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需求工程 研究现状

来源:http://myeducs.cn 联系QQ:点击这里给我发消息 作者: 佚名 来源: 网络 发布时间: 13/08/16

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 李明树:中国科学院软件研究所副所长,研究员,博士生导师,软件所研究生部主任。主要从事软件工程、人工智能方面的研究及应用软件系统的开发工作。

  王青:中国科学院软件所副研究员。

  目前,我国各行业亟需各种应用软件系统,但传统的SE开发模式显然不能充分满足用户的需求。进入90年代以来,一种新的被称为“用户主导,面向领域的需求分析方法”被提了出来,即如何从各种各样的应用专业领域中特别是直接从最终用户处捕获需求,并完整、准确地予以描述与分析,需求工程成为研究的热点之一。

  随着信息时代的发展,计算机软件的需求愈来愈复杂,规模愈来愈大,而且随着企业的发展,工作过程重组,需求变更已愈来愈成为必然。软件危机持续了30年之久,至今仍无法得以很好地解决。究其原因,软件本身具有的特点固然有关,但长期以来,缺乏软件开发和维护的正确方法以及忽视软件开发过程的质量控制乃是最为关键的原因。其中软件开发和维护方法的不正确性主要体现在:忽视软件开发前期的需求分析;开发过程缺乏统一的、规范化的方法论的指导;文档资料不齐全或不准确;忽视与用户之间、开发组员之间的交流;忽视测试的重要性;不重视维护或由于上述原因造成维护工作的困难。

  这样,就经常出现用户对“已完成”系统不满意,软件产品的质量经常出现漏洞,补丁一大堆。因此人们意识到以工程化的原则和方法组织软件开发工作是解决软件危机的一个主要出路。

  需求分析作为软件生命周期的第一个阶段,并贯穿于整个软件生命周期,其重要性越来越突出,到80年代中期,逐步形成了软件工程的子领域——需求工程。进入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。

  内 容

  需求工程的目的是通过与用户广泛地交流确定应用系统的目标。需求活动以“工程化”的方法被提出、分析和组织,它鼓励用户以一种积极的方式参与需求分析活动中,并在整个软件生命周期强调用户参与和领域专家的指导作用,促使目标系统最大地满足用户需求。

  需求工程是一个不断反复的需求定义、记录和演进的过程,并在最终达到需求的冻结。我们可以把需求工程的活动划分为五个阶段:

  1. 需求获取:积极与用户交流,捕捉、分析和修订用户对目标系统的需求,并提炼出符合问题解决领域的用户需求。2. 需求建模:根据需求分析,对已获取的需求进行抽象描述,为目标系统建立一个概念模型。3. 需求规格说明:对需求模型进行精确地、形式化的描述,为计算机系统的实现提供基础。4. 需求验证:以需求规格说明为基础输入,通过符号执行、模拟或快速原型等方法,分析和验证需求规格说明的正确性和可行性。5. 需求管理:跟踪和管理需求变化,支持系统的需求演进。

 发 展

  1. 需求工程的方法学

  需求工程的方法学发展很快,对需求工程方法学不同侧面的研究和一些经典论述为需求工程的发展奠定了基础。其中典型的有:

   Lano提出的操作概念规格,于需求产生前由开发人员写成,它既满足精确的规格说明要求,同时易读、易理解,便于用户了解是否真正体现了其要求。

   Sutcliffe、Maiden等人提出从领域知识的角度定义在需求工程环境中通用的领域语义模型和组合模型。

   Alford 提出任务分割的概念,大大减低了需求分析的问题复杂度。

   Chou 和Eckert 讨论了面向对象的需求工程方法学的概念和模型。

   Drake提出用于确定系统需求边界的限定过程。

   Gotel 对需求跟踪性问题进行了研究。

  还有其他许多人对需求工程方法学的其他方面进行了研究和论述。

  综合看来,需求工程方法大致分为四类:面向过程、面向数据、面向控制、面向对象。

   面向过程的分析方法主要研究系统输入输出的转化方式,对数据本身及控制方面并不很重视。传统的结构分析方法SA(structure analysis)、SADT(structure analysis and design technique)和可执行可操作模型PAISley、Descartes以及形式方法VDM(vienna design method)、Z等都属于这一类。

   面向数据的方法强调以数据结构的方式描述和分析系统状态,JSD和关系实体(ER)模型都属此类。

   面向控制的方法强调同步、死锁、互斥、并发以及进程激活和挂起,数据流图就是典型的面向控制的方法,SADT是以面向控制的方法为辅的。

   面向对象的方法把分析建立在系统对象以及对象间交互的基础上,通过对象的属性、分类结构和集合结构定义和沟通需求。从对象模型、动态模型和功能模型三个方面对问题进行描述。面向对象的方法正在成为需求分析中的一个热点,并展现出良好的应用前景。Yourdan和Coad的OOA方法、Booch的方法、Jacobson 的OOSE、Rumbaugh的OMT方法等,都是这一方法的典型流派。

  2. 面向对象的需求工程方法

  目前,作为解决软件危机的一个最佳对策,是采用面向对象(OO)的技术。面向对象的开发方法强调从问题域的概念到软件程序和界面的直接映射。事实上,把客观世界看成许多对象更接近人类的自然思维方式,而且对象相对稳定。软件需求的变动往往是功能的变动,而功能的执行者——对象一般不会有大的变化。这便是OO技术产生与发展的根源。另外,OO技术支持信息隐蔽、数据抽象与封装,使得软件的开发、修改和维护易于进行。

  面向对象的方法已应用到软件生命周期的各个阶段,而且OO技术自然地支持快速原型法和快速应用开发。对需求工程而言,由于人类自然地趋向于用“对象”的观点或方法来认识问题和描述问题,所以用基于对象的概念模型来建立问题域模型成为需求分析员和用户交流的有效手段。面向对象的需求分析的基本步骤如下:

  (1)与用户广泛接触,收集和查看相关资料,对问题域有一个大致的了解。在此基础上,提炼和标识对象。(2) 描述对象(类)的属性。(3)描述对象之间的关系,如整体关系和从属关系等。(4)描述问题域的“剧情”,即描述问题域中完成每个任务需要的对象间的协作关系。

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