患者账号、密码	查询数据库中对应的管理员/医生/患者信息，匹配则返回Token，存储到本地localStorage中	失败:提示错误 成功:进入系统页面
信息管理（医生、患者、挂号信息等）	查询特定用户信息。 点击“修改”用户按钮。 点击“增加”用户按钮。 点击“删除”用户按钮	从数据库中查询相应的用户信息。 更新数据库中该用户的信息。 新增数据库中该角色的信息。 删除数据库中该用户的信息。	跳回到当前用户信息列表首页
排班安排	点击排班日期。 选择排班科室。 对该科室的医生进行排班。	把排班日期存储到本地localStorage中。 根据排班科室在数据库中查询出该科室的所有医生。 将排班日期和该医生ID存储到Redis中，并限制每个时间段的挂号人数为40个，再将该信息存储到MySQL中。	该医生已排班:提示“该医生已排班” 该医生未排班：提示“已成功排班”
预约挂号	选择挂号的科室。 选择挂号日期。 选择挂号时间段。	根据科室在数据库中找出所有该科室的医生。 根据日期和科室查询出该科室该天的排班医生。 查询Redis数据库，若剩余号源不为零，将剩余号源减1，最后把挂号信息插入到MySQL中。	成功或者失败都会有相应的提示
处理挂号	查看当天挂号信息。 处理某个挂号信息。	在Token中解析出该医生的ID，根据该医生ID查询出当天所有未处理的挂号信息。 根据填写的病因，所开的药物以及所开的检查项目在数据库中更新该挂号信息。	成功或者失败都会有相应的提示
退出登录	点击“退出登录”	清除本地localStorage中的Token	退出到登录页面

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)

属性	类型	键	备注
a_id	int	主键	账号
a_password	varchar		密码
a_name	varchar		姓名
a_gender	varchar		性别
a_card	varchar		身份证号
a_phone	varchar		手机号
a_email	varchar		邮箱

表5-3：patient(患者)

属性	类型	键	备注
p_id	int	主键	账号
p_password	varchar		密码
p_name	varchar		姓名
p_gender	varchar		性别
p_birthday	varchar		出生日期
p_age	int		年龄
p_phone	varchar		电话
p_card	varchar		身份证
p_email	varchar		邮箱
p_state	int		状态

表5-4：doctor(医生)

属性	类型	键	备注
d_id	int	主键	账号
d_password	varchar		密码
d_name	varchar		姓名
d_gender	varchar		性别
d_phone	varchar		电话
d_card	varchar		身份证
d_email	varchar		邮箱
d_post	varchar		职位
d_introduction	varchar		简介
d_section	varchar		科室
d_state	int		状态
d_price	decimal		挂号价格
d_people	int		评分人数
d_star	decimal		总分
d_avg_star	decimal		平均分

表5-5：orders(挂号)

属性	类型	键	备注
o_id	int	主键	id
p_id	int	外键	患者账号
d_id	int	外键	医生账号
o_record	varchar		病历
o_start	varchar		开始时间
o_end	varchar		结束时间
o_state	int		状态
o_drug	varchar		药物
o_check	varchar		检查项目
o_total_price	decimal		需缴费费用
o_price_state	int		缴费状态
o_advice	varchar		诊断及建议

表5-6：bed(病床)

属性	类型	键	备注
b_id	int	主键	id
p_id	int	外键	患者账号
d_id	int	外键	医生账号
b_state	int		状态
b_start	varchar		预约时间
b_reason	varchar		申请理由
version	int		乐观锁版本号

表5-7：arrange(排班)

属性	类型	键	备注
ar_id	int	主键	id
ar_time	varchar		患者账号
d_id	int	外键	医生

表5-8：drug(药物)

属性	类型	键	备注
dr_id	int	主键	id
dr_name	int		名称
dr_price	int		单价
dr_number	int		剩余数量
dr_unit	varchar		单位
dr_publisher	varchar		提供商

表5-9：check(检查项目)

属性	类型	键	备注
ch_id	int	主键	id
ch_name	varchar		名称
ch_price	decimal		价格