软件需求

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软件需求是(1)用户解决问题或达到目标所需条件或权能(Capability)。 (2)系统或系统部件要满足合同、标准、规范或其它正式规定文档所需具有的条件或权能。 (3)一种反映上面(1)或(2)所述条件或权能的文档说明。它包括功能性需求及非功能性需求,非功能性需求对设计和实现提出了限制,比如性能要求,质量标准,或者设计限制。[1]
中文名
软件需求
外文名
requirement engineering
随 着
计算机的发展而发展
属 于
生命周期第一阶段
直接关系
软件的成功与否

发展历程 编辑

80年代中期,形成了软件工程子领域——需求工程(requirement engineering, RE)。从1993年起每两年举办一次需求工程国际研讨会(ISRE),自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。需求工程是随着计算机的发展而发展的,在计算机发展的初期,软件规模不大,软件开发所关注的是代码编写,需求分析很少受到重视。后来软件开发引入了生命周期的概念,需求分析成为其第一阶段。随着软件系统规模的扩大,需求分析与定义在整个软件开发与维护过程中越来越重要,直接关系到软件的成功与否。人们逐渐认识到需求分析活动不再仅限于软件开发的最初阶段,它贯穿于系统开发的整个生命周期。
进入90年代以来,需求工程成为研究的热点之一。一些关于需求工程的工作小组也相继成立,如欧洲的RENOIR(Requirements Engineering Network of International Cooperating Research Groups ),并开始开展工作。

需求层次 编辑

软件需求包括三个不同的层次—业务需求、用户需求和功能需求—也包括非功能需求。
业务需求( business requirement)反映了组织机构或客户对系统、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(user requirement) 文档描述了用户使用产品必须要完成的任务,这在使用实例(use case)文档或方案脚本(scenario)说明中予以说明。
功能需求(functional requirement)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。所谓特性(feature)是指逻辑上相关的功能需求的集合,给用户提供处理能力并满足业务需求。软件需求各组成部分之间的关系如图所示。
作为补充,软件需求规格说明还应包括非功能需求,它描述了系统展现给用户的行为和执行的操作等。它包括产品必须遵从的标准、规范和合约;外部界面的具体细节;性能要求;设计或实现的约束条件及质量属性。所谓约束是指对开发人员在软件产品设计和构造上的限制。质量属性是通过多种角度对产品的特点进行描述,从而反映产品功能。多角度描述产品对用户和开发人员都极为重要。 值得注意的一点是,需求并未包括设计细节、实现细节、项目计划信息或测试信息。需求与这些没有关系,它关注的是充分说明你究竟想开发什么。
Frederick Brooks在他1987年的经典的文章“No Silver Bullet:Essence and Accidents ofSoftware Engineering ”中充分说明了需求过程在软件项目中扮演的重要角色:
开发软件系统最为困难的部分就是准确说明开发什么。最为困难的概念性工作便是编写出详细技术需求,这包括所有面向用户、面向机器和其它软件系统的接口。如果前期需求分析不透彻,一旦做错,将最终会给系统带来极大损害的部分,并且以后再对它进行修改也极为困难,容易导致项目失败。

过程标准 编辑

NASA的软件开发过程中的概念中软件需求过程的标准是:清楚(Clear)、完整(Complete)、一致(Consistent)、可测试(Testable)。
此外还有其他的概念,如可跟踪的、可修改的等等。

分析方法 编辑

软件需求分析方法大体分为如下四类:结构化方法面向对象方法、面向控制方法和面向数据方法。限于篇幅,将主要从结构化方法面向对象方法以及RUP三个方面进行简要的探讨。

结构化分析方法

结构化分折(Structured Analysis, SA)方法是一种单纯的由顶向下逐步求精的功能分解方法。分析员首先用上下文图表(称为数据流图DFD)表示系统的所有输入/输出,然后反复地对系统求精,每次求精都表示成一更详细的DFD从而建立关于系统的一个DFD层次。为保存DFD中的这些信息,使用数据字典来存取相关的定义、结构及目的。SA方法是目前实际应用效力广泛的需求工程技术。它具有较好的分别、抽象能力,为开发小组找到了一种中间语言,易于软件人员所掌握。但它离应用领域尚有一定的距离,难以直接应用领域术民与软件设计也有一段不小的距离因而为开发小组的思想交流带来了一定的困难。

面向对象分析方法

面向对象Object Oriented, OO)的方法把分析建立在系统对象以及对象间交互的基础之上,使得我们能以3个最基本的方法框架——对象及其属性、分类结构和集合结构来定义和沟通需求。面向对象的问题分析模型从3个侧面进行描述,即对象模型(对象的静态结构)、动态模型(对象相互作用的顺序)和功能模型(数据变换及功能依存关系)。需求工程的抽象原则、层次原则和分割原则同样适用于面向对象方法,即对象抽象与功能抽象原则是一样的,也是从高级到低级、从逻辑到物理,逐级细分.每一级抽象都重复对象建模(对象识别)一动态建模(事件识别)一功能建模(操作识别)的过程,直到每一个对象实例在物理(程序编码)上全部实现为止。
面向对象需求分析(OORA)利用一些基本概念来建立相应模型,以表达目标系统的不同侧面。尽管不同的方法所采用的具体模型不尽相同,但都无外乎用如下五个基本模型来描述软件需求:
整体—部分模型:该模型描述对象(类)是如何由简单的对象(类)构成的。将一个复杂对象(类)描述成一个由交互作用的若干对象(类)构成的结构的能力是OO途径的突出优点。该模型亦称聚合模型。
分类模型:分类模型描述类之间的继承关系。与聚合关系不同,它说明的是一个类可以继承另一个或另一些类的成分,以实现类中成分的复用。
类—对象模型:分析过程必须描述属于每个类的对象所具有的行为,这种行为描述的详细程度可以根据具体情况而定。既可以只说明行为的输入、输出和功能,也可以采用比较形式的途径来精确地描述其输入、输出及其相应的类型甚至使用伪码或小说明的形式来详细刻画。
对象交互模型:一个面向对象的系统模型必须描述其中对象的交互方法。如前所述,对象交互是通过消息传递来实现的。事实人对象交互也可看作是对象行为之间的引用关系。因此,对象交互模型就要刻画对象之间的消息流。对应于不同的详细程度,有不同的消息流描述分析,分析人员应根据具体馆况而选择。一般地,一个详细的对象交互模型能够说明对象之间的消息及其流向,并且同时说明该消息将激活的对象及行为。一个不太详细的对象交互模型可以只说明对象之间有消息,并指明其流向即可。还有一种状况就是介于此两者之间。
状态模型:在状态模型中,把一个对象看作是一个有限状态机,由一个状态到另一状态的转变称作状态转换。状态模型将对象的行为描述成其不同状态之间的通路。它也可以刻画动态系统中对象的创建和废除,并称由对象的创建到对象的废除状态之间的退路为对象的生存期。
状态模型既可以用状态转换因的图形化手段,又可用决策表或称决策矩阵的形式来表。

基于RUP的软件需求

RUP(Rational Unified Process)是Rational公司开发和维护的过程产品。RUP是工程化的软件开发过程,它提供了在开发机构中分派任务和责任的纪律化方法。RUP不仅仅是一个简单的过程,而是一个通用的过程框架,可用于各种不同类型软件系统、各种不同的应用领域、各种不同类型的组织、各种不同的功能级别以及各种不同的项目规模。RUP的突出特点可以由以下三个关键词来体现——用例驱动、以构架为中心、迭代和增量的。这些是RUP所特有的,也是同等重奥特之母被泰罗上图要的。构架提供了一种结构来指导迭代过程中的工作,而用例则确定了目标井驱动每次迭代的工作。
进行需求分析的基础是要获得用户的需要,为了完成这一工作,必须建立业务模型,通过描述业务规则、业务逻辑,明确业务过程并对其进行规范、优化。对于一个系统,在建立业务模型时,应从3个方面来描述其特性:功能、行为、数据,对应于这些特性。

软件需求方法的比较分析

基于上述分析可知,奥特之母被泰罗上图结构化分析方法面向对象分析方法的区别主要体现在两个方面:
* 将系统分解成于系统的方式不同。前者将系统描述成一组交互作用的处理,后者则描述成一组交互作用的对象
* 子系统之间的交互关系的描述方式不一样。前者加工之间的交互是通过不太精确的数据流来表示的,而后者对象之间通过消息传递交互关系。
因此,面向对象软件需求分析的结果能更好地刻画现实世界,处理复杂问题,对象比过程更具有稳定性,便于维护与复用。
参考资料
  • 1. 毋国庆奥特之母被泰罗上图.软件需求工程:机械工业出版社,2008年8
词条标签:
中国电子学会 软件 计算机术语 计算机学