第2章_软件需求工程

软件需求工程SoftwareRequirementsEngineering2第二章软件需求作为软件生命周期的第一个阶段，其重要性越来越突出，到20世纪80年代中期，逐步形成了软件工程的子领域——需求工程。90年代后，需求工程成为软件界研究的重点之一。从1993年起，每两年举办一次需求工程国际研讨会（ISRE），1994年起，每两年举办一次需求工程国际会议（ICRE）。一些关于需求工程的工作小组相继成立，使需求工程的研究得到了迅速进展。2.1软件需求工程的基本概念对系统应该提供的服务和所受到的约束进行理解、分析、建立文档、检验的过程——需求工程1.什么是软件需求工程？2.软件需求工程的任务是什么？3.需求工程过程4.软件需求分析方法软件需求的重要性软件需求无疑是当前软件工程中的关键问题，没有需求就没有软件。美国于1995年开始对全国范围内的8000个软件项目进行跟踪调查。完成并实施完成未实施未完成分析失败的原因发现，与需求过程相关的原因占了45%，而其中缺乏最终用户的参与以及不完整的需求又是两大首要原因，各占13%和12%。未完成完成未实施完成软件需求的困难软件需求是软件工程中最复杂的过程之一：1.应用领域的广泛性，它的实施无疑与各个应用行业的特征密切相关。2.非功能性需求建模技术的缺乏及其与功能性需求有着错综复杂的联系，大大增加了需求工程的复杂性。3.沟通上的困难，由于系统分析员、需求分析员等各方面人员有不同的着眼点和不同的知识背景，给需求工程的实施增加了人为的难度。软件需求用户需求系统需求功能需求非功能需求领域需求由客户管理员、用户等提出软件需求的内容一、软件需求内容功能需求它是对系统应该提供的服务、功能以及系统在特定条件下的行为的描述。它与软件系统的类型、使用系统的用户等相关，有时需要详细描述系统的功能、输入/输出、异常等，有时还需要申明系统不应该做什么。领域需求是由软件系统的应用领域所决定的特有的功能需求，或是对功能的约束。非功能需求产品需求机构需求外部需求互操作需求道德需求立法需求性能需求空间需求交付需求实现需求标准需求隐私需求安全性需求可用性需求效率需求可靠性需求可移植性需求传统需求分析在传统软件工程生命周期中，涉及需求的阶段称作需求分析。一般来说，需求分析的作用是：●定义软件的范围及必须满足的约束；●确定软件的功能和性能及与其他系统成分的接口;●建立数据模型、功能模型和行为模型；●最终提供需求规格说明，并用于作为评估软件质量的依据。二、需求工程的活动需求工程是系统工程和软件工程的一个交叉分支，涉及到软件系统的目标、软件系统提供的服务、软件系统的约束和软件系统运行的环境。它还涉及这些因素和系统的精确规格说明以及系统进化之间的关系。它也提供现实需求和软件能力之间的桥梁。需求工程系统目标系统服务软件约束运行环境需求工程的基本活动包括：●获取需求；深入实际，在充分理解用户需求的基础上，获取系统需求。●需求分析与建模；进行需求建模型、对模型或原型进行分析。●确认需求；确保需求说明准确、完整地表达系统的主要特性。●进化需求。客户的需要总是不断（连续）增长的，进化需求是必要的。一、需求获取(requirementelicitation)是需求工程的主体。●缺乏领域知识,应用领域的问题常常是模糊的、不精确的；●存在默认的知识,如难以描述的常识问题；●存在多个知识源,且多知识源之间可能有冲突；●客户可能的偏见，如不能提供或不想告知你所需要了解的事情。——非常困难，主要原因有：需求获取技术需求抽取的方法一般有：1.面谈法重要而直接，简单的需求获取技术。2.问卷法调查法是对面谈法的补充。3.需求专题讨论会最有力的需求获取技术。有利于培养高效团队。4.观察用户的工作流程适用于用户无法准确表达需求的情况。5.原型化方法6.基于用例的方法还有知识工程方法等如：场记分析法、卡片分类法、分类表格技术和基于模型的知识获取等。面谈的对象主要有用户和领域专家：1）面谈前的准备要充分；2）面谈后注意认真分析总结；3）注意掌握面谈的人际交流技能。需求获取技术需求抽取的方法一般有：1.面谈法重要而直接，简单的需求获取技术。2.问卷法调查法是对面谈法的补充。3.需求专题讨论会最有力的需求获取技术。有利于培养高效团队。4.观察用户的工作流程适用于用户无法准确表达需求的情况。5.原型化方法6.基于用例的方法是从多个用户中收集需求信息的有效方式，一般问卷设计形式：1）多项选择问题；2）评分问题；3）排序问题。需求获取技术需求抽取的方法一般有：1.面谈法重要而直接，简单的需求获取技术。2.问卷法调查法是对面谈法的补充。3.需求专题讨论会最有力的需求获取技术。有利于培养高效团队。4.观察用户的工作流程适用于用户无法准确表达需求的情况。5.原型化方法6.基于用例的方法由开发方和用户方共同召开,操作步骤：①开发方根据双方制定的《需求调研计划》召开相关需求主题沟通会；②会后开发方整理出《需求调研记录》提交给用户方确认；③如果此主题还有未明确的问题则再次沟通,否则开始下一主题；④所有需求都沟通清楚后，开发方根据历次《需求调研记录》整理出《用户需求说明书》，提交给用户方确认签字。因此系统应该具备以下功能：⑴基本数据维护功能⑵基本业务功能⑶数据库管理功能⑷信息查询功能例1：有一个大学图书管理系统，该系统除了一般的图书管理功能外，还能够为学生和教工从其他图书馆借阅图书和文献资料提供服务。1.功能需求⑴基本数据维护功能：提供使用者录入，修改并进行维护基本数据的途径。基本数据包括读者的信息、图书资料的相关信息，可以对这些信息进行修改，更新。⑵基本业务功能：读者借、还书籍的登记管理功能，随时根据读者借、还书籍的情况更新数据库系统，如果书籍已经借出，可以进行预留操作，书籍的编目、入库、更新等操作。⑶数据库管理功能：对所有图书信息及读者信息进行统一管理维护的功能，对书籍的借还也要进行详细的登记，以便协调整个图书馆的运作。⑷信息查询功能：提供对各类信息的查询功能，如对本图书馆的用户借书信息，还书的信息，书籍源信息，预留信息等进行查询，对其他图书馆的书籍、资料源信息的查询功能。2.非功能需求①系统安全性需求：为保证系统安全性，对本图书馆的各项功能进行分级、分权限操作，对各类用户进行确认。对其它图书馆借阅图书和文献资料服务控制访问范围：如限IP、限用户等。②对系统可用性的需求：为了方便使用者，要求对所有交互操作提供在线帮助功能。③对系统查询速度的需求：要求系统在20S之内响应查询服务请求。④对系统可靠性的需求：要求系统失败发生率小于1%。3.领域需求例如：对“大学图书管理系统”，提出一些与图书管理的业务相关的需求：⑴图书编目要求按照《中国图书馆分类法》进行；⑵由于版权限制，某些文献资料只能在图书馆规定的阅览室阅读，并限制复制和打印。第一条需求是对遵循我国图书管理的规定，执行对图书的分类管理的标准。而第二条需求则是版权法对图书馆文献资料的保护的需要，描述了对一类文献资料有限制的使用和服务。二、需求分析与建模需求分析和模拟又包含三个层次的工作。1、需求分析2、需求建模（分为企业建模、功能需求建模和非功能需求建模等）3、需求规格说明—不同的描述方式。主要对收集到的需求进行提炼、分析和认真审查，确保所有参加人员取得一致共识。找出错误、遗漏和不足，建立完整的分析模型。三、需求的有效性验证(一)需求验证的重要性１.由于需求分析是软件开发的第一阶段，直接影响后面各阶段的开发。２.需求的可变性必须进行验证。(二)需求验证的内容1.有效性检查—指功能需求是否符合用户所提出的需求。2.一致性检查—系统功能描述及约束是否一致。3.完备性检查—是否包含所有系统用户的需求和约束。4.可检验性检查—是否能设计出一组验证方法。四、需求管理需求管理贯穿需求分析全过程，包括:需求管理变更控制•建议变更•分析影响•交流•合并•测量需求的稳定性版本控制•定义需求文档版本•确定单个需求文档版本需求跟踪•定义与其他需求的链接•定义与其他系统元素的链接需求状态跟踪•定义需求状态•跟踪所有需求状态四、需求管理需求管理的所有活动中，最重要的是——“需求变更管理”，包括:问题分析和变更描述变更分析和成本计算变更实现修正后的需求识别出的问题需求管理过程需要CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering)工具支持。1.传统的变化管理基本内容包括软件配置、软件基线和变化审查。2.新的管理方法⑴软件家族法。即软件产品线方法，该方法是源于工业界产品线的概念，关注于一个软件企业如何组织一组具有共性特征的，相似产品的生产，并应用软件复用的相关原理与技术。⑵多视点方法。它可以用于管理不一致性并进行关于变化的推理。是从多个视点出发在软件工具的协助下对需求描述，进行自动需求建模，从而提高需求模型的完整性。需求变更管理方法需求工程过程可行性研究需求导出和分析需求描述需求有效性验证可行性报告系统模型用户需求和系统需求需求文挡2.2需求分析方法功能分解方法将系统看作若干功能模块的集合，每个功能又可以分解为子功能,子功能还可继续分解,分解的结果即是系统的雏形。问题1.需要人工完成2.无法对描述的准确度进行验证。3.难以适应需求的变化。问题空间功能子功能映射1．客房预定系统2．前台接待系统3．前台收银系统4．帐务系统5．管家系统6．电话系统7．客历系统8．合约系统9．经理系统10．总经理系统11．密码管理系统12．报表系统13．帐务报表酒店管理系统例：按照功能分解为以下子系统：2.2需求分析方法结构化分析方法是一种以数据、数据的封闭性为基础，从问题空间到某种表示的映射方法,由数据流图(DFD图)表示。顾客出版社验证订单汇总订单订单出版社订单图书目录文件顾客档案待处理订单文件正确订单一批订单出版社档案文件订货存根文件2.2需求分析方法面向对象的分析方法面向对象的分析方法(OOA)的关键是识别问题域内的对象,分析它们之间的关系,并建立起三类模型:对象模型、动态模型和功能模型。信息建模法是从数据的角度对现实世界建立系统的信息模型,基本工具是ER图。是由实体、属性和关系组成的网络图。E-实体，是一个或一组对象；R-关系，实体之间联系或交互作用。注意：信息建模与面向对象分析的区别！2.2.1结构化分析方法分解：对于一个复杂的系统，为了将复杂性降低到可以掌握的程度，可以把大问题分解成若干小问题，然后分别解决（如右图）。一、SA法的基本思想——“分解”和“抽象”。抽象：分解可以分层进行，即先考虑问题最本质的属性，暂把细节略去,以后再逐层添加细节，直至涉及到最详细的内容，这种用最本质的属性表示一个系统的方法就是“抽象”。1.11.21.3x2132.12.22.31.11.3基本思想与步骤三、SA法的描述方法1、分层的数据流图(DFD图)2、数据词典3、描述加工逻辑的结构化语言、判定表及判定树二、SA法的步骤当前系统具体模型建立当前系统逻辑模型抽象目标系统逻辑模型建立完善的系统逻辑模型改进深入调查研究分析用户需求,用DFD图描述分析系统需求,用DFD图描述修改完善DFD图,增添功能三、数据流图数据流图（DataFlowDiagram，DFD）是描述系统中数据流程的图形工具，它描述了将系统的逻辑输入转换为逻辑输出所需的加工处理过程。数据存储数据源点或终点加工加工名数据流数据流名文件名实体名箭头圆或椭圆单或双杠矩形框还有一些辅助的图例:一、数据流图的图符基本图形符号：TAB*CTAB*CTAB+CTAB+CTABC+TABC+*与+或互斥+X1321.11.21.41.32.12.21.1.11.1.22.1.32.1.22.1.12.2.22.2.32.2.1顶层中间层底层先全局后局部,先整体后细节,先抽象后具体.0图1图2图1.1图2.1图2.2图分层DFD图顾客出版社验证订单汇总订单订单出版社订单图书目录文件顾客档案待处理订单文件正确订单一批订单出版社档案文件订货存根文件画图步骤：1、确定外部实体及输入、输出数据流。2、确定分解顶层的加工。3、确