一、[材料型]问答题
试题一（共25分）阅读以下关于软件系统分析与建模的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】某软件公司拟开发一套博客系统，要求能够向用户提供一个便捷发布自已心得，及时有效的与他人进行交流的平台。新用户发布个人博客之前，需要创建一个新的博客账户，以下为新用户注册的操作行为：
(a) 向系统请求创建一个新的博客账户；
(b) 输入个人详细信息；
(c) 使用证件数据库验证个人详细信息；
(d) 选择账户类型；
(e) 身份验证成功，创建新的博客账户；
(f）用户身份信息验证不成功；
(g) 以电子邮件的方式将账户详细信息发送给用户；
(h）博客账户申请被拒绝。
1、【问题1】（6分）在结构化和面向对象的软件分析过程中，通常会使用到数据流图、活动图和流程图，请分别描述这三种模型的特点和适用场景。
参考答案：
问题1:
数据流图：一种图形化工具，用来说明业务处理过程、系统边界内所包含的功能和系统中的数据流。数据流图适用于系统分析中的逻辑建模阶段，数据流图展现系统的数据流。
活动图：描述系统的工作流程和并发行为，可看作状态图的特殊形式，活动图中一个活动结束后将立即进入下一个活动（在状态图中状态的转移可能需要事件的触发）。动图侧重描述行为的动作。其次活动图可描述并发行为。
流程图：图形化的方式展示应用程序从数据输入开始到获得输出为止的逻辑过程，描述处理过程的控制流。流程图适用于系统设计中的物理建模阶段，流程图展现系统的控制流。
解析：
问题1要求描述数据流图、活动图和流程图的特点和适用场景。
- 数据流图主要用于系统分析中的逻辑建模阶段，展示系统中的数据流和业务处理过程，帮助我们了解数据的来源、流向、处理和存储。
- 活动图侧重于描述系统的工作流程和并发行为，可以看作状态图的特殊形式。它适用于描述系统的动态行为，展示各个活动之间的顺序和依赖关系。
- 流程图则适用于系统设计中的物理建模阶段，展示应用程序的逻辑过程，从数据输入到输出的整个过程。它可以清晰地展示系统的控制流，包括各个处理步骤的顺序和条件分支。
以上三种模型都是软件分析和建模中常用的工具，根据具体的场景和需求选择合适的模型进行使用。
2、【问题2】（9分）采用用例图和用例描述建模系统需求，请使用题干给出的（a）～（h），完善“博客账户创建用例描述”中的（1）～（6），如表1-1所示。将正确答案填在答题纸上。
参考答案：（1）（a）
（2）（d）
（3）（b）
（4）（c）
（5）（g）
（6）（h）
解析：
博客账户创建的基本流程包括：用户向系统请求创建新的博客账户，然后用户需要选择账户类型，接着输入个人详细信息，并使用证件数据库进行验证。如果验证成功，系统会创建新的博客账户并发送账户详细信息给用户。如果验证失败或存在其他问题，博客账户申请可能会被拒绝。因此，根据题目描述和流程，选择了上述的答案。其中，(a)、(d)、(b)、(c)、(g)和(h)这些选项与博客账户创建的流程相匹配。而选项(e) “身份验证成功，创建新的博客账户” 和选项(f) “用户身份信息验证不成功” 在题目的表中已经提及，因此不需要再次选择。
3、【问题3】（10分）需求评审是通过将需求规格说明书递交给相关人员检查，以发现其中存在缺陷的过程。在需求工程中，需求评审是一个非常重要的过程。结合题干案例，请用300字以内的文字简要说明需求评审的内容及作用。
参考答案：
需求评审的内容：
（1）评审需求规格说明和初步的用户手册，确保软件需求的完整、准确、清晰。
（2）需求规格说明书中的软件需求是从系统需求、业务规格等正确推导出来；
（3）确保用户和软件设计人员对需求规格说明和初步的用户手册的理解达成共识，确保需求是符合干系人需求的。
（4）确保需求为系统设计、实现和测试提供了足够的基础。
（5）发现遗漏，以便尽快补充、更正。
需求评审的作用：
（1）发现二义性或是不确定性的需求
（2）发现未达成共识的需求，让项目干系人在需求问题上达成共识
（3）发现遗漏需求
（4）减少需求不一致的风险，提高软件质量与满意度。
解析：
需求评审是软件开发过程中非常重要的一个环节，其主要目的是确保软件需求的准确性、完整性和清晰性。通过评审，可以确保需求规格说明书中的软件需求是从系统需求、业务规格等各个方面正确推导出来的。同时，评审也能确保用户和软件设计人员对需求的理解达成一致，为系统设计、实现和测试提供充分的基础。评审过程中，还可以发现可能存在的遗漏、二义性或不确定性的需求，以及未达成共识的需求，从而及时进行补充、更正，减少需求不一致的风险。因此，需求评审对于提高软件质量和用户满意度具有重要的作用。
试题二（共25分）阅读以下关于系统设计的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】某软件公司为某企业开发一套在线办公自动化系统，以提升企业管理服务的质量和效率。公司决定采用面向对象方法开发该系统，张工负责对员工请假审批业务进行了分析，具体描述如下：企业员工通过请假申请页面提出请假申请后，首先由部门经理进行审核，若请假理由不合理，部门经理拒绝请假申请，将申请退回给员工，员工对请假申请表进行修改再次提交，或放弃请假申请。若请假理由合理，且请假天数小于等于3天，则部门经理直接批准请假申请，生成请假批准单，申请结束。若请假天数大于3天，则在部门经理批准请假申请后，需要提交给副总经理审核批准。副总经理若认为该申请合理，则审核通过，生成请假批准单，流程结束；若副总经理认为申请不合理，则拒绝请假申请，将请假申请退回给员工。
4、【问题1】（11分）识别设计类是面向对象设计过程中的重要环节之一，设计类表达了类的职责，即该类所承担的任务。请用300字以内的文字说明设计类通常包含哪3种类型，以及每种类型的主要职责，并从题干描述案例涉及的具体类为每种类型的设计类举出两个实例。
参考答案：
类可以分为三种类型，分别是实体类、边界类和控制类。
1）实体类：存储和管理系统内部的信息，实体类通常需要放入持久存储体（数据库、文件等）。实体对象（实体类的实例）用于保存和更新事件、人员等信息。本题的实体类有企业员工、部门经理、副总经理、请假批准单等。
2）控制类
控制类是用于控制用例工作的类，体现应用程序的执行逻辑。本题的控制类有提交请假申请、批准请假申请、拒绝请假申请。
3）边界类：位于系统与外界的交接处，用于系统外部环境与系统内部的交互。本题的边界类有请假申请页、请假申请表等。
解析：
本题主要考察面向对象设计中的类的识别和设计。在面向对象设计中，类可以分为三种类型：实体类、控制类和边界类。实体类主要负责数据的存储和管理，控制类负责控制业务流程，边界类负责系统与环境之间的交互。通过分析题干中的业务场景，我们可以识别出不同的类，并为每种类型的设计类举出实例。比如，“企业员工”、“部门经理”等是实体类，因为它们代表系统中的实体并存储相关信息；“提交请假申请”、“批准请假申请”等是控制类，因为它们负责控制请假审批的流程；“请假申请页面”是边界类，因为它负责员工与系统的交互。
5、【问题2】（6分）识别类之间的关系是面向对象分析过程中的重要环节之一，常见的类之间关系包括泛化关系、关联关系、聚合关系、组合关系等。请用300字以内的文字对泛化关系和关联关系的内涵进行描述，并根据题干具体类的描述为这两种关系各举出一种实例。
参考答案：
泛化关系：一般事物与该事物中特殊种类之间的关系，也就是类的继承。例如：员工和部门经理属于泛化关系。
关联关系：两个类之间存在可以相互作用的联系，即一个类知道另外一个类的属性和方法，含有“知道”、“了解”的含义。例如：“员工可以提交请假申请单”语句中，员工和请假记录之间就是关联关系。
解析：
泛化关系主要是描述一般事物与特殊种类之间的关系，在面向对象分析中，这通常表现为类的继承。以题干中的描述为例，员工和部门经理之间的关系可以看作是一种泛化关系，因为部门经理是员工这一类中的特殊角色。
关联关系则是描述两个类之间的相互作用。在这种关系中，一个类会知道另外一个类的属性和方法。以员工与请假申请单的关系为例，员工可以提交请假申请单，这表明他们之间存在关联关系。这种关系也包含了“知道”、“了解”的含义，因为员工需要了解请假申请单的提交方式和内容。
另外，除了泛化关系和关联关系，题干中描述的系统设计还可能涉及到聚合关系和组合关系。聚合关系描述的是整体与部分的关系，例如狼与狼群的关系。组合关系则描述的是“整体”离开“部分”将无法独立存在的关系，如车轮与车的关系。但根据题目的要求，此处只需描述泛化关系和关联关系的内涵及实例。
6、【问题3】（8分）在面向对象的设计过程中，状态图描述了一个实体基于事件反应的动态行为。请根据题干描述，填写图2-1中的（a）～（d）空白，完成请假审批的状态图。 
参考答案：
（a）部门经理拒绝请假申请
（b）请假天数大于3天
（c）副总经理拒绝请假申请
（d）请假天数小于等于3天
解析：
根据题干描述，我们可以得知：
- 当部门经理拒绝员工的请假申请时，状态会返回到员工，所以（a）应填写“部门经理拒绝请假申请”。
- 请假审批的状态会根据请假天数有所不同。如果请假天数小于等于3天，部门经理会直接批准，所以（d）应填写“请假天数小于等于3天”。
- 如果请假天数大于3天，除了部门经理批准外，还需要副总经理的审核批准，因此（b）应填写“请假天数大于3天”。
- 如果副总经理认为请假申请不合理，他会拒绝批准，所以（c）应填写“副总经理拒绝请假申请”。
这样，根据题干描述和面向对象的设计原理，我们完成了请假审批的状态图填写。
试题三：暂缺
7、暂缺
参考答案：暂缺
解析：
：由于题目中未给出具体的试题内容和问题，因此无法提供答案和解析。请补充完整题目信息后，我将根据我的专业知识给出相应的答案和解析。
8、暂缺
参考答案：暂缺
解析：
：由于题目中未给出具体的试题内容和问题，因此无法提供答案和解析。请补充完整的试题内容，以便给出准确的答案和解析。
9、暂缺
参考答案：暂缺
解析：
：由于题目内容暂缺，无法提供准确的答案和解析。请提供完整的题目内容，以便给出相应的回答。
试题四（共25分）
阅读以下关于微服务架构中的数据管理的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
某大型电商平台构建了一个在线B2B商店系统。该系统采用微服务架构，将系统功能分解为多个松散耦合且可独立部署的较小组件或服务。最终设计的系统包括了电商系统中常见的服务：客户服务、订单服务、支付服务等，其中：
1、 客户服务负责对客户相关的信息进行管理和维护；
2、 订单服务负责对订单信息的管理和维护；
3、支付服务负责对在线支付功能和信息的管理和维护等。
为了确保微服务之间的松耦合，每个服务都有自己的数据，其中，订单服务使用了 NoSQL 数据库，客户服务和支付服务使用了关系数据库。
李工认为由于不同服务使用了各自的不同数据库，使得跨服务操作可能存在数据不一致。比如订单与支付的数据一致性问题，系统通过订单服务在本地 NoSQL 数据库中创建订单记录，同时在支付服务的关系数据库中创建支付记录，且必须保证订单记录和支付记录的一致性，该问题在系统构建时需要考虑。
10、【问题1】（7分）
李工建议采用两阶段提交协议（2PC）来解决服务数据的一致性问题。请用200字以内的文字简要说明2PC；说明2PC是否能解决该问题，并简要解释原因。
参考答案：
问题1:
（1两阶段提交协议（Two-phase Commit，2PC）经常⽤来实现分布式事务，在两阶段协议中，系统⼀般包含两类节点：⼀类为协调者（coordinator），通常⼀个系统中只有⼀个；另⼀类为事务参与者（participants，cohorts或workers），⼀般包含多个。协议中假设每个节
点都会记录操作⽇志并持久化到⾮易失性存储介质，即使节点发⽣故障⽇志也不会丢失。
（2）可以，可以保证数据的强一致性，许多分布式关系型数据管理系统采用此协议来完成分布式事务。它是协调所有分布式原子事务参与者，并决定提交或取消（回滚）的分布式算法。同时也是解决一致性问题的一致性算法。该算法能够解决很多的临时性系统故障（包括进程、网络节点、通信等故障），被广泛地使用。但是，它并不能够通过配置来解决所有的故障，在某些情况下它还需要人为的参与才能解决问题。参与者为了能够从故障中恢复，它们都使用日志来记录协议的状态，虽然使用日志降低了性能但是节点能够从故障中恢复。
解析：
第一问要求简要说明两阶段提交协议（2PC）。这是一种用于管理分布式事务的协议，其中包括一个协调者节点和多个事务参与者节点。每个节点都会记录操作日志并持久化，以确保在发生故障时数据不会丢失。
第二问询问2PC是否能解决服务数据的一致性问题。确实，2PC协议可以解决这一问题。它通过协调所有分布式原子事务参与者，确保所有操作都成功完成（提交）或出现错误时全部撤销（回滚），从而保证了数据的强一致性。这种协议广泛应用于分布式关系型数据管理系统，是解决一致性问题的一种有效方法。虽然使用日志记录协议状态可能会降低性能，但在故障恢复方面非常有效，可以处理包括进程、网络节点、通信等临时性故障。因此，对于跨服务操作中的数据不一致问题，2PC协议是一个可行的解决方案。
参照解析中的描述对题目进行了详细的解答，并符合题目的要求。
11、【问题2】（8分）
王工建议采用分布式数据管理方案，用事件驱动架构来解决服务数据的一致性问题，在订单服务和支付服务之间通过可靠的消息队列实现事件的传递，其基本操作步骤如下，请填写其中的空白处。
（1）订单服务接收订购请求，创建一个订单，该记录状态为（a），发布一个“创建订单”事件；
（2）（b）接收“创建订单”事件，记录（c），发布一个“支付完成事件；
（3）订单服务接收“支付完成”事件，修改订单记录状态为（d）。
参考答案：
a新建，b支付服务，c支付，d支付完成
解析：
在这个分布式数据管理方案中，事件驱动架构被用来解决服务数据的一致性问题。具体操作步骤如下：
（1）订单服务接收订购请求，创建一个新的订单，该订单处于新建状态，然后发布一个"创建订单"事件。
（2）支付服务接收"创建订单"事件，记录支付信息，然后发布一个"支付完成事件"。这里的记录支付信息是为了确保支付过程被正确跟踪和记录，以便于后续的审计和查询。
（3）订单服务接收"支付完成"事件，修改订单记录状态为支付完成状态。这表明订单已经成功支付，可以进一步处理订单的后续流程，如发货等。
通过这种分布式数据管理和事件驱动的方式，可以确保订单服务和支付服务之间的数据一致性，同时保持服务的松耦合性。
12、【问题3】（10分）
李工提出王工的方案会有数据库更新和发布事件的原子性问题，例如订单服务创建订单记录和发布“创建订单”事件需要原子性保障，否则会出现数据不一致状态。
王工认为可以使用本地事务发布事件的方法来解决该问题。请给出使用本地事务发布事件的基本方法，并说明该方法的缺点。
参考答案：
问题3；
（1）一个实现原子化的方法是使用本地事务来更新业务实体和事件列表，由一个独立进程来发布事件。具体来说，就是在存储业务实体状态的数据库中，使用一个事件表来充当消息队列。应用启动一个（本地）数据库事务，更新业务实体的状态，在事件表中插入一个事件，并提交该事务。一个独立的消息发布线程或进程查询该事件表，将事件发布到消息代理，并标注该事件为已发布。
（2）缺点：数据更新操作与所要发布的事件之间的对应关系，是由应用的开发者实现的，因此有很大可能出错。
解析：
问题3要求解决的是数据库更新和发布事件的原子性问题。使用本地事务发布事件是一种解决方法。在存储业务实体状态的数据库中，通过事件表来记录并发布事件，可以保证数据更新和事件发布的原子性。
然而，这种方法也有其缺点。首先，开发者需要明确数据更新与事件发布之间的对应关系，这依赖于开发者的经验和技能，出错的可能性较大。其次，在高并发场景下，如果消息发布线程无法及时处理事件表中的数据，可能会导致事件积压，影响系统性能。最后，随着服务数量的增加和事务复杂度的提高，本地事务的管理和协调可能会变得更加复杂，可能会限制系统的可扩展性。
试题五（共25分）
阅读以下关于 web 系统设计的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
某公司拟开发一个食品供应链溯源系统，该系统需要提供从原材料供应商、加工商、物流、分销商、零售商、消费者的食品供应链全流程溯源。该公同组建了项目组，并召开了项目开发讨论会。会上，张工提出适过二维码扫描获取食品信息，采用中心化数数据库作为数据存储媒介；李工提出使用中心化数据库容易产生数据信任、溯源追责困难等问题，建议建立区块链和数据库的映射存储，提供存储和查询操作功能，并提出采用数据接入层、数据核心层、应用表示层三层体系架构实现该食品溯源系统。
13、【问题1】（6分）去中心化和开放性是区块链的重要特征，请用200字以内的文字简要说明什么是区块链的去中心化和开放性。
参考答案：
问题1:
区块链的去中心化就是将这些数据分散存储在区块链网络中多个节点上。节点的多少并没有准确的限制，只要实现存储的数据无法被单元独立支配，就算是实现了去中心化。节点越多，数据的安全性也会越高，同时运行成本和所需能耗也会增长。
区块链的开放性是所有人都可以自由加入区块链，并得到所有信息，整个系统高度透明，只有各方的私有信息是加密的。
解析：
这段回答简要解释了区块链的去中心化和开放性特征。去中心化描述了区块链如何分散存储数据，避免了单一中心数据库可能带来的问题。开放性则说明了区块链网络的公开性和透明性，任何人都可以参与并获取区块链上的信息。这与参考答案的内容基本一致，但表述上更为简洁明了。
14、【问题2】（7分）
分布式交易账本、哈希散列函数、公私钥签名、时间戳就是区块链的核心技术，请从上述技术中选择两种最适合解决数据信任问题的技术，并用300字以内的文字说明原因。
参考答案：
问题2:
分布式交易账本、公私钥签名
区块链技术以分布式账本技术为基础，通过加密签名添加私钥，执行智能合约，实现不可篡改、可审计的账本信息库。这个技术不依赖于具体的实体，也依赖于一些中央的、权威的组织。
解析：
问题2要求从区块链的核心技术中选择两种最适合解决数据信任问题的技术，并说明原因。分布式交易账本和公私钥签名是区块链中的关键技术，对于解决数据信任问题尤为重要。
分布式交易账本技术保证了数据的不可篡改性，所有交易记录在网络中共享，形成可审计的账本，增强了数据的透明性和一致性，从而提高数据信任。
而公私钥签名技术则确保了交易的真实性和来源的可靠性，只有拥有相应私钥的用户才能签署交易，公钥用于验证签名的真实性，保障了数据的完整性和可信度。
这两种技术的结合使得区块链上的数据具有高度的安全性，有效解决数据信任问题。回答中详细解释了这两种技术如何解决数据信任问题，并控制在300字以内。
15、【问题3】（12分）
根据李工的建议，该系统将采用三层架构。请从下面给出的（a）～（m）候选项中进行选择，补充完善图5-1中（1）～（6）处空白的内容，完成该系统的架构设计方案。
图5-1 食品供应链溯源系统架构
参考答案：
（1）a）数据接入层
（2）k) 4G/WiFi
（3）
（4）
（5）h）数据核心层
（6）e）应用表示层
解析：
根据题目描述和李工的建议，该系统采用三层架构，包括数据接入层、数据核心层和应用表示层。
（1）至（5）处的答案基于题目给出的架构图和三层架构的一般理解，其中数据接入层负责数据的采集和上传，数据核心层负责数据的存储和管理，应用表示层负责为用户提供操作界面。
（6）处的答案“应用表示层（e）”可能有些问题，因为题目中没有明确给出应用表示层的标识符号。但由于题目要求从给定的选项中选择，且根据一般的系统架构理解，应用表示层是三层架构的顶层，负责与用户交互，所以这里假设“e”是应用表示层的标识。
对于（2）数据接入层使用的技术，根据题目描述，张工提出通过二维码扫描获取食品信息，这涉及到数据的传输和通信。在现代互联网应用中，4G/WiFi是常见的通信技术，用于数据的上传和下载。因此，（2）处应填写“数据接入层使用的技术为4G/WiFi（k）”。
对于（3），智能合约是区块链技术中的关键部分，用于自动化执行合约条款。在区块链网络中，智能合约负责数据的存储和验证。因此，（3）处应填写“智能合约（m）”。
对于（4），数据库在区块链和中心化数据库中起到映射存储的作用，提供数据的存储和查询功能。因此，（4）处应填写“数据库（g）”。
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