需求分析

功能性需求

由于移动支付的迅速普及，虚拟账户与人们的生活变得息息相关。再加上移动支付本身所具有的便捷、多样的特点，使得人们对于虚拟账户的功能需求越来越多。该系统的功能需求如下所示：

（1）      虚拟账户创建：新的系统用户可以在第一次使用时用手机号码申请一个账户，在该账户下，用户可查询内容包括账户的余额数目、账户信息，并且在有支付请求时可以根据支付环境来确定支付密码的长度。

（2）      账户余额显示：作为虚拟账户，最重要也是最基本的功能就是账户余额的正确存储，当虚拟账户的拥有者进行一切的收入或支出的金钱流动时，都要能根据具体的金钱流动方向来及时准确的更新账户余额状况。

（3）      账户余额管理：根据账户金额的来源进行分类，将账户所有余额按照父子账户关系进行管理，使账户的金额组成更加清晰。

（4）      支付密码伸缩：当所处的消费环境不同，根据消费环境与用户日常消费习惯的匹配度，或消费场所信誉度的高低确认输出密码框的长度。

非功能性需求

（1）      可用性：横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统可以对账户进行高效的管理，需要对账户进行支付操作时也可以根据不同的消费环境产生不同长度的支付密码框。

（2）      速度性：当用户在操作时，系统可以及时反应，所需要的等待时间在用户可接受的合理范围之内。

（3）      安全性：由于此系统涉及用户的个人信息、账户余额等重要信息，因此要具备良好的信息维护功能，以防信息的丢失和泄露。

（4）      可靠性：横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统根据不同用户的消费习惯、用户所处的不同消费场所提供不同的个性化服务。

（5）      开放性：系统应该允许在原有基础上不断进行完善和创新。

用例分析

虚拟账户创建

（1）    用例描述

虚拟账户创建用例描述

（1）    分析类图

实体类：本例仅涉及虚拟账户的创建，因此实体类只有“用户”（User）。

边界类：本例使用CreateAccountForm来抽象用户与系统交互的界面。

控制类：本例控制类为CreationController，负责接受边界类CreateAccountForm的消息，将其发送给实体类“用户”（User）。

虚拟账户创建分析类图

 

（2）    时序图与协作图

虚拟账户创建时序图

 

虚拟账户创建协作图

 

说明：首先由用户输入创建虚拟账户时需要的用户信息，CreationController接收由CreateAccountForm发送过来的信息，由用户实体类在数据库中验证该用户是否已经拥有虚拟账户。若用户填写的信息符合要求，则CreationController向用户实体类发送添加虚拟账户的信息，将该用户的虚拟账户添加至数据库中。

虚拟账户登录

（1）    用例描述

虚拟账户登录用例描述

（2）    分析类图

实体类：本例仅涉及虚拟账户的登录，因此实体类只有“用户”（User）。

边界类：本例使用RegisterAccountForm来抽象用户与系统交互的界面。

控制类：本例的控制类为RegistrationController，负责接受边界类RegisterAccountForm的消息，将其发送给实体类“用户”（User）。

虚拟账户登录分析类图

（3）    时序图与协作图

虚拟账户登录时序图

 

虚拟账户登录协作图

 

说明：首先由用户输入登录虚拟账户时需要的用户信息，RegistrationController接收由RegisterAccountForm发送过来的信息，由用户实体类在数据库中验证该用户是否已经拥有虚拟账户。若用户填写的信息符合要求，则RegistrationController向用户实体类发送请求登录虚拟账户的信息，并且发送登录成功的信息。

显示账户余额

（1）    用例描述

显示账户余额用例描述

（2）    分析类图

实体类：由于本例是用来显示账户余额的，虚拟账户信息系统发送账户余额信息，用户进行接收，所以涉及的实体类为“用户”（User）。

边界类：本例有两个边界类，分别是DisplayAccountForm和“虚拟账户信息系统”（AccountInformationSystem）。

控制类：本例的控制类为DisplayAccountController,负责接收DisplayAccountForm的信息，并将其分发给实体类。

显示账户余额分析类图

 

（3）    时序图与协作图

显示账户余额时序图

 

显示账户余额协作图

 

说明：首先用户提交显示账户余额的请求，DisplayAccountController接收由DisplayAccountForm发送过来的消息，用户实体类从数据库中获取账户余额信息，再由DisplayAccountController向用户显示账户余额，最后由用户实体类向AccountInformationSystem反馈查看账户余额成功。

账户信息更新

（1）    用例描述

账户信息更新用例描述

（2）    分析类图

实体类：由于本例是由用户来更新账户信息的，所以涉及的实体类为“用户”（User）。

边界类：本例使用RenewAccountForm来封装面向用户这个参与者的接口。

控制类：本例控制类诶RenewAccountController，负责接收边界类RenewAccountForm的信息，将其发送给实体类“用户”（User）。

账户信息更新分析类图

 

（3）    时序图与协作图

账户信息更新时序图

 

账户信息更新协作图

 

说明：用户提交进行账户信息更新的请求，RenewAccountController接收由RenewAccountForm发送过来的信息，用户实体类从数据库中获得用户当前的账户信息，用户提交账户要进行更新的内容，发送给RenewAccountController，数据库中用户的账户信息就更新成功。

账户支付

（1）    用例描述

账户支付用例描述

（2）    分析类图

实体类：本例中虚拟账户信息系统要发送账户的支付信息，用户进行接收，所以涉及的实体类为“用户”（User）。

边界类：本例有两个边界类，分别是UseAccountForm和“虚拟账户信息系统”（AccountInformationSystem）

控制类：本例的控制类为UseAccountController,负责接收UseAccountForm的信息，并将其分发给实体类。

账户支付分析类图

 

（3）    时序图与协作图

账户支付时序图

账户支付协作图

 

说明：用户首先发送支付请求，UseAccountController接收由UseAccountForm发送的账户支付信息，系统返回一个密码长度，AccountInformationSystem将支付信息进行保存，用户按照返回的密码长度输入相应的密码，账户支付完成。

信息匹配

（1）    用例描述

信息匹配用例描述

（2）    分析类图

实体类：由于本例是用户来提供相关支付信息，将其与已知信息匹配，所以涉及的实体类为“用户”（User）。

边界类：本例使用CompareInformationForm来封装面向用户这个参与者的接口。

控制者：本例的控制类为CompareInformationController,负责接收CompareInformationForm的信息，并将其分发给实体类。

信息匹配分析类图

 

（3）    时序图与协作图

信息匹配时序图

信息匹配协作图

说明：用户首先提交账户支付时的环境信息，CompareInformationController获得由CompareInformationForm发送来的环境信息，将其与数据库中的原有信息进行匹配，进而根据建立好的模型确定环境匹配参数。

密码伸缩

（1）    用例描述

密码伸缩用例描述

（2）    分析类图

实体类：由于本例是用户根据得到的匹配度确定决策系数，得到交易密码长度，所以涉及的实体类为“用户”（User）。

边界类：本例使用ChooseLengthForm来封装面向用户这个参与者的接口。

控制类：本例的控制类为ChooseLengthController,负责接收ChooseLengthForm的信息，并将其分发给实体类。

 

密码伸缩分析类图

（3）    时序图与协作图

 

密码伸缩时序图

密码伸缩协作图

 

说明：用户首先提交确定的交易信息匹配度，ChooseLengthForm获得由ChooseLengthController发送来的模型得出的决策系数，根据决策系数确定与此次交易相匹配的密码长度，最后向用户输出要输入的支付密码长度提示。

概要设计

业务流程分析

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统的程序流程图如图4-1所示。进入系统后，首先要判断当前用户是否拥有个人虚拟账户，如果有，则可直接输入用户手机号及密码登录，否则需要创建账户（一个用户只能拥有一个个人虚拟账户）。登录账户后系统会显示当前账户的余额信息。若用户需要进行账户支付，则向系统发送支付请求，提交交易金额，之后密码长度决策模块按照交易场所环境模型等获取到当前支付行为的相关信息，与数据库中存储的信息进行比对，得到匹配度，最后由决策模型确定出本次用户支付行为所采用的密码长度。用户按照系统返回的密码提示输入支付密码。如果密码正确，则用户支付成功，系统反馈支付结果。否则，用户再度进行支付请求或者取消支付。

程序流程图

功能模块分析

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统功能共分为三部分：交互界面模块、虚拟账户信息管理模块以及密码长度伸缩模块。

如图4-2，其中交互界面模块是用户与系统进行交互的主要方式，通过交互界面，还未拥有账户的用户可以填写账户信息表单，系统也可以提供创建账户的接口，填写完成后用户可以通过接口提交信息表单，等待系统反馈来创建一个全新的个人虚拟账户。创建好账户的用户在之后的使用前只需要填写正确的账户信息实现登录，登录之后也可通过交互界面选择账户余额显示、账户信息更新、账户支付等其他用户功能。

功能模块图

 

虚拟账户信息管理模块主要是为了更好地管理每一位用户的个人虚拟账户，当用户想要实现账户创建、余额显示和账户更新的功能时，可以根据用户的具体账户操作来更新相应的账户信息，保证账户的正确性和安全性，同时也能够向用户反馈个人账户的最新、最准确的数据。账户的更新功能又可细分为账户支付和资金流入，其中账户支付是该虚拟账户系统的重要部分。

密码长度伸缩模块主要是为了在用户使用系统的账户支付功能时，根据支付环境确定更便捷、更有效的密码支付方式。在账户支付时，系统可以通过用户提交等其他方式来获得当前用户的支付环境信息，比如交易场所的员工总量、场所规模、人流量等，将获取的信息与数据库中信息进行比对，借助交易场所环境模型等其他模型确定匹配度，最后进行密码长度决策，根据决策模型来最终确定此次用户的账户支付行为最适合的密码长度，用户按照提示输入正确的密码即可完成本次交易。

详细设计

概念结构设计

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统的实体—联系图如图5-1所示。

系统中涉及到的实体有：用户，属性包括姓名、手机号、登录密码、职业、住址和爱好；账户，属性包括用户、账户余额、长支付密码和短支付密码；账单，属性包括账户、交易金额、交易类型、交易时间和交易方；交易场所，属性包括地点名称、员工总量、场所规模和人流量；社交网络，属性包括个体名称和社交关系。

这些实体间的联系如下：

（1）一个用户只能够创建一个虚拟账户，同时一个账户也只能被一个用户拥有并使用，因此用户与账户具有一对一的联系。用户通过手机号创建虚拟账户。

（2）一个账户可以生成n个账单，但一个账单只可能是由一个账户与交易方产生的，因此账户与账单具有一对多的联系。账单是通过当前用户的账户与另一个交易方交易生成。

（3）一个账户可以在n个交易场所进行交易，一个交易场所也可能有m个账户进行交易，因此账户与交易场所具有多对多的联系。

（4）一个用户会形成属于自己的一张社交网络，而在一个社交网络中会出现n个用户，因此用户与社交网络具有一对多的联系。一个用户的社交网络由其与他人的社交关系构成。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统E-R图

逻辑结构设计

关系模型

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统的关系模型如下所示。（其中关系的主码由下划线标出）

用户（用户编号，手机号，用户名，登录密码，账户编号，特性编号）

特性（特性编号，职业，居住地址，兴趣爱好）

账户（账户编号，账户余额，长支付密码，短支付密码）

账单（账单编号，账户编号，交易金额，交易类型，交易时间，交易方，交易场所编号）

交易场所（交易场所编号，交易场所名称，员工总量，场所规模，人流量）

社交网络（社交关系编号，姓名，用户名，社交关系）

关系图

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统的关系图如图5-2所示。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统关系图

物理结构设计

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统设计了多张表来存储所用数据。主要包括用户信息表（存储用户的编号、手机号、名称和登录密码）、账户信息表（记录用户的个人虚拟账户的账户余额、长登录密码、短登录密码等保密性高的信息）、特性表（记录用户的个性化信息，如职业、住址和兴趣爱好）、账单信息表（记录每次账户数据变化的信息，包括发生交易的账户、交易金额、交易类型、交易时间、交易方和交易场所）、交易场所信息表（记录了多个交易场所的员工数量、场所规模和人流量）和社交网络信息表（记录了由用户与他人之间的社交关系组成的社交网络）。

 

 

 

用户信息表

 

账户信息表

 

特性表

 

账单信息表

 

交易场所信息表

 

社交网络信息表

 

算法设计

交易场所环境模型

建立交易场所环境模型是帮助实现横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统，更好地进行密码决策的关键之一。在交易场所包含的多种属性元素当中，选取区分最大和影响最深的几种关键因素建立模型。根据交易场所的员工总量、场所规模、人流量等影响因素建立交易场所环境模型，得到识别性系数R:

R=u1 * St+u2 * Cu+u3 * Sc,

其中，St, Cu, Sc分别表示员工总量、人流量以及场所规模，而u1, u2, u3表示各个因素所占的权重，即权重参数。为了使后续更加方便、准确地确定匹配度，存储交易场所环境信息的Place表中的Staff列存储员工总量信息，员工较多表示为10，员工较少表示为5，权重参数u1为0.25；Customer列存储人流量信息，人流量较高表示为10，人流量较低表示为5，权重参数u2为0.35；Scale列存储场所规模信息，规模较大表示为10，规模较小表示为5，权重参数u3为0.4。得到每一项因素的数值，再根据权重参数建模计算，得到最后交易场所环境模型的决策系数R。

用户个性化模型

用户个性化模型是针对不同领域、不同年龄、不同地区的各类人群建立的。职业、兴趣、地域的差异势必会影响用户的消费习惯和消费目的。因此，根据用户的职业、兴趣爱好、居住地址等身份信息划定消费范围与场所，建立用户的个性化模型，给定当前交易参考系数表示为L:

L = w1 * Pr + w2 * In + w3 * Ho,

其中，Pr, In, Ho分别表示职业与该消费物品的关联度、兴趣爱好与该物品的关联度以及居住地址与该消费场所的距离远近程度，而w1, w2, w3表示各个因素所占的权重，即权重参数。

密码长度决策模型

在横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统中，账户进行支付时所需要输入的密码长度受很多因素影响，如果根据支付时的各个因素判断出当前的支付行为符合用户日常消费习惯，安全系数较高，此次支付行为几乎不会对账户造成不利影响，那么决策模块就会反馈给用户一个与价值相匹配的支付代价，即以更加方便、容易的短支付密码完成此次交易。相反，如果根据系统获得以及用户提供的信息判断当前的支付行为不太符合用户身份及生活常态，安全系数较低，此次支付行为存在着一定程度上的风险和隐患，那么决策模块就会反馈给用户一个与风险相适应的支付代价，即以更加可靠、安全的长支付密码完成此次交易。这样能够保证用户在各种消费情境下都享受到更加个性化、人性化的消费体验。

在从交易场所环境模型、用户个性化模型和社交关系模型得到较为关键的三个模型参数后，决策模块根据交易场所环境模型、的决策系数R、用户个性化模型的决策系数L和社交关系模型的决策系数N确定最终的密码长度决策系数K，建立密码长度决策模型，得到决策系数K：

K = y1 * R + y2 * L+ y3 * N，

其中R，L，N分别表示交易场所环境模型的参考系数、用户个性化模型的参考系数以及社交关系模型的参考系数，而y1，y2，y3表示各个因素所占的权重，即权重参数。根据影响程度，分别设定权重参数y1 ，y2 ，y3。在初期设计的虚拟账户定制系统中，主要考虑到交易场所的安全性与可信赖度，所以交易场所环境模型的参考系数最为重要。

实现与测试

虚拟账户横纵向扩展模块实现

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统的一个基本模块就是实现虚拟账户的横纵向二维扩展。横向的扩展是指在虚拟账户定制系统中，可以有很多个用户在系统中创建属于自己的个人虚拟账户，但每一个用户的手机号只能拥有一个账户。系统对每一个虚拟账户进行信息管理，包括拥有该虚拟账户的用户名称、创建账户的手机号、账户的登录密码、账户余额信息、账户支付密码等等。纵向的扩展是指在虚拟账户定制系统中，针对一个用户的账户进行纵向管理，在虚拟账户的基础上，再根据某些制定的标准将账户细分为多个子账户，每一个子账户的账户余额之和等于上一层的父账户余额。每一个子账户又可以按照需要再次细分为若干个账户，依次类推。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统首页如图6-1所示。如果用户还未拥有个人虚拟账户，可以单击“创建账户”按钮进行创建。如果用户已经创建好虚拟账户，就可以直接输入手机号和登录密码实现登录。

 

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统首页

 

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统创建账户页面如图6-2所示。用户用手机号进行创建，输入自己的用户名称，并且设置登录账户的密码，最后单击“创建”按钮，账户创建成功。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统创建账户页面

 

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统账户显示页面

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统账户显示页面如图6-3所示。用户登录虚拟账户后，即可查看到当前账户的基本信息，包括创建账户的手机号、拥有账户的用户名称、当前账户的账户编号以及账户余额。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统设置账户页面如图6-4所示。在创建好账户后，还需要对虚拟账户的编号、账户的长支付密码、账户的短支付密码、账户余额进行设置，便于之后虚拟账户的使用。

 

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统设置账户页面

可伸缩密码决策模块实现

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统的另一个重要模块就是可伸缩密码决策模块。所谓可伸缩密码决策就是根据每一次用户发出支付请求时的交易情境，匹配并反馈给用户一个体验感与安全性二者都满足的支付密码长度，影响决策结果的因素有很多，例如，用户当前的消费动机是否符合用户自身的身份与兴趣偏好，消费场所可信任度是否较高，交易方是否处于用户以形成的社交网络中并属于可信任关系。在系统通过多种途径获取到相关信息后，即可对信息进行分析，根据建立好的模型得到相关参考系数，最后得到长度决策，实现密码的可伸缩功能。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统账户请求交易页面如图6-5所示。用户向系统提供关于此次即将进行的支付行为的交易金额、交易方、交易地点等信息，并请求允许账户支付行为。如果账户余额足够，即可完成请求，否则系统发出提示。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统请求交易页面

 

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统账户支付页面如图6-6所示，系统借助模型对之前已经获得的各类信息进行分析，得到决策系数，以此来判断此次交易适用的密码长度，用户根据页面提示输入正确的支付密码，即可完成支付。

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统账户支付页面

 

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统支付成功页面

 

横纵向二维可扩展的虚拟账户定制系统支付成功页面如图6-7所示。如果用户完成账户交易，系统必须及时、准确地更新账户信息，并将最新的账户余额显示在该页面，便于用户更好的掌握账户信息。

 

系统测试

为保证系统的可行性，在分别实现了横纵向二维可扩展的虚拟账户系统的横纵向扩展模块和可伸缩密码决策模块之后，需要用多组数据对系统的各个功能进行测试，如果结果符合设定，就说明系统设计与实现是成功的、有价值的。

 

假设用户为李华，他在此次使用系统前就已经成功创建了属于自己的个人虚拟账户。

（1）在李华想要登录账户时，没有输入手机号和登录密码，此时系统会提示他需要输入登录信息。

提示输入完整信息

 

（2）当李华输入了正确的手机号和登录密码，用户登录成功，系统就会向李华显示他的虚拟账户基本信息。如果需要进行账户支付，李华可以单击“账户支付”按钮进入账户支付页面。

登录成功

 

进入请求支付页面

 

（3）李华下班后想去菲力健身房为自己的健身卡充值，充值金额为200元。由于交易金额超过了账户余额，因此系统会提示李华余额不足，不能进行此次交易。

提示余额不够

 

（4）李华放弃充值健身卡，打算去德生堂药店买一些感冒药，一共花费了23元。由于经过模型决策，系统判断此次的交易行为安全系数较高，所以提示李华使用较短的支付密码进行交易。如果李华输入正确的支付密码，那么支付成功。否则密码错误，系统会提示密码错误，李华需要重新输入密码。

进入账户支付页面

 

系统提示密码错误

支付成功

 

（5）李华还去刘姐早点铺买了一杯豆浆，花费2元。由于经过模型决策，系统判断此次的交易行为安全系数较低，所以提示李华使用较长支付密码进行交易。在李华输入正确的长密码之后，支付成功。

系统提示输入长支付密码

 

支付成功

 

假设用户王一梦是一位新用户，在使用系统之前她首先需要拥有一个自己的个人虚拟账户。

（1）王一梦单击“创建账户”按钮进入创建账户页面。如果没有输入创建账户需要的个人信息，系统会提示用户输入信息。

进入创建账户页面

 

提示输入完整信息

账户创建成功

 

（2）在成功创建好自己的虚拟账户后，王一梦还需要设置账户。设置好账户编号和长、短支付密码，并初始化账户余额，系统会提示账户已初始化。

成功设置账户

 

（3）此时王一梦已经拥有了属于自己的个人账户，可以使用系统提供的所有功能。

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