软件工程教学 第四章 需求分析Word文档格式.docx
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下面列出其他几种关于需求的定义需求是用户所需要的并能触发一个程序或系统开发工作的说明需求是从系统外部能发现系统所具有的满足于用户的特点功能及属性等需求是指明必须实现什么的规格说明它描述了系统的行为特性或属性是在开发过程中对系统的约束
软件需求包括四个不同的层次即业务需求用户需求和功能需求另外还有非功能需求 软件需求各组成部分之间的关系如下图所示
业务需求 反映了组织机构或客户对系统或产品高层次的目标要求它们在项目视图与范围文档中予以说明
用户需求 描述了用户使用产品必须要完成的任务可以在用例模型或方案脚本中予以说明
功能需求 定义了开发人员必须实现的软件功能使得用户能完成他们的任务从而满足了业务需求
非功能需求 是从各个角度对系统的约束和限制反映了应用对软件系统质量和特性的额外要求
非功能需求包括过程需求产品需求和外部需求三类其中过程需求有交付实现方法和标准等需求产品需求包含性能可用性实用性可靠性可移植性安全保密性容错性等方面的需求外部需求有法规成本操作性等需求
需求工程中的缺陷将给项目的成功带来极大风险导致缺陷的原因主要包括以下方面
缺乏足够的用户参与
客户经常不明白为什么收集需求和确保需求质量需花费那么多功夫开发人员可能也不重视用户的参与究其原因一是因为与用户合作不如编写代码有意思二是因为开发人员觉得已经明白用户的需求了在某些情况下与实际使用产品的用户直接接触很困难而客户也不太明白自己的真正需求然而在项目的早期让具有代表性的用户直接参与到开发队伍中并一同经历整个开发过程很重要
用户需求不断增加
在开发过程中用户需求经常发生变化但是不断的变更会使其整体结构越来越乱整个程序也难以理解和维护如果要减少需求变更的影响范围就必须在项目的开始对项目视图范围目标约束限制和成功标准给予明确说明并将此说明作为评价需求变更和新特性的参照框架
需求模棱两可
模棱两可是需求规格说明中最严重的问题它意味着不同的人对需求说明产生了不同的理解或者是同一个人能用不止一个方式来解释某项需求说明模棱两可的需求带来的后果便是返工--重做一些你认为已做好的事情返工会耗费开发总费用的40而70～85的重做是由于需求方面的错误引起的
添加不必要的特性
有时候开发人员力图增加一些"
用户欣赏"
但需求规格说明中并未涉及的新功能然而常常是用户并不认为这些功能性很有用开发人员应当为客户构思方案并为他们提供一些具有创新意识的思路具体提供哪些功能要在客户的需要和允许时限内的技术可行性之间求得平衡
规格说明过于简单
客户往往不明白需求分析的重要性只是提供一份十分简略的规格说明仅涉及产品概念上的内容然后让开发人员在项目进展中去完善从而导致开发人员先建立产品结构再完成需求说明
忽略了用户分类
大多数产品是由不同的人使用其不同的特性使用频繁程度也有所差异使用者受教育程度和经验水平也不尽相同如果你不能在项目早期就针对所有这些主要用户进行分类的话必然导致有的用户对产品感到失望
总体来说导致需求缺陷的原因主要体现在三个方面需求的沟通与理解需求的变化与控制需求说明的明确与完整
需求工程中的缺陷将给项目成功带来极大风险如产品的成本过高产品的功能和质量无法完全满足用户的期望等等即使一个项目团队的人员和配备都很不错但不重视需求过程也会付出惨痛的代价
本节知识点需求工程的内容需求获取需求分析编写需求文档需求验证
需求工程是指应用已证实有效的原理和方法系统地描述出待开发系统及其行为特征和相关约束 通常需求工程由一些过程组成可分为需求开发和需求管理两部分
需求开发的主要活动确定产品所期望的用户类获取每个用户类的需求了解实际用户任务和目标以及这些任务所支持的业务需求分析源于用户的信息以区别用户任务需求功能需求业务规则质量属性建议解决方法和附加信息
将系统级的需求分为几个子系统并将需求中的一部份分配给软件组件了解相关质量属性的重要性商讨实施优先级的划分将所收集的用户需求编写成规格说明和模型评审需求规格说明确保对用户需求达到共同的理解与认识并在整个开发小组接受说明之前将问题都弄清楚
需求管理的主要活动定义需求基线评审提出的需求变更评估每项变更的可能影响从而决定是否实施它以一种可控制的方式将需求变更融入到项目中
使当前的项目计划与需求一致估计变更需求所产生影响并在此基础上协商新的承诺让每项需求都能与其对应的设计源代码和测试用例联系起来以实现跟踪在整个项目过程中跟踪需求状态及其变更情况
今天我们引入"
需求工程"
的概念强调用工程化的方法进行需求开发和需求管理其中需求开发是采用有效方法获得高质量需求的过程而需求管理则是在需求说明形成之后有效地控制其变更的过程二者缺一不可
一工作内容聆听用户的需求分析和整理所获取的信息形成文档化的描述
二基于用例的方法
随着面向对象技术的发展基于用例的方法在需求获取和建模方面应用得越来越普遍这种方法是以任务为中心和以用户为中心的比起使用以功能为中心的方法它可以使用户更清楚地认识到新系统允许他们做什么
用例模型以用户和任务为中心将整个工作的焦点集中在从用户的角度说明系统能够干什么完全不考虑具体的实现细节从而达到准确地理解客户需求的目的在用例模型中角色和用例是两个基本概念分别代表着系统外部的执行者和系统应包含的功能因此建立用例模型的主要工作是确定角色确定用例和描述用例
A确定角色
角色代表着与系统交互的人或事通过确认系统功能使用者和维护者以及与系统接口的其他系统或硬件设备等可以有效地识别出系统角色
B确定用例
一个完整的系统包含若干个用例每个用例具体说明应完成的功能识别用例首先要确定系统所能反映的外部事件并把这些事件与参与的执行者和特定的使用实例联系起来最终绘制出用例图
C描述用例
单纯地使用用例图不能提供用例所具有的全部信息因此需要使用文字描述那些不能反映在图形上的信息用例描述实际上是关于角色与系统如何交互的规格说明要求清晰明确没有二义性
建立用例模型是一种需求获取的有效方法其简洁清晰的描述方式容易被软件人员和用户共同理解和接受这种方法已经在许多大型系统的开发中取得成效实践证明它能有效地解决用户参与的问题
需求分析主要是对收集到的需求进行提炼分析和仔细审查以确保所有的风险承担者都明白其含义并找出其中的错误遗漏或其它不足的地方形成完整的分析模型分析的目的在于开发出高质量的和具体的需求从而支持项目的估算和软件的设计开发和测试
需求分析的主要活动包括绘制系统关联图创建用户接口原型分析需求可行性确定需求的优先级别创建数据字典为需求建立模型
绘制系统关联图
这种关联图用于定义系统与系统外部实体间的界限和接口的简单模型
创建用户接口原型
当开发人员或用户不能确定需求时开发一个用户接口原型可以使许多概念和可能发生的事更为直观明了用户通过评价原型将使项目参与者能更好地相互理解所要解决的问题同时找出需求文档与原型之间所有的冲突之处
分析需求可行性
在允许的成本和性能要求下分析每项需求实施的可行性明确与每项需求实现相联系的风险包括与其它需求的冲突对外界因素的依赖和技术障碍
确定需求的优先级别
应用分析方法来确定用例产品特性或单项需求实现的优先级别以优先级为基础确定产品版本将包括哪些特性或哪类需求当允许需求变更时在特定的版本中加入每一项变更并在那个版本计划中作出需要的变更
为需求建立模型
需求的图形分析模型是软件需求规格说明极好的补充说明它们能提供不同的信息与关系以帮助找到不正确的不一致的遗漏的和冗余的需求这些模型包括数据流图实体关系图状态变换图对话框图对象类及交互作用图等
创建数据字典
数据字典是对系统用到的所有数据项和结构的定义以确保开发人员使用统一的数据定义在需求阶段数据字典至少应定义客户数据项以确保客户与开发小组是使用一致的定义和术语
分析建模的方法有很多其中最重要的两种方法是结构化分析和面向对象分析结构化分析方法提供实体关系图数据流图和状态转换图三种图形模型分别进行数据建模功能建模和动态建模
人们习惯于用自然语言来描述软件需求但这会产生许多意想不到的问题如不精确二义性等因此需要采用适当的方法形成一致的完备的和无二义性的软件需求规格说明
通常编写软件需求规格说明有三种方法将结构化语言与自然语言结合编写文本型文档建立可视化的模型采用形式化的方法进行需求规格说明
软件需求规格说明是需求开发的最终结果它精确地阐述一个软件系统必须提供的功能和性能以及它所要考虑的限制条件软件需求规格说明不仅是系统测试和用户文档的基础也是所有子系列项目规划设计和编码的基础
软件需求规格说明是用户分析人员和设计人员之间进行理解和交流的手段测试人员可以根据软件需求规格说明中对产品行为的描述制定测试计划测试用例和测试过程文档人员根据软件需求规格说明和用户界面设计编写用户手册等软件需求规格说明指导着整个系统的开发过程评审过的需求规格说明需要进行变更控制
a引言 概要叙述软件需求规格说明便于读者理解文档如何编写以及如何阅读和解释 在软件项目中开发组织应该采用一种标准的软件需求规格说明的模板现在有许多软件需求规格说明模板可以使用这里介绍其中的一种
a1目的
对产品进行定义在该文档中详尽说明了这个产品的软件需求包括修正或发行版本号如果这个软件需求规格说明只与整个系统的一部分有关系那么就只定义文档中说明的部分或子系统
a2文档约定
描述编写文档时所采用的标准或排版约定包括正文风格提示区或重要符号
a3预期的读者和阅读建议
列举了软件需求规格说明所针对的不同读者例如开发人员项目经理营销人员用户测试人员或文档的编写人员描述了文档中剩余部分的内容及其组织结构提出了最适合于每一类型读者阅读文档的建议
a4产品范围
提供了对指定的软件及其目的的简短描述包括利益和目标
a5参考文献
列举了编写软件需求规格说明时所参考的资料或其它资源可能包括用户界面风格指导合同标准系统需求规格说明使用实例文档或相关产品的软件需求规格说明在这里应该给出详细的信息包括标题名称作者版本号日期出版单位或资料来源以方便读者查阅这些文献
b综合描述
这一部分概述了正在定义的产品以及它所运行的环境使用产品的用户和已知的限制假设和依赖
b1产品的前景
描述了软件需求规格说明中所定义的产品的背景和起源说明了该产品是否是产品系列中的下一成员是否是成熟产品所改进的下一代产品是否是现有应用程序的替代品或者是否是一个新型的自含型产品如果软件需求规格说明定义了大系统的一个组成部分那么就要说明这部分软件是怎样与整个系统相关联的并且要定义出两者之间的接口
b2产品的功能
概述了产品所具有的主要功能其详细内容将在d中描述所以在此只需要概略地总结例如用列表的方法给出很好地组织产品的功能使每个读者都易于理解用图形表示主要的需求分组以及它们之间的联系例如数据流程图的顶层图或类图都是有用的
b3用户类和特征
确定你觉得可能使用该产品的不同用户类并描述它们相关的特征有一些需求可能只与特定的用户类相关将该产品的重要用户类与那些不太重要的用户类区分开
b4运行环境
描述了软件的运行环境包括硬件平台操作系统和版本还有其它的软件组件或与其共存的应用程序
b5设计和实现上的限制
确定影响开发人员自由选择的问题并说明这些问题为什么成为一种限制可能的限制包括如下内容
必须使用或者避免的特定技术工具编程语言和数据库所要求的开发规范或标准企业策略政府法规或工业标准硬件限制例如定时需求或存储器限制数据转换格式标准
b6假设和依赖
列举出在对软件需求规格说明中影响需求陈述的假设因素以及项目对外部因素存在的依赖
c外部接口需求
利用本节来确定可以保证新产品与外部组件正确连接的需求
c1用户界面
陈述所需要的用户界面的软件组件描述每个用户界面的逻辑特征以下是可能要包括的一些特征
将要采用的图形用户界面GUI标准或产品系列的风格屏幕布局或解决方案的限制将出现在每个屏幕的标准按钮功能或导航链接例如一个帮助按钮快捷键错误信息显示标准
c2硬件接口
描述系统中软件和硬件每一接口的特征这种描述可能包括支持的硬件类型软硬件之间交流的数据和控制信息的性质以及所使用的通信协议
c3软件接口
描述该产品与其它外部组件由名字和版本识别的连接包括数据库操作系统工具库和集成的商业组件明确并描述在软件组件之间交换数据或消息的目的描述所需要的服务及内部组件通信的性质确定将在组件之间共享的数据
c4通信接口
描述与产品所使用的通信功能相关的需求包括电子邮件Web浏览器网络通信标准或协议及电子表格等等定义了相关的消息格式规定通信安全或加密问题数据传输速率和同步通信机制
d系统特性
d1说明和优先级
简短说明该系统的特性并指出该特性的优先级是高中还是低另外还可以包括对特定优先级部分的评价例如利益损失费用和风险
d2激励响应序列
列出输入激励用户动作来自外部设备的信号或其它触发器和定义这一特性行为的系统响应序列d3功能需求
详列出与该特性相关的详细功能需求这些是必须提交给用户的软件功能使用户可以使用所提供的特性执行服务或者使用所指定的使用实例执行任务
e其他非功能需求
e1性能需求
阐述了不同的应用领域对产品性能的需求并解释它们的原理以帮助开发人员作出合理的设计选择确定相互合作的用户数或者所支持的操作响应时间以及与实时系统的时间关系
e2安全设施需求
详尽陈述与产品使用过程中可能发生的损失破坏或危害相关的需求定义必须采取的安全保护或动作还有那些预防的潜在的危险动作明确产品必须遵从的安全标准策略或规则
e3安全性需求
详尽陈述与系统安全性完整性或私人问题相关的需求这些问题将会影响到产品的使用和产品所创建或使用的数据的保护定义用户身份确认或授权需求明确产品必须满足的安全性或保密性策略
e4软件质量属性
详尽陈述与客户或开发人员至关重要的其它产品质量特性这些特性必须是确定定量的并在可能时是可验证的
e5业务规则
列举出有关产品的所有操作规则例如什么人在特定环境下可以进行何种操作这些本身不是功能需求但它们可以暗示某些功能需求执行这些规则
e6用户文档
列举出将与软件一同发行的用户文档部分例如用户手册在线帮助和教程明确所有已知的用户文档的交付格式或标准
f其他需求
定义在软件需求规格说明的其它部分未出现的需求例如国际化需求或法律上的需求你还可以增加有关操作管理和维护部分来完善产品安装配置启动和关闭修复和容错以及登录和监控操作等方面的需求这一部分可以省略
需求验证是为了确保需求说明准确完整地表达必要的质量特点当你阅读软件需求规格说明时可能觉得需求是对的但实现时却很可能会出现问题当以需求说明为依据编写测试用例时你可能会发现说明中的二义性而所有这些都必须改善因为需求说明要作为设计和最终系统验证的依据
正确性完整性可验证性无二义性可修改性可跟踪性一致性
审查需求文档
对需求文档进行正式审查是保证软件质量的有效方法组织一个由不同代表如分析人员客户设计人员测试人员组成的小组对SRS及相关模型进行仔细的检查
以需求为依据编写测试用例
根据用户需求所要求的产品特性写出黑盒功能测试用例客户通过使用测试用例以确认是否达到了期望的要求从测试用例追溯回功能需求以确保没有需求被疏忽并且确保所有测试结果与测试用例相一致同时要使用测试用例来验证需求模型的正确性如对话框图和原型等
编写用户手册
在需求开发早期即可起草一份用户手册用它作为需求规格说明的参考并辅助需求分析确定合格的标准
让用户描述什么样的产品才算满足他们的要求和适合他们使用的将合格的测试建立在使用情景描述或用例的基础之上
需求验证包括需求评审和需求测试两个部分需求评审又包括正式的和非正式的两种形式 需求评审是一种有效的需求验证手段通常以用例模型为基础编写测试用例进行检验虽然没有在运行系统上执行测试用例但是设计测试用例的过程可以解释需求的许多问题
本节知识点分析模型--实体关系图数据流图状态转换图数据字典结构化分析过程
多年来人们提出了许多分析建模的方法其中占主导地位的两种方法是传统的"
结构化分析"
方法和当今流行的"
面向对象的分析"
方法本节重点介绍结构化分析方法面向对象的分析方法在后面章节介绍
需求分析产生的模型使人们可以更好地理解将要建造的系统它有助于系统分析员理解系统的信息功能和行为成为确定需求规格说明完整性一致性和精确性的重要依据奠定了软件设计的基础
结构化分析导出的分析模型包括数据模型功能模型和行为模型该模型以数据字典为核心描述了软件使用的所有数据对象围绕这个核心的是实体关系图数据流图和状态转换图具体形式如下图所示
实体关系图ER数据建模的基础描述数据对象及其关系数据流图DF功能建模的基础描述数据怎样转换以及转换的功能状态转换图ST行为建模的基础表示系统的各种行为状态以及状态间的转换方式
数据模型包括三种基本元素数据对象属性关系它们对理解问题的信息域提供了基础
两个数据对象之间有以下三种关联ER在数据对象之间的连线上用数字或字母表示
一对一11对象A的一个实例只能关联到对象B的一个实例对象B的一个实例也只能关联到对象A的一个实例如一个丈夫只能有一个妻子一个妻子也只能有一个丈夫
一对多1N对象A的一个实例可以关联到对象B的一个或多哥实例而对象B的一个实例只能关联到对象A的一个实例如一个母亲可以有多个孩子而一个孩子只能有一个母亲
多对多MN对象A的一个实例可以关联到对象B的一个或多个实例同时对象B的一个实例也可以关联到对象A的一个或多个实例如一个叔叔可以有多个侄子一个侄子也可以有多个叔叔
数据建模的其他图形工具层次方框图 层次方框图通过树型结构的一系列多层次的矩形框描述复杂数据的层次结构树型结构顶端的矩形框只有一个用于代表完整的数据结构下面各层的矩形框是对完整数据结构的逐步分解和细化得到的数据子集底层的矩形框代表组成该数据结构的基本元素是数据的最小单位不可再分割
数据建模的其他图形工具层次方框图层次方框图非常适合描述自顶向下的需求分析方法中数据的层次关系系统分析员可以从对顶层信息的分类开始沿着层次图中的每条路径逐步细化直到确定了数据结构的全部细节为止
例如某单位职工的实发工资由应发工资和扣款两部分组成每部分又可进一步细分如应发工资又可分为基本工资和奖金基本工资又可分为国家工资津贴补贴奖金也可分为出勤奖和业绩奖津贴和补贴还可以再进一步地细分实发工资的层次方框图如下图所示
数据流图是结构化分析的基本工具它描述了信息流和数据转换通过对加工进行分解可以得到数据流图 DF有四种元素其基本符号如下图所示
外部实体与系统进行交互但系统不对其进行加工和处理的实体用带标记的矩形表示加工对数据进行的变换和处理用带标记的圆圈表示数据流在数据加工之间或数据存储和数据加工之间进行流动的数据用带标记的箭头表示数据存储在系统中需要存储的实体用带标记的双实线表示
第0层DF称为基本系统模型可以将整个软件系统表示为一个具有输入和输出的黑匣子用一个圆圈表示上一层DF中的每一个圆圈可以进一步扩展成一个独立的数据流图以揭示系统中程序的细节部分
这种循序渐进的细化过程可以继续进行直到最低层的图仅描述原子过程操作为止每一层数据流图必须与它上一层数据流图保持平衡和一致因此子图的所有输入输出流要与其父图相匹配
状态转换图通过描述状态以及导致系统改变状态的事件来表示系统的行为它没有表示出系统所执行的处理只表示了处理结果可能的状态转换
ST用带标记的圆圈或矩形表示状态用箭头表示从一种状态到另一种状态的变换箭头上的文本标记表示引起变换的条件
例如在操作系统中当存在多个申请占用CPU运行的进程进程是分配CPU的最小处理单位时系统将按照某种调度策略为各个进程分配CPU此时进程的状态可能有三种就绪运行和等待就绪等待分配CPU运行占用CPU进行相应的处理挂起<
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放弃<
CPU的使用
数据流图是结构化分析的基本工具体现了自顶向下逐步求精的分析过程确定了系统的任务流和数据流实体关系图描述了系统的数据关系从而帮助开发人员分析和理解系统数据的组成并为系统设计阶段定义系统数据库的物理结构打下基础状态转换图描述了系统状态之间的变化过程它对于实时系统和控制系统尤为重要
数据字典描述数据流图的数据存储数据加工最底层加工和数据流它记录的主要内容有基本信息名字别名描述定义数据长度数据类型数据结构使用特点取值范围使用频率使用方式等控制信息来源用户引用程序读写权限等其他说明
在数据字典中数据元素的定义可以是基本元素及其组合数据进行自顶向下地分解直到不需要进一步解释且参与人员都清楚其含义为止
数据组合有三种方式
顺序以确定的次序连接多个数据项
选择从多个数据项中选取一个
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