|
软件需求是 (1)用户解决问题或达到目标所需的条件或权能(Capability)。 一、软件需求的发展 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。80年代中期，形成了软件工程的子领域——需求工程(requirement engineering, RE)。进入90年代以来，需求工程成为研究的热点之一。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)，在1996年Springer-Verlag发行了一新的刊物——《Requirements Engineering》。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。 二、软件需求的层次 下面这些定义是需求工程领域中常见术语的定义说明。 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。同时这也是一旦做错，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。 为什么这么说呢，因为在大多数的软件系统中，最终用户可能都不清楚他的需求是什么，这是千真万确的。如果你的用户告诉你需求就是这些了，不要相信他，继续刨根问底，直到你们都筋疲力尽了。 虽然听上去有些不可思议，但这是教训之谈，在我从事的项目之中，没有一个用户在软件接近完成的时候打电话对我说，我看了你们的软件，我想我必须改动一些地方。在那些日子中，我甚至得了一种电话铃音恐惧症。 三、需求风险 下面列出了在做需求分析时一些很危险的做法，如果你发现你的一些做法与之相似，那么，给自己一些时间，好好思考一下，这些做法会对你的软件产生致命的影响。 1. 无足够用户参与 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。但还是应让具有代表性的用户在项目早期直接参与到开发队伍中，并一同经历整个开发过程。 最重要的就是用户必须要重视他的软件，必须让他明白：如果失败，他的损失最大(当然你的损失也不小，但这时候你必须让他重视这项工作)。如果用户不够重视，想办法解决，否则你就不用再继续了。 2. 用户需求的不断增加 在开发中若不断地补充需求，项目就越变越庞大以致超过其计划及预算范围。这使得问题更难解决。实际上，问题根源在于用户需求的改变和开发者对新需求所作的修改。要想把需求变更范围控制到最小，必须一开始就对项目视图、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。说明中包括了对每种变更进行变更影响因素分析的变更控制过程，有助于所有风险承担者明白业务决策的合理性，即为何进行某些变更，相应消耗的时间、资源或特性上的折中。 产品开发中不断延续的变更会使其整体结构日渐紊乱，补丁代码也使得整个程序难以理解和维护。插入补丁代码使模块违背强内聚、松耦合的设计原则，特别是如果项目配置管理工作不完善的话，收回变更和删除特性会带来问题。如果你尽早地区别这些可能带来变更的特性，你就能开发一个更为健壮的结构，并能更好地适应它。这样设计阶段需求变更不会直接导致补丁代码，同时也有利于减少因变更导致质量的下降。 最糟糕的莫过于用户觉得如果不再加点什么功能就对不起自己。我曾经看过一个数据仓库的一期工程，在设计阶段没有很好的定义范围，当我向项目管理者提出这个问题的时候，他认为都已经说好了，合同上也写清楚了，并没有加以重视。可是最后，用户提出的修改意见已经远远超出了范围，项目时间也延长了一倍。整个的项目组成员疲惫不堪，可是却不断的接到用户投诉说项目失败。 3. 模棱两可的需求 模棱两可是需求规格说明中最为可怕的问题(Lawrence 1996)。它的一层含义是指诸多读者对需求说明产生了不同的理解；另一层含义是指单个读者能用不止一个方式来解释某个需求说明。 模棱两可的需求会使不同的风险承担者产生不同的期望，它会使开发人员为错误问题而浪费时间，并且使测试者与开发者所期望的不一致。一位系统测试人员曾告诉我，她所在的测试组经常对需求理解有误，以致不得不重写许多测试用例并重做许多测试。 模棱两可的需求带来不可避免的后果便是返工—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所导致的(leffingwell 1997)。想像一下如果你能减少一半的返工会是怎样的情况？你能更快地开发出产品，在同样的时间内开发更多、更好的产品，甚至能偶尔回家休息休息。 处理模棱两可需求的一种方法是组织好负责从不同角度审查需求的队伍。仅仅简单浏览一下需求文档是不能解决模棱两可问题的。如果不同的评审者从不同的角度对需求说明给予解释，但每个评审人员都真正了解需求文档，这样二义性就不会直到项目后期才被发现，那时再发现的话会使得更正代价很大。 4. 不必要的特性 “画蛇添足”是指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。经常发生的情况是用户并不认为这些功能性很有用，以致在其上耗费的努力“白搭”了。 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所需与开发人员在允许时限内的技术可行性之间求得平衡，开发人员应努力使功能简单易用，而不要未经客户同意，擅自脱离客户要求，自作主张。 同样，客户有时也可能要求一些看上去很“酷”，但缺乏实用价值的功能，而实现这些功能只能徒耗时间和成本。为了将“画蛇添足”的危害尽量减小，应确信：你明白为什么要包括这些功能，以及这些功能的“来龙去脉”，这样使得需求分析过程始终是注重那些能使用户完成他们业务任务的核心功能。 时刻记住：软件成功的标准是是否解决用户的问题，而不是它有多Cool的功能。 5. 过于精简的规格说明 有时，客户并不明白需求分析有如此重要，于是只作一份简略之至的规格说明，仅涉及了产品概念上的内容，然后让开发人员在项目进展中去完善，结果很可能出现的是开发人员先建立产品的结构之后再完成需求说明。这种方法可能适合于尖端研究性的产品或需求本身就十分灵活的情况(McConnell 1996)，不过商业应用大多都不是这种情况。在大多数情况下，这会给开发人员带来挫折(使他们在不正确的假设前提和极其有限的指导下工作)，也会给客户带来烦恼(他们无法得到他们所设想的产品)。 6. 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。例如，菜单驱动操作对高级用户太低效了，但含义不清的命令和快捷键又会使不熟练的用户感到困难。 7. 不准确的计划 “上述是我对新产品的看法，好，现在你能告诉我你什么时候能完成吗？”许多开发人员都遇到这种难题。对需求分析缺乏理解会导致过分乐观的估计，而当不可避免的超支发生时，会带来颇多麻烦。据报道，导致需求过程中软件成本估计极不准确的原因主要有以下五点：频繁的需求变更、遗漏的需求、与用户交流不够、质量低下的需求规格说明和不完善的需求分析(Davis 1995)。 对不准确的要求所提问题的正确响应是“等我真正明白你的需求时，我就会来告诉你”。基于不充分信息和未经深思的对需求不成熟的估计很容易为一些因素左右。要作出估计时，最好还是给出一个范围(如最好的情况下，很可能的，最坏情况下)或一个可信赖的程度(我有9 0 %的把握，我能在8周内完成)。未经准备的估计通常是作为一种猜测给出的，听者却认为是一种承诺。因此我们要尽力给出可达到的目标并坚持完成它。 四、什么是优秀的需求 讨论软件需求的文章有很多，对于需求的标准也不尽相同，这里我想用NASA的软件开发过程中的概念，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。 清楚：目前大多数的需求分析采用的仍然是自然语言（因为如果采用形式化语言的话，和用户的沟通将成为一个大问题，这意味着客户在开发软件之前必须先进行形式化语言培训，这是不现实的）。自然语言对需求分析最大的弊病就是它的二义性。所以我们不得不对需求分析中采用的语言做某些限制。例如尽量采用主语＋动作的简单表达方式。说白了，需求分析中的描述让人看上去像是刚学习写作的小孩子就对了，千万不要采用疑问句、修饰这些华丽的表达方式。 除了语言的二义性之外，主意不要使用行话，就是计算机术语。需求分析最重要的是和用户沟通，可是用户多半不是计算机的专业人士，如果在需求分析中使用了行话，就会造成用户理解上的困难。 打个比方，如果你要做一个银行的信用卡系统，你就可以这样描述软件需求：银行的卡部管理信用卡，每张信用卡只属于一个帐户。信用卡有卡号、余额。一张信用卡有多笔的交易记录。 完整：再也没有什么比软件开发接近完成是发现遗漏了一项需求更糟的事情了。需求的完整性是非常非常重要的，想象一下遗漏需求而不得不返工，这简直就是恶梦。可是令人遗憾的是，需求的遗漏是很经常发生的事情，不仅仅是你的问题，更多的问题发生在用户那里，他们不知道该做些什么。要做到需求的完整性是很艰难的一件事情，它涉及到需求分析过程的各方各面，贯穿了整个过程，从最初的计划制定到最后的需求评审。至于完整性的详细讨论，我们会在下面的章节中讨论，现在你只需要拼命的想象缺乏完整性的坏处，直到你出了一身的冷汗。出了吗？好，那我们继续。 一致：一致性也是一个比较大的概念，很难用几句话讲清楚。还记得我们在开始的时候提到的需求的层次吗？简单的来说，就是用户需求必须和业务需求一致，功能需求必须和用户需求一致。严格的遵守不同层次间的一致性关系，就可以保证最后开发出来的软件系统不会偏离最初的实现目标。在实现过程中，我们还必须把一致性关系细化。比如说用户需求不能超出先前指定的范围。 可测试：大家觉得一个项目的测试从什么时候开始呢？有人说从编码完成后开始。更清楚一点的说是编码的时候同时进行单元测试，编码完成后进行系统测试。这些都没有错。但是实际上测试是从需求分析过程就开始了。需求分析是测试计划的输入和参照。这就要求需求分析是可测试的。什么是可测试呢？“我们要用新的系统完成报表自动化处理”，你觉得这个需求是可测试的吗？当然不是，报表包括哪些？自动化处理的标准是什么？这些在需求中都没有说明。因此这项需求是无法测试的，就是不具有可测试性。说到这里，大家可能就会明白之前的需求的几项标准都是为了保证需求的可测试性的。事实就是这样，只有系统的所有需求是可以被测试的，才能够保证软件始终围绕着用户的需要，保证软件系统是成功的。 五、软件需求过程 软件需求工程主要包括两个方面：需求开发和需求管理。 需求开发可进一步分为：需求获取、需求分析、编写需求规格和需求验证四个阶段。各阶段说明如下： 需求获取阶段： 需求分析阶段： 编写需求规格阶段： 需求验证阶段。 需求管理需要"建立并维护在软件工程中同客户达成的契约"。这种契约都包含在编写的需求规格说明与模型中。客户的接受仅是需求成功的一半，开发人员也必须能够接受他们，并真正把需求应用到产品中。 通常的需求管理活动包括： 六、软件需求方法 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，本文将主要从结构化方法和面向对象方法以及RUP三个方面进行简要的探讨。 1、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。 2、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。 3、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的软件系统、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。 4、软件需求方法的比较分析 基于上述分析可知，结构化分析方法与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。 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。 七、软件需求说明书 软件需求说明书的编制是为了使用户和软件开发者双方对该软件的初始规定有一个共同的理解， 使之成为整个开发工作的基础。编制软件需求说明书的内容要求如下： 1 引言 1．1编写目的 说明编写这份软件需求说明书的目的，指出预期的读者。 1．2背景 说明： a．待开发的软件系统的名称； 1．3定义 列出本文件中用到的专门术语的定义和外文首字母组词的原词组。 1．4参考资料 列出用得着的参考资料，如： 2 任务概述 2．1目标 叙述该项软件开发的意图、应用目标、作用范围以及其他应向读者说明的有关该软件开发的背景材料。解释被开发软件与其他有关软件之间的关系。如果本软件产品是一项独立的软件，而且全部内容自含，则说明这一点。如果所定义的产品是一个更大的系统的一个组成部分，则应说明本产品与该系统中其他各组成部分之间的关系，为此可使用一张方框图来说明该系统的组成和本产品同其他各部分的联系和接口。 2．2用户的特点 列出本软件的最终用户的特点，充分说明操作人员、维护人员的教育水平和技术专长，以及本软件的预期使甩频度。这些是软件设计工作的重要约束 2．3假定和约束 列出进行本软件开发工作的假定和约束，例如经费限制、开发期限等。 3 需求规定 3．1对功能的规定 用列表的方式（例如IPO表即输入、处理、输出表的形式），逐项定量和定性地叙述对软件所提出的功能要求，说明输入什么量、经怎样的处理、得到什么输出，说明软件应支持的终端数和应支持的并行操作的用户数。 3．2对性能的规定 3．2．1精度 说明对该软件的输入、输出数据精度的要求，可能包括传输过程中的精度。 3．2．2时间特性要求 说明对于该软件的时间特性要求，如对： 3．2．3灵活性 说明对该软件的灵活性的要求，即当需求发生某些变化时，该软件对这些变化的适应能力，如： a．操作方式上的变化； 3．3输人输出要求 解释各输入输出数据类型，并逐项说明其媒体、格式、数值范围、精度等。对软件的数据输出及必须标明的控制输出量进行解释并举例，包括对硬拷贝报告（正常结果输出、状态输出及异常输出）以及图形或显示报告的描述。 3．4数据管理能力要求 说明需要管理的文卷和记录的个数、表和文卷的大小规模，要按可预见的增长对数据及其分量的存储要求作出估算。 3．5故障处理要求 列出可能的软件、硬件故障以及对各项性能而言所产生的后果和对故障处理的要求。 3．6其他专门要求 如用户单位对安全保密的要求，对使用方便的要求，对可维护性、可补充性、易读性、可靠性、运行环境可转换性的特殊要求等。 4 运行环境规定 4．1设备 列出运行该软件所需要的硬设备。说明其中的新型设备及其专门功能，包括： 4．2支持软件 列出支持软件,包括要用到的操作系统、编译（或汇编）程序、测试支持软件等。 4．3 接口 说明该软件同其他软件之间的接口、数据通信协议等。 4．4控制 说明控制该软件的运行的方法和控制信号，并说明这些控制信号的来源。 文章出自：http://hi.baidu.com/zwl232/blog/item/f5e38794f595141ed31b7057.html |