需求分析方法

需求分析基础

需求分析的任务

• 建立分析模型，达成开发者和用户对需求信息的共同理解。
• 依据共同的理解，发挥创造性，创建软件系统解决方案。

为何需要需求分析

在需求获取中，需求工程师一般获取的信息都是用户对现实世界的理解与描述，使用的是实际业务的表达方式，而非开发者可以立即实现的解决方案。所以需要通过需求分析来建立与用户间的共同理解，并将用户的描述转换为软件解决方案。

需求分析的模型 重点

常见的结构化方法需求分析模型如下

模型	描述
数据流图	从数据传递和加工的视角来描述系统从输入到输出到功能处理过程。
实体关系图	描述系统中所有数据对象及其关系，定义了系统中使用处理和产生的所有数据。

常见的面向对象方法需求分析模型如下

模型	描述
用例图	描述用户与系统之间的交互。从交互的角度说明了系统的边界和功能范围。
（概念）类图	描述应用领域中重要概念以及概念之间的关系，捕获了系统的静态结构。
交互图 / 顺序图	描述系统中一次交互的行为过程，说明了在交互中的对象协作关系。
状态图	描述系统、用例或者对象在其整个生命周期中的状态变化。

抽象和分解是建立模型最常用的两种手段。

面向对象分析 重点

面向对象的分析方法认为系统是对象的集合，这些对象通过相互协作来共同完成系统的整个任务。面向对象分析方法的优点在于自然性和可复用性，前者指面向对象的分析方法可以与现实中的例子产生映射关系，后者指面向对象的分析方法更容易实现分析到设计的转化。

统一建模语言（$\mathrm{UML}$​）是面向对象分析的主要模型。它是多种技术的复合体，而非单一的技术。常见的技术即下文介绍的四种图。

面向对象分析的常见流程如下图

用例图

用例指在系统和外部对象的交互中所执行的行为序列的描述，包括各种不同的序列和错误的序列，它们能够联合提供一种有价值的服务。系统中有些行为序列并不能单独提供价值，因此不应该算作用例，它很可能是某个用例中的一个行为序列。

用例图就是以用例为基本单位的模型。它的基本元素有四种：用例、参与者、系统边界和关系。如下表所示

种类	图示	说明
用例	水平的椭圆	代表一个用例
参与者	小人	同系统进行交互的抽象角色，并非真实的参与者
系统边界	矩形框	系统成分和系统外事物的分界线
关系	直线	表示参与者参与的用例

用例图的建立

$$\mathrm{目}\mathrm{标}\mathrm{分}\mathrm{析}\mathrm{与}\mathrm{解}\mathrm{决}\mathrm{方}\mathrm{向}\mathrm{的}\mathrm{确}\mathrm{定}\to \mathrm{寻}\mathrm{找}\mathrm{参}\mathrm{与}\mathrm{者}\to \mathrm{寻}\mathrm{找}\mathrm{用}\mathrm{例}\to \mathrm{细}\mathrm{化}\mathrm{用}\mathrm{例}$$

细化用例时，用例粒度合适的判断标准是：用例描述了为应对一个业务事件，由一个用户发起，并在一个连续的时间段完成，且可以增加业务价值的任务。

用例的描述

建立用例图后需要对用例进行描述，用文本的方式来将参与者、目标、场景等信息描述出来。这些用例描述经不断演化后可以放入用例文档。

项目	内容描述
ID	用例的标识
名称	对用例内容的精确描述，体现了用例所描述的任务
参与者	描述系统的参与者和每个参与者的目标
触发条件	标识启动用例的事件，可能是系统外部的事件，也可能是系统内部的事件，还可能是正常流程的第一个步骤
前置条件	用例能够正常启动和工作的系统状态条件
后置条件	用例执行完成后的系统状态条件
正常流程	在常见和符合预期的条件下，系统与外界的行为交互序列
扩展流程	用例中可能发生的其他场景
特殊需求	和用例相关的其他特殊需求，尤其是非功能性需求

概念类图 / 领域模型

$\mathrm{UML}$ 中的类图是面向对象分析方法的核心技术，它以对象和类的概念为基础，描述它们之间的关系。注意要与设计阶段的类图相区分——类型、方法、可见性等复杂的细节都不会在概念类图上出现。

概念类图的基本元素包括对象、类、链接、关联、组合聚合、继承。如下表所示

种类	图示	说明
对象	矩形框，内部分栏。
类	矩形框，内部分栏。	包含重要属性。
链接	直线。	对象之间的互相协作关系。
关联	直线，中央有关联名称，两端可以标注基数；可使用有向箭头表明它是单向的关联。	类之间的关系。
聚合	直线，在整体的关联端使用使用空心菱形。	部分与整体之间的关系。
组合	直线，在整体的关联端使用使用实心菱形。	聚合，并且一个部分完全属于整体。
继承	直线，在父辈的继承端使用空心三角。

建立概念类图

1. 对每个用例文本描述，尤其是场景描述，建立局部的概念类图

   • 根据用例的文本描述，识别候选类

   • 筛选候选类，确定概念类（有状态、有行为）

   • 识别关联

   • 识别重要属性

2. 将所有用例产生的局部概念类图进行合并，建立软件系统的整体概念类图

交互图

交互图是描述对象之间协作的模型。它包括顺序图、通信图、交互概述图和时间图四种类型，其中，顺序图是最常用的一种。

顺序图将交互表示成一个二维的图表，其中纵向是向下延伸的时间轴，横向是参与协作的对象。需求分析阶段的系统顺序图横向仅包含两个对象：外部参与者和系统。

下面是一个简单的顺序图

顺序图的消息类型有同步消息、异步消息和返回消息；组合段类型有 $\mathrm{opt}$ （可选项）、 $\mathrm{loop}$ （循环）和 $\mathrm{alt}$ （多选一）等。在需求分析阶段，消息的标注用自然语言即可。

状态图

状态图可以用来描述复杂的对象协作与交互行为。$\mathrm{UML}$ 的状态图发展自有限状态机理论的状态转移图，和它有很大的相似性。

下面是一个简单的状态图

结构化分析

TODO