（計算機軟件與理論專業(yè)論文）利用uml對貨物受理信息系統(tǒng)進行需求收集的研究.pdf

山東大學碩士學位論文 摘要 本文的主要工作是對貨運管理信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進行收集和分析，一方面 利用u m l 的表達方法對所收集的信息進行可視化處理，滿足了系統(tǒng)進一步開 發(fā)的需要，在此基礎(chǔ)上，論述了該方法在實現(xiàn)需求收集過程規(guī)范化方面的優(yōu) 勢，期望借此找到貨運管理信息系統(tǒng)開發(fā)所能共同遵守的需求收集工作框架， 軟件開發(fā)工作者可以通過很少的變動來適應(yīng)此類軟件需求收集工作。 公路快速貨運信息系統(tǒng)需求收集的內(nèi)容包含大量復雜多變的業(yè)務(wù)規(guī)則， 尤其是在計算機的使用改變了傳統(tǒng)的作業(yè)模式的情況下，很多業(yè)務(wù)可能需要 重新設(shè)計，采用傳統(tǒng)的面向過程的開發(fā)方式，難于進行業(yè)務(wù)分解，一方面可 能會因為功能難以明確分離，導致過分關(guān)注細節(jié)而陷入需求收集的泥沼之中； 另一方面可能會導致開發(fā)人員在需求階段進行一個過于粗略的需求收集過 程，而草率進入設(shè)計階段。因此，本文利用u m l 建模方法對貨物受理信息系 統(tǒng)進行需求收集的工作，采用圖形表達方式，為開發(fā)者和客戶之間、開發(fā)者 和開發(fā)者之間提供高效的溝通工具，以增強各方人員對系統(tǒng)的理解，為后續(xù) 的再創(chuàng)造工作提供條件。 本文研究的重點在于如何根據(jù)客戶已有業(yè)務(wù)流程和流程的再造，對貨運 管理信息系統(tǒng)進行基于u m l 的需求收集，論述該收集方法在堅持需求收集過 程中的四個準則方面的優(yōu)勢所在。為了更好地體現(xiàn)利用u m l 的優(yōu)勢，文中還 利用c a s e 工具生成的代碼，對需求中的部分用例進行了修訂，以維護需求的 正確性，保持代碼、設(shè)計及需求文檔的一致。 本文所采用的系統(tǒng)收集的方法是在明確系統(tǒng)邊界的條件下，按照u m l 中 關(guān)于參與者的定義尋找系統(tǒng)的參與者， 例，以主用例為核心開發(fā)其支撐用例， 根據(jù)決定系統(tǒng)特性的業(yè)務(wù)來確定主用 然后利用用例圖和活動圖對系統(tǒng)的功 能進行可視化處理，并對系統(tǒng)進行細節(jié)描述。在尋找用例的過程中，運用分 步驟的方法，包括用例的初始化、用例的擴展、用例的細化。 工程的實踐表明，通過使用u m l 對系統(tǒng)進行需求收集和表達，很好地適 山東大學碩士學位論文 應(yīng)了軟件開發(fā)的需要，能夠滿足業(yè)務(wù)模式的轉(zhuǎn)變，在收集過程中也能夠很好 地堅持需求收集的準則，不斷發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，形成一個良性的工程迭 代。 關(guān)鍵字：統(tǒng)一建模語言；需求收集；貨運；用例 山東大學碩士學位論文 a b s t r ac t t h em a i nw o r ko ft h e s i si st oc o l l e c ta n da n a l y z et h eb u s i n e s sr u l e s o f f r e i g h tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m o nt h eo n eh a n dt h e i n f o r m a t i o nc o l l e c t e di sv i s u a l i z e du s i n gt h er e p r e s e n t a t i o no fu m l c o r r e s p o n d i n gt or e q u i r e m e n tc a p t u r i n g 。w h i c hi ss a t i s f i e dw i t h t h e n e x ts o f t w a r ed e v e l o p i n g ，o nt h eo t h e rh a n di ti se x p e c t e dt h a ta c o m m o n f r a m e w o r k ，w h i c hi sa b i d e db yt h es o f t w a r ed e v e l o p i n gt e a mo rr e b o u n d e d t oa d a p tt ot h ep r o j e c tw i t hs m a l lc h a n g e s ，c a nb ef o u n dt h o u g ht h e a r g u m e n to fa d v a n t a g et ot h ep r o c e s ss t a n d a r d i z i n go fr e q u i r e m e n t c a p t u r i n g i tm e a n sag r e a td e a lo fc o m p r e h e n s i v e a n dr a p i d l yc h a n g i n g b u s i n e s sr u l e st od e v e l o pt h er o a dr a p i df r e i g h ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， e s p e c i a l l yi nt h ec a s eo fc o n v e n t i o n a lb u s i n e s s e sc h a n g e dd u et ou s i n g c o m p u t e r s t h e r ee x i s t ss o m ew e a k n e s si fw eu s et r a d i t i o n a lw a y so f p a r t i t i o n i n gf u n c t i o nm o d e l s f i r s t ，i tc o u l ds l o u g hi nt h ed e t a i lo f r e q u i r e m e n tc o l l e c t i o n ，o rb eh a r dt o p a r t i t i o nt h ef u n c t i o n s s e c o n d l y ，i tc o u l dp r o c e s saf u s sp h r a s eo fr e q u i r e m e n tc o l l e c t i o na n d e n t e rt h ed e s i g np h r a s ed i r e c t l y a c c o r d i n g l y ，t h em e t h o do fu m lm o d e l i su s e dt op r o c e s st h ew o r ko fr e q u i r e m e n tc o l l e c t i o ni nt h et e x t u m l o w n sas u i to fs t a n d a r dr e p r e s e n t a t i o n s ，w h i c hp r o v i d e sar e c o r dt o o l f o rb e t w e e n d e v e l o p e r sa n dc u s t o m e r s ，b e t w e e n d e v e l o p e r s a n d d e v e l o p e r s ，a n do nw h i c hb a s e dt h es y s t e mi su n d e r s t o o db e t t e ra n di s r e c r e a t e d t h ep o i n to fr e s e a r c h i n gi sf o c u so n a c h i e v i n gr e q u i r e m e n t c a p t u r i n gf o rf r e i g h tm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do nu m l a c c o r d i n gt ob u s i n e s s e sa n db u s i n e s sr e e n g i n e e r i n ga n da n a l y s i so nt h e a d v a n t a g et oi n s i s t i n go nf o u rr u l e so fr e q u i r e m e n tc a p t u r i n gp r o c e s s i i i 山東大學碩士學位論文 t h ef o u rr u l e sa r ec o n f i r m i n go b j e c t i v eo fr e q u i r e m e n tc a p t u r i n g ， k e e p i n gt h et r a c ea n dc h a n g e a b i l i t yo fr e q u i r e m e n t ，e n s u r i n g t h e n e c e s s i t yo fr e q u i r e m e n tc a p t u r i n g t h ea r g u m e n tc o n s i s t so ft h r e e a s p e c t so nf i n d i n ga c t o r s ，d o m a i na n a l y s i s ，a n dm a k i n g au s ec a s e m o d e li n gf r a m e w o r k t h ea p p r o a c hf o rr e q u i r e m e n tc a p t u r i n gi sf i n d i n gt h ea c t o r s ， w h i c ha r ea c c o r d i n gt ou m ld e f i n i t i o ni nt h ee x p l i c i ts y s t e mb o u n d a r y ， a n dc h o o s i n gt h ek e yu s ec a s e s ，w h i c hd i c t a t e ss y s t e mc h a r a c t e r i s t i c t h es u p p o r tu s ec a s e sa r ed e v e l o p e df o r t h ei m p l i c a t i o n so fk e yu s e c a s e s t h es y s t e mf u n c t i o ni sv i s u a l i z e du s i n gu s ec a s e sa n da c t i v i t y d i a g r a m s i nt h es e a r c ho fu s ec a s e st h ep r o c e s sc o n s i s t so fi n i t i a l u s ec a s em o d e l i n g ，e x p a n do nt h eu s ec a s em o d e l ，a n de l a b o r a t e du s e c a s e t h ep r a c t i c ep r o v e dt h a tu m lc a nf u l l ye x p r e s ss y s t e mr e q u i r e m e n t c a p t u r i n ga n da d a p tt ot h en e e do fs o f t w a r ed e v e l o p i n ga n dt h ec h a n g e s o fb u s i n e s sm o d e l d u r i n gt h ep r o c e s so fc a p t u r i n gp r o b l e m sc a nb e f o u n da n ds o l v e dt oc o n f o r mab e n i g np r o j e c tr e c u rw i t hi n s i s t i n go n t h er u l e so fr e q u i r e m e n tc a p t u r i n g k e y w o r d s ：u m l ：r e q u i r e m e n tc a p t u r i n g ：f r e i g h t ：u s ec a s e i v 原創(chuàng)性聲明和關(guān)于論文使用授權(quán)的說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨 立進行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不 包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的科研成果。對本文的研 究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明 的法律責任由本人承擔。 論文作者簽名日期：d 。，77 、 關(guān)于學位論文使用授權(quán)的聲明 本人完全了解山東大學有黃保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留或向國家 有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)山東大 學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)犖潮入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印 或其他復制手段保存論文和匯編本學位論文。 ( 保密論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定) 論文作者簽名：基蘭疊導師簽名：日期： l 山東大學碩士學位論文 第一章引言 1 1 背景介紹 1 1 1 工程背景： 本研究課題是以山東省公路快速貨運信息系統(tǒng)的實踐為背景。公路快速 貨運系統(tǒng)項目是由山東省聯(lián)運中心和交通部公路科學研究所共同承擔的國家 重點工業(yè)性試驗項目，項目主持單位為交通部。該項目于2 0 0 0 年3 月正式立 項。山東省快速貨運有限公司作為該項目的建設(shè)載體，具體承擔了組織系統(tǒng)、 信息系統(tǒng)、車輛裝備系統(tǒng)、場站建設(shè)系統(tǒng)四個系統(tǒng)建設(shè)的主要任務(wù)，該項目 建設(shè)的根本目的和任務(wù)是根據(jù)國家技術(shù)創(chuàng)新項目的建設(shè)要求和宗旨，通過技 術(shù)創(chuàng)新和營運實踐，逐步探索建立符合現(xiàn)代經(jīng)濟和科技發(fā)展需要的全國統(tǒng)一、 規(guī)范的快速貨運網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和運營體系，進而形成國內(nèi)一體并與國際相銜接的 市場化、集約化、品牌化發(fā)展的戰(zhàn)略目標。 ， 山東省公路快速貨運信息系統(tǒng)包括8 個子系統(tǒng)：貨物受理信息子系統(tǒng)； 票據(jù)單證制作、處理、傳輸子系統(tǒng)；倉庫貨物管理子系統(tǒng)；分揀子系統(tǒng)；i c 卡人員身份認證子系統(tǒng)；運輸調(diào)度子系統(tǒng)；財務(wù)結(jié)算子系統(tǒng)；企業(yè)內(nèi)部管理 子系統(tǒng)。面對激烈的市場競爭以及信息時代對全公司各項工作提出的新的挑 戰(zhàn)與機遇，公司決定實施信息化工程，目標是用信息技術(shù)和現(xiàn)代管理技術(shù)相 結(jié)合的方式改造企業(yè)，提高企業(yè)的管理水平，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和增強企 業(yè)的市場競爭能力。 1 1 2u m l 發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀 隨著計算機硬件性能的迅速提高和價格的持續(xù)下降，其應(yīng)用范圍也在不 斷擴大。交給計算機解決的問題也越來越難，越來越復雜。這就使得計算機 軟件變得越來越復雜和龐大。2 0 世紀6 0 年代的軟件危機使人們清醒地認識 到按照工程化的方法組織軟件開發(fā)的必要性。于是軟件開發(fā)方法從6 0 年代毫 無工程性可言的手工作坊式開發(fā)，過渡到7 0 年代結(jié)構(gòu)化的分析設(shè)計方法、8 0 年代初的實體關(guān)系開發(fā)方法，直到面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法。 山東大學碩士學位論文 面向?qū)ο蟮能浖_發(fā)方法是在結(jié)構(gòu)化開發(fā)范型和實體關(guān)系開發(fā)范型的基 礎(chǔ)上發(fā)展而來的，它運用分類、封裝、繼承、消息等人類自然的思維機制， 允許軟件開發(fā)者處理更為復雜的問題域和其支持技術(shù)，在很大程度上緩解了 軟件危機。面向?qū)ο蠹夹g(shù)發(fā)端于程序設(shè)計語言，以后又向軟件開發(fā)的早期階 段延伸，形成了面向?qū)ο蟮姆治龊驮O(shè)計。 2 0 世紀8 0 年代末9 0 年代初，先后出現(xiàn)了幾十種面向?qū)ο蟮姆治鲈O(shè)計方 法。其中，b o o t h ，c o a d y o u r d o n 、o m t 和j a c o b s o n 等方法得到了面向?qū)ο?軟件開發(fā)界的廣泛認可。各種方法對許多面向?qū)ο蟮母拍畹睦斫獠槐M相同， 即便概念相同，各自技術(shù)上的表示法也不同。通過9 0 年代不同方法流派之間 的爭論，人們逐漸認識到不同的方法既有其容易解決的問題，又有其不容易 解決的問題，彼此之間需要進行融合和借鑒；并且各種方法的表示也有很大 的差異，不利于進一步的交流與協(xié)作。在這種情況下，統(tǒng)一建模語言( u m l ) 于9 0 年代中期應(yīng)運而生。 u m l 的產(chǎn)生離不開三位面向?qū)ο蟮姆椒ㄕ搶＜襣 b o o c h 、j r u m b a u g h 和i j a c o b s o n 的通力合作。他們從多種方法中吸收了大量有用的建模概念， 使u m l 的概念和表示法在規(guī)模上超過了以往任何一種方法，并且提供了允許 用戶對語言做進一步擴展的機制。u m l 使不同廠商開發(fā)的系統(tǒng)模型能夠基于 共同的概念，使用相同的表示法，呈現(xiàn)彼此一致的模型風格。1 9 9 7 年1 1 月 u m l 被o m g 組織正式采納為標準的建模語言，并在隨后的幾年中迅速地發(fā)展 為事實上的建模語言國際標準。 u m l 在語法和語義的定義方面也做了大量的工作。以往各種關(guān)于面向?qū)?象方法的著作通常是以比較簡單的方式定義其建模概念，而以主要篇幅給出 過程指導，論述如何運用這些概念來進行開發(fā)u m l 則以一種建模語言的姿 態(tài)出現(xiàn)，使用語言學中的一些技術(shù)來定義。盡管真正從語言學的角度看它還 有許多缺陷，但它在這方面所做的努力卻是以往的各種建模方法無法比擬的。 從u m l 的早期版本開始，便受到了計算機產(chǎn)業(yè)界的重視，o m g 的采納和 大公司的支持把它推上了實際上的工業(yè)標準的地位，使它擁有越來越多的用 戶。它被廣泛地用于應(yīng)用領(lǐng)域和多種類型的系統(tǒng)建模，如管理信息系統(tǒng)、通 信與控制系統(tǒng)、嵌入式實時系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)、系統(tǒng)軟件等。近幾年還被運 用于軟件再工程、質(zhì)量管理、過程管理、配置管理等方面。而且它的應(yīng)用不 2 山東大學碩士學位論文 僅僅限于計算機軟件，還可用于非軟件系統(tǒng)，例如硬件設(shè)計、業(yè)務(wù)處理流程、 企業(yè)或事業(yè)單位的結(jié)構(gòu)與行為建模，等等。 在u m l 陸續(xù)發(fā)布的幾個版本中，逐步修正了前一個版本中的缺陷和錯誤 即將發(fā)布的u m l 2 0 版本將是對u m l 的又一次重大的改進。將來的u m l 將向著 語言家族化、可執(zhí)行化、精確化等理念邁進，為軟件產(chǎn)業(yè)的工程化提供更有 力的支撐。 1 2 本文的工作 作為山東省公路快速貨運信息系統(tǒng)的核心子系統(tǒng)一一貨物受理信息子系 統(tǒng)是為了滿足企業(yè)開展物流經(jīng)營活動的迫切需要，依據(jù)運輸企業(yè)的業(yè)務(wù)流程， 為其所提供的一套先進適用的物流管理信息系統(tǒng)軟件和應(yīng)用平臺。其用途是 為創(chuàng)建物流運輸管理系統(tǒng)平臺服務(wù)，切實提高貨物運輸?shù)慕M織化水平和效率， 加速企業(yè)的信息化進程。 本文的工作在于利用u m l 對貨物受理信息子系統(tǒng)進行需求收集，目標是 圍繞軟件工程中軟件需求收集準則，更加有效地獲得用戶需求，從客戶的角 度來描述系統(tǒng)，以期軟件能夠快速、高質(zhì)量的被開發(fā)。工作大致可以分為五 個方面： 1 2 1 問題域的識別 重點在于研究系統(tǒng)的說明書和軟件工程計劃書。問題域的識別目標是識 別使用者或用戶對基本問題元素的假想；問題域的識別的結(jié)果是確定系統(tǒng)的 邊界和系統(tǒng)的參與者。 1 2 2 對問題的分解和分析 通過對貨物受理信息子系統(tǒng)的分解，定義所有的數(shù)據(jù)對象、定義和細化 所有的軟件功能、理解軟件的每一個動作對系統(tǒng)的影響、建立系統(tǒng)界面的特 性、發(fā)現(xiàn)附加的設(shè)計限制；分解和分析的結(jié)果是確定系統(tǒng)的主用例和相應(yīng)的 支撐用例，這一部分是本文的核心部分，就u m l 而言，它本身沒有提供如何 去尋找用例，只是規(guī)定了對用例如何表達，因為對于無限變化的需求，很難 給出一個或幾個標準的或通用的用例尋求方法，所以本文意圖利用u m l 的統(tǒng) 山東大學碩士學位論文 一、易懂、全面等優(yōu)點對貨物受理信息子系統(tǒng)進行需求的收集和分析研究， 研究既具有特殊性，也具有一般性，特殊性在于為貨物受理子系統(tǒng)提供了一 個具體的需求收集和分析方法，一般性在于物流領(lǐng)域的軟件需求收集和分析 都可以采用相似的方法。 1 2 3 利用u m l 進行建模 這一部分充分利用u m l 可視化的優(yōu)點，使用u m l 中已經(jīng)定義好的各種圖 框來表達系統(tǒng)各個用例和參與者的相互關(guān)系，系統(tǒng)用例的執(zhí)行過程。利用u m l 進行建模的目標是更好的理解數(shù)據(jù)流和控制流，功能的執(zhí)行過程和行為的操 作方式，以及信息的內(nèi)容。利用u m l 進行建模的結(jié)果是產(chǎn)生用例圖和活動圖， 它們會被用來作為建立軟件需求規(guī)格說明書的基礎(chǔ)。 1 ，2 4 建立需求規(guī)格說明書 在“u m ld i s t i l l e d ”中提到“w h a tt h eu m ld e s c r i b e si sau s ec a s e d i a g r a m ，w h i c hs h o w sh o wu s ec a s e sr e l a t et oe a c ho t h e r b u ta l m o s t a l lt h ev a l u eo fu s ec a s e sl i e si nt h ec o n t e n t ，a n dt h ed i a g r a mi so f r a t h e rl i m i t e dv a l u e ” 1 】這部分將要把模型所表達的內(nèi)容準確系統(tǒng)的表 達出來，由于在這個階段尚處于原型時期，因此這部分的說明不會涉及到軟 件開發(fā)的細節(jié)，尤其是用戶還沒有最終確定的部分。建立需求規(guī)格說明書的 結(jié)果是產(chǎn)生一個采用一定的標準模板對模型的準確說明。 1 2 5 用例評述 用例的建立要遵守價值獨立、功能集中的準則 2 ，在分解過程中可能會 因為從局部角度考慮建立的部分用例，在后來分析的結(jié)果中出現(xiàn)與準則不相 符格的用例，在用例評述部分中，要對每一個用例按照準則進行分解用例、 合并用例或者刪除用例。用例評述的結(jié)果產(chǎn)生符合準則的系統(tǒng)用例。 1 3 本文的組織 本文圍繞工作的五個方面來進行組織。第一部分要對本文u m l 中所涉及 的一些術(shù)語做一個限定性的解釋。由于不同的人在不同的環(huán)境對于這些屬于 4 山東大學碩士學位論文 會有不同的理解和解釋，所以這一部分很有必要。第二部分會介紹對需求收 集和分析過程中用例建立的準則，需求收集過程的常見問題以及解決方案 第三部分針對貨物受理信息系統(tǒng)的業(yè)務(wù)定義，業(yè)務(wù)邏輯進行詳細描述，從系 統(tǒng)工程角度出發(fā)，概括整個受理業(yè)務(wù)流程。第四部分研究分析業(yè)務(wù)流程，從 中發(fā)現(xiàn)用例，評述用例，建立模型，按照模型完成系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)格說明書。 第五部分對規(guī)格說明書的實現(xiàn)過程進行總結(jié)，并簡要闡述需求收集和分析的 下一步工作，除此之外，還提出c a s e 工具在軟件做需求收集和分析工作中的 應(yīng)用。 山東大學碩士學位論文 第二章u m l 概述 在2 0 世紀9 0 年代中期和后期，為了結(jié)束相互競爭的符號帶來的混亂， 出現(xiàn)了統(tǒng)一建模語言。雖然統(tǒng)一建模語言發(fā)明的本意并不是為面向?qū)ο蟮能?件系統(tǒng)進行建模提供符號語言，但是它是由面向?qū)ο筌浖_發(fā)領(lǐng)域的許多最 好的、最聰明的學者和從業(yè)者聯(lián)合起來創(chuàng)造的，或者說是在面向?qū)ο蠓椒ǖ?需求中產(chǎn)生的，現(xiàn)在它已經(jīng)成為面向?qū)ο笙到y(tǒng)建模的國際標準。統(tǒng)一建模語 言目前是由o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ，對象管理組織) 控制的一個開放 的標準，而不屬于任何公司或個人。統(tǒng)一建模語言為軟件系統(tǒng)建模提供了精 確的符號，更重要的一點是，統(tǒng)一建模語言不僅可以記錄已有想法，它還幫 助軟件開發(fā)人員創(chuàng)造并交流想法。 2 1 u m l 簡介 統(tǒng)一建模語言( u m l ) 是一個通用的可視化建模語言，用于對軟件進行描 述、可視化處理、構(gòu)造和建立軟件系統(tǒng)制品的文檔。它記錄了對必須構(gòu)造的 系統(tǒng)的決定和理解，可用于對系統(tǒng)的理解、設(shè)計、瀏覽、配置、維護和信息 控制 3 。u m l 適用于各種軟件開發(fā)方法、軟件生命周期的各個階段、各種應(yīng) 用領(lǐng)域以及各種開發(fā)工具，u m l 是一種總結(jié)了以往建模技術(shù)的經(jīng)驗并吸收當 今優(yōu)秀成果的標準建模方法。u m l 包括概念的語義，表示法和說明，提供了 靜態(tài)、動態(tài)、系統(tǒng)環(huán)境及組織結(jié)構(gòu)的模型。它可被交互的可視化建模工具所 支持，這些工具提供了代碼生成囂和報表生成器。u m l 標準并沒有定義一種 標準的開發(fā)過程，但它適用于迭代式的開發(fā)過程。它是為支持大部分現(xiàn)存的 面向?qū)ο箝_發(fā)過程而設(shè)計的。 u m l 描述了一個系統(tǒng)的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為。u m l 將系統(tǒng)描述為一些離散 的相互作用的對象并最終為外部用戶提供一定的功能的模型結(jié)構(gòu)。靜態(tài)結(jié)構(gòu) 定義了系統(tǒng)中的重要對象的屬性和操作以及這些對象之間的相互關(guān)系。動態(tài) 行為定義了對象的時間特性和對象為完成目標而相互進行通信的機制。從不 6 山東大學碩士學位論文 同但相互聯(lián)系的角度對系統(tǒng)建立的模型可用于不同的目的。 u m l 還包括可將模型分解成包的結(jié)構(gòu)組件，以便于軟件小組將大的系統(tǒng) 分解成易于處理的塊結(jié)構(gòu)，并理解和控制各個包之間的依賴關(guān)系，在復雜的 開發(fā)環(huán)境中管理模型單元。它還包括用于顯示系統(tǒng)實現(xiàn)和組織運行的組件。 u m l 不是一門程序設(shè)計語言。但可以使用代碼生成器工具將u m l 模型轉(zhuǎn) 換為多種程序設(shè)計語言代碼，或使用反向生成器工具將程序源代碼轉(zhuǎn)換為 u m l 。u m l 不是一種可用于定理證明的高度形式化的語言，這樣的語言有很多 種，但它們通用性較差，不易理解和使用。u m l 是一種通用建模語言。對于 一些專門領(lǐng)域，例如用戶圖形界面( g u i ) 設(shè)計、超大規(guī)模集成電路( v l s i ) 設(shè)計、基于規(guī)則的人工智能領(lǐng)域，使用專門的語言和工具可能會更適合些。 u m l 是一種離散的建模語言，不適合對諸如工程和物理學領(lǐng)域中的連續(xù)系統(tǒng) 建模。它是一個綜合的通用建模語言，適合對諸如由計算機軟件、固件或數(shù) 字邏輯構(gòu)成的離散系統(tǒng)建模。 2 2u m l 中需求收集的相關(guān)術(shù)語 在u m l 的用例模型中，有一種高層次的圖為實現(xiàn)這個目標提供一個很好 的機制。用例圖( u s ec a s ed i a g r a m ) 描繪不同系統(tǒng)用戶群是如何同這個系統(tǒng) 交互。創(chuàng)建一個用例模型需要三個步驟： 確定使用這個系統(tǒng)的人群。 確定這些人群是如何從這個系統(tǒng)中獲取價值。 用一個簡單易懂的視圖來描述這些用戶以及它們?nèi)绾问褂孟到y(tǒng)。 下面是關(guān)于這三個步驟的幾個術(shù)語及表達方式。 2 2 1 參與者 參與者的基本概念是指與系統(tǒng)交互的實體，它的目的在于完成某一個事 件 4 。 在u m l 中，一種人群稱為參與者( a c t o r ) ，使用這個系統(tǒng)或被這個系統(tǒng)使 用的其他系統(tǒng)也是參與者。所以，參與者是指在這個系統(tǒng)的外部并和這個系 統(tǒng)交互的一群人或一個系統(tǒng)。一個參與者必須以獨有的方式來使用這個系統(tǒng) 從這一點上看，現(xiàn)實世界中劃分的人群與這里所說的參與者是完全不同的。 山東大學碩士學位論文 對于參與者這個概念，也有人爭論說應(yīng)該為角色 1 ( r o l e ) ，主要就是說明 這個問題。本文仍沿用參與者( a c t o r ) 。 2 2 2 用例 用例的基本概念是指對一套序列化的動作的描述，它包括很多變化，它 是由系統(tǒng)完成的并能夠給參與者帶來可觀察的結(jié)果 4 。 在u m l 中，系統(tǒng)為參與者提供一個獨立的價值所采取的方式稱之為用例 ( u s ec a s e ) 。用例必須是集中的( w e l lf o c u s e d ) ，并有一個明確的目標。用 例將需求分成不同的部分，所以集中的用例將使文檔更容易導航和理解。用 例也可以用來安排進度和做估算，所以十分集中的用例有利于精確地估算和 準確地跟蹤。每一個用例也將被用來作為測試用例的基礎(chǔ)，而集中的用例將 對建立一個可用的測試計劃十分有幫助，并為跟蹤目標進度提供基礎(chǔ)。大型 的用例意味著對需求文檔的較少的劃分，以及較少的里程碑。單純描述用例 的概念是難于理解的，用例的定義可以轉(zhuǎn)化為 2 ： 用例是集中的： 它可以為系統(tǒng)帶來一個獨立的好處。 它可以用一個簡短的獨立的句子來表述。 參與者可以通過一次對話來完成它。 可以作為測試計劃的一個部分 用例是具有獨立價值的： 參與者利用這個用例得到明確信息或者以一定方式改變系統(tǒng) 在執(zhí)行它以后，參與者可以在確定時間停止使用系統(tǒng)。 2 2 3 參與者、用例和依賴關(guān)系的表達 在u m l 中，參與者用一個棒形人來表示，用例用一個帶標記的橢圓來表 示 3 。從參與者指向用例的帶箭頭的實線表示這個參與者觸發(fā)這個用例。如 圖2 1 所示： 山東大學碩士學位論文 黼( a c t o r ) 用例( u s ec a 8 e ) 圖2 1 參與者、用例和依賴關(guān)系的表達 2 4u m l 中需求描述的相關(guān)術(shù)語 描述需求有兩種方式：采用文本文檔來詳細地描述用例以及參與者和用 例之間的交互關(guān)系，或者采用u m l 的活動圖來描述。與文本文檔一樣，活動 圖也可以描述交互行為，但是它采用的是可視化的形式。這兩種文檔的目標 是一樣的，并且包含相同的信息，它們有很好的互補性。當然，不同的人認 識事物的方式也不一樣，所以，將一個可讀的文本描述和一個非常精確的可 視化描述結(jié)合起來會帶來很多的好處。每一個用例都包含三個要素：用例描 述、一個或者多個事件流、活動圖。 2 4 1 用例描述 用例描述說明一個用例的概況和特征，例如，前置條件，后置條件、性 能需求、安全要求以及部署約束。前置條件包括參與者啟動這個用例之前必 須完成的所有用例。后置條件包括這個用例對系統(tǒng)所作的所有改變。最后， 部署約束描述訪問這個用例的所有約束。這些約束讓解決方案在盡可能開放 的同時規(guī)定了一些要求。 2 4 2 事件流 事件流描述參與者在完成用例的過程中發(fā)生的一系列的交互行為。一個 事件流僅描述用例中的一條路徑，不包括其他的分支。用例中的其他分支是 由其他的事件流來描述。事件流中的交互是對參與者的輸入和系統(tǒng)的響應(yīng)的 文本描述。 在用例中有三種事件流： 正常的，或基線事件流。通過描述一切都按部就班時的情況來捕捉用例 的目標。 山東大學碩士學位論文 可選事件流。描述由參與者引起的變更。一個用例可能有幾個不同的可 選事件流。 異常事件流。描述由系統(tǒng)引起的變更。例如，由于網(wǎng)絡(luò)的故障、磁盤錯 誤或者資源限制，系統(tǒng)被迫停止它們的正常響應(yīng)。多數(shù)的用例都或多或少的 有一些異常事件流。 2 4 3 活動圖。 活動圖是一張集中顯示一個用例所有事件流的u m l 圖。為了達到這個目 的，活動圖顯示系統(tǒng)執(zhí)行的不同活動以及不同的執(zhí)行結(jié)果引起的不同執(zhí)行路 徑?；顒訄D描述一個開始狀態(tài)、系統(tǒng)執(zhí)行的活動、執(zhí)行下一個活動時需做的 判斷以及一個或多個結(jié)束點?；顒訄D中也有描述并行執(zhí)行的活動的符號。 2 5u m l 中用例重構(gòu) 在充實每一個用例之后，需求收集人員必須不斷地從整體上瀏覽和修改 這些用例模型。根據(jù)獨立和集中的準則，用例可能需要分解、合并或者澄清。 必須找出并糾正過于復雜的用例。 有幾種機制可以用來控制這種復雜性。第一種是將這個用例分解，并采 用前置條件來描述工作流。另一種機制是采用u m l 中的包含和擴展關(guān)系。還 有一種方法是泛化參與者和用例。 2 5 1 分解用例 首先，我們可以刪除一個包含過多步驟的的用例，將它的功能分散到幾 個用例中。這些用例通過前置條件和后置條件聯(lián)系在一起。 2 5 2 使用包含和擴展關(guān)系 u m l 提供了兩個有力的，但有時又容易混淆的概念來描述用例間的關(guān)系。 擴展( e x t e n d ) 關(guān)系允許一個用例可選地包含或者基于另一個用例。而另一種 關(guān)系，包含( i n c l u d e ) 則指一個用例永遠的包含在另一個用例中。 2 5 2 1 包含 在包含關(guān)系中，基本用例吸收了被包含的用例的行為，形成對后者的依 l o 山東大學碩士學位論文 賴。包含關(guān)系是用一個從基本用例指向被包含用例的帶箭頭的虛線來表示。 這個關(guān)系的構(gòu)造型是由兩個雙尖括號包圍i n c l u d e 來表示。事件流沿著基本 用例到達被包含用例的包含點。在這一點上，事件流通過被包含的用例，直 到這個用例結(jié)束，然后重新回到基本用例的剩余部分。這個包含是必選的， 也就是說，當基本用例到達包含點，被包含的用例就接過流程。而且，這個 被包含的用例可以是抽象的，這樣，我們可以用不同形式的用例來實現(xiàn)這個 抽象用例，將它包含到基本用例中而不需要改變基本用例。 2 5 2 2 擴展 在擴展關(guān)系中，基本用例并不包含從屬用例。相反，擴展用例依靠基本 用例，它的事件流對基本用例的事件流來說是可選的。擴展關(guān)系是由一個從 擴展用例指向基本用例的帶箭頭的虛線來表示，它的構(gòu)造型是由兩個雙尖括 號包圍e x t e n d 來表示?；居美卸x一個或者多個事件流的擴展點，每一 個擴展用例都指明它在哪一個擴展點被插入，以及插入這個用例的條件。當 基本用例的事件流到達這個擴展點時，它檢查擴展用例發(fā)生的條件。如果這 個條件得到滿足，那么這個擴展用例的事件流就開始執(zhí)行，直到結(jié)束。然后， 基本用例的事件流從擴展點繼續(xù)運行。 在擴展關(guān)系中，依賴關(guān)系是從擴展用例到基本用例，這一點和包含關(guān)系 相反，在包含關(guān)系中，依賴關(guān)系是從基本用例到擴展用例。擴展用例是可選 的，而被包含用例在基本用例到達包含點時，它必須接過事件流。 2 5 3 用例泛化 在某些情況下，一個用例可能有幾種不同的分支。用例被轉(zhuǎn)換成抽象用 例，這意味著它只定義用戶可以獲得的價值，但不說明用戶是如何通過交互 來達到這個目的。下一步，就是編寫幾個具體的用例，用以描述達到抽象用 例定義的目標所需要的交互 5 。 2 5 4 參與者泛化 在很多用例模型中，一個參與者和其他的參與者往往很相似，雖然它可 能還有其他的職責和義務(wù)。在u m l 中，如果一個參與者是另一個參與者的特 殊類型，那么就在這個參與者和那個更一般的參與者之間畫一個泛化箭頭。 山東大學碩士學位論文 這種泛化關(guān)系是用來記錄現(xiàn)實世界中相似用戶群之間的差異 7 。更特殊的參 與者必須觸發(fā)所有那些更一般的參與者觸發(fā)的用例。所以，這個特殊的參與 者是一般的參與者的一種類型。 2 6 小結(jié) 本章著重闡述關(guān)于u m l 的基本概念和基本建模過程，以及它在需求收集 中所涉及到的術(shù)語，包括了參與者，用例等基本概念，也包括了關(guān)于用例分 解的解釋，包含和擴展的關(guān)系，還有參與者和用例的泛化等等。 山東大學碩士學位論文 第三章需求收集概述 在進行需求分析時，常常會面臨很多選擇 8 ，是否要把業(yè)務(wù)描述得更加 詳細，是否要確定的描述某個業(yè)務(wù)規(guī)則，尤其是在時間緊迫，任務(wù)復雜的時 候這些問題就會更加突出，處理得不正確或者不及時就會導致需求收集的失 敗，要么軟件的工期被延誤，要么收集了錯誤的信息，在這個章節(jié)針對以上 問題提出了用戶需求收集的幾個準則，也就是如何處理在需求收集中出現(xiàn)的 幾個比較突出的問題。 3 1 需求的定義 需求的定義包括從用戶角度( 系統(tǒng)的外部行為) ，以及從開發(fā)者角度( 一 些內(nèi)部特性) 來闡述需求。需求是用戶所需要的并能觸發(fā)一個程序或系統(tǒng)開 發(fā)工作的說明 9 ，1 0 。需求的拓展概念：從系統(tǒng)外部能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)所具有的滿 足于用戶的特點、功能及屬性等。這些定義強調(diào)的是產(chǎn)品是什么樣的，而并 非產(chǎn)品是怎樣設(shè)計、構(gòu)造的。 從用戶需要轉(zhuǎn)移到了系統(tǒng)特性，那么需求是指明必須實現(xiàn)什么的規(guī)格說 明。它描述了系統(tǒng)的行為、特性或?qū)傩?，是在開發(fā)過程中對系統(tǒng)的約束。從 上面這些不同形式的定義不難發(fā)現(xiàn)：并沒有一個清晰、毫無二義性的。需求 術(shù)語存在 1 2 ，真正的”需求”實際上在人們的腦海中，這個人們主要是指客 戶，但一般情況下，用戶并不能描述自己的需要，這就需要系統(tǒng)分析人員根 據(jù)用戶的自己語言的描述整理出相關(guān)的需要再進一步和客戶核對。系統(tǒng)分析 員和客戶需要確保所有項目風險承擔者在描述需求的那些名詞的理解上務(wù)必 達成共識。 3 2 需求的類型 軟件需求包括三個不同的層次 2 7 3 ：業(yè)務(wù)需求、用戶需求和功能需求( 也 包括非功能需求) 。 山東大學碩士學位論文 業(yè)務(wù)需求( b u s i n e s sr e q u i r e m e n t ) 反映了組織機構(gòu)或客戶對系統(tǒng)、產(chǎn) 品高層次的目標要求，它們在項目視圖與范圍文檔中予以說明。 用戶需求( u s e rr e q u i r e m e n t ) 文檔描述了用戶使用產(chǎn)品必須要完成的 任務(wù)，這在使用實例( u s ec a s e ) 文檔或方案腳本說明中予以說明。 功能需求( f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t ) 定義了開發(fā)人員必須實現(xiàn)的軟件功 能，使得用戶能完成他們的任務(wù)，從而滿足了業(yè)務(wù)需求。 作為功能需求的補充，軟件需求規(guī)格說明還應(yīng)包括非功能需求，它描述 了系統(tǒng)展現(xiàn)給用戶的行為和執(zhí)行的操作等它包括產(chǎn)品必須遵從的標準、規(guī) 范和合約；外部界面的具體細節(jié)：性能要求；設(shè)計或?qū)崿F(xiàn)的約束條件及質(zhì)量 屬性。 3 3 需求收集的任務(wù)和過程 3 3 1 問題識別 首先系統(tǒng)分析人員要確定對目標系統(tǒng)的綜合要求，即軟件的需求。并提 出這些需求實現(xiàn)條件，以及需求應(yīng)達到的標準。這些需求包括功能需求、性 能需求、環(huán)境需求、可靠性需求、安全保密要求、用戶界面需求、資源使用 需求、軟件成本消耗與開發(fā)進度需求，并預先估計以后系統(tǒng)可能達到的目標。 此外，還需要注意其它非功能性的需求 3 4 ，如針對采用某種開發(fā)模式，確 定質(zhì)量控制標準、里程碑和評審、驗收標準、各種質(zhì)量要求的優(yōu)先級等，以 及可維護性方面的需求。 3 3 2 分析與綜合 問題分析和方案的綜合是需求分析的第二方面的工作。分析員必須從信 息流和信息結(jié)構(gòu)出發(fā)，逐步細化所有的軟件功能，找出系統(tǒng)各元素之間的聯(lián) 系、接口特性和設(shè)計上的限制，判斷是否存在因片面性或短期行為而導致的 不合理的用戶要求，是否有用戶尚未提出的真正有價值的潛在要求。剔除其 不合理的部分，增加其需要部分。最終綜合成系統(tǒng)的解決方案，給出目標系 統(tǒng)的詳細邏輯模型。 1 4 山東大學碩士學位論文 3 3 3 編制需求分析階段的文檔 已經(jīng)確定下來的需求應(yīng)當?shù)玫角逦鷾蚀_的描述。通常我們把描述需求的 文檔叫做軟件需求說明書。同時，為了確切表達用戶對軟件的輸入輸出要求， 還需要制定數(shù)據(jù)要求說明書及編寫初步的用戶手冊。 3 3 4 需求分析評審 作為需求分析階段工作的復查手段，應(yīng)該對功能的正確性、文檔的一致 性、完備性、準確性和清晰性，以及其它需求給予評價。為保證軟件需求定 義的質(zhì)量，評審應(yīng)以專門指定的人員負責，并按規(guī)程嚴格進行。評審結(jié)束應(yīng) 有評審負責人的結(jié)論意見及簽字 3 6 除分析員之外，用戶需求者，開發(fā) 部門的管理者，軟件設(shè)計、實現(xiàn)、測試的人員都應(yīng)當參加評審工作。 3 。4 需求收集的準則 保持需求在全面性和詳細程度上一致性是很重要的。這也就是說，我們 必須確認需求收集過程并不就此終止在需求收集上。在過多和過少之間做一 個恰當?shù)钠胶鈱檎麄€開發(fā)周期打下堅實的基礎(chǔ)。如下的一些準則在總體上 為收集需求提出一些通用的建議。 3 4 1 明確目的 進行需求收集的注意力應(yīng)該集中在問題上，而不是技術(shù)細節(jié)。在用戶需 求收集的過程中，要始終堅持這個準則，把注意力集中在系統(tǒng)“做什么”上， 而忽略“怎么做”的問題。當項目的注意力轉(zhuǎn)移到技術(shù)選擇和構(gòu)架上的時候， 需求文檔的功能關(guān)鍵在于為各種重要而又難以決定的問題提供有價值的信 息，而不是要從需求文檔中直接找到答案。在收集需求的時候，由于信息還 不完整，這時候做出一些決定就會產(chǎn)生倉促的結(jié)論，因此這并不是考慮“怎 么做”的好的時機。 3 4 2 保持需求可跟蹤性 分步驟進行分析，不斷地對用例進行評審和對變化跟蹤。在用例建模中， 一個大型的系統(tǒng)中會有大量的用例，每個用例有幾個事件流，每個用例都有 山東大學碩士學位論文 活動圖，要完成這些圖，而且還要維持一致的質(zhì)量水平和詳細程度，此外， 隨著時間的推移對系統(tǒng)的共同理解的不斷變化，這就需要花大量的時間來評 審那些會議記錄，并更新用例模型。 3 4 3 保持需求可變化性 對用戶的需求收集做到適可而止，給用戶留有變化的余地。需求收集可 能會被過分強調(diào)，以至超出它所能提供的價值。需求收集并不就此終止的一 個過程。它是下一階段開發(fā)過程的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)必須牢固扎實，但不意味著要 把它做成一個藝術(shù)精品。 如果堅持要得到一個完美的需求，需求過程就會不斷的拖著。如果客戶 也沒有明確的目標，或者對下一步活動不確定，那么這個趨勢就更加惡化了 在開發(fā)人員采用新技術(shù)或新方法開發(fā)他的第一個項目時更容易犯這種錯誤。 有一些項目，在需求收集完成它的使命之后，仍然還陷在需求中。因為同面 對一個不確定的未來相比，新一輪的需求收集更容易打動相關(guān)人員。而這時 候，更有可能消除那些不確定因數(shù)的工作，比如建立原型或進行技術(shù)培訓， 都被花在需求收集的細枝末節(jié)上了。 3 4 4 確信需求收集的必要性 確信用戶需求收集過程的必要性，合理安排軟件開發(fā)進度。 可靠的需求對項目的成功十分重要。沒有它們，注定要解決錯誤的問題， 做很多重復性的工作，并激怒客戶。企圖通過忽略需求收集來節(jié)約時間只會 適得其反，這將不可避免地導致工期的延長和開銷的增加。就像古語所說的 “欲速則不達”。在系統(tǒng)測試的時候才找到需求遺漏或誤解將是災難性的。修 正一個疏忽或者誤解將花費數(shù)周甚至數(shù)月的開發(fā)時間。 不良的需求在這些方面導致系統(tǒng)的失敗： 客戶對開發(fā)進程和開發(fā)人員的信心隨著每一次的誤解而逐漸喪失。每一 次的失敗都為下一次的努力增加了壓力。這樣，開發(fā)人員和相關(guān)人員之間的 交流情況很快就惡化了。一旦這種交流停止，誤解隨之加深，這個過程一旦 開始就很難逆轉(zhuǎn)。 軟件基礎(chǔ)將隨著對系統(tǒng)的視圖的不斷改變而不斷膨脹。新的需求和對需 求的新認識，都在不斷地增加新的系統(tǒng)功能層次日積月累，這個項目就難 1 6 山東大學碩士學位論文 以實現(xiàn)。 當開發(fā)人員意識到他們的工作越來越重而收獲卻越來越少的時候，開發(fā) 者如果每一次都要花費大量的時間來解決錯誤的問題，那對開發(fā)過程的信心 和對成功的希望都將逐漸喪失。而另一方面，一個好的用例模型為項目的后 續(xù)階段打下堅實的基礎(chǔ)：開發(fā)人員充滿信心地開始分析、構(gòu)架和設(shè)計在項 目開發(fā)時，有著明確的信息來源。當然，在這過程中也會提出一些問題，提 煉需求，但是，需求的核心價值卻是完整的，這可以將精力集中在解決問題 上。技術(shù)的選擇和構(gòu)架的確定都是在完整的信息基礎(chǔ)上進行