《软件工程》第 5 章 - 需求分析模型的表示
目录
5.1需求分析与验证
5.1.1 顺序图
5.1.2 通信图
5.1.3 状态图
5.1.4 扩充机制
5.2 需求分析的过程模型
5.3 需求优先级分析
5.3.1 确定需求项优先级
5.3.2 排定用例分析的优先顺序
5.4 用例分析
5.4.1 精化领域概念模型
5.4.2 设置分析类
5.4.3 构思分析类之间的协作关系
5.4.4 导出分析类图
5.5 利用快速原型辅助需求分析
5.6 评审分析模型
5.7 需求规约
5.8 需求验证
思维导图
在完成需求获取后，需求分析是将原始需求转化为精确、可实现模型的关键环节。本章将围绕需求分析模型的多种表示方法、分析过程、优先级确定以及验证等内容展开，结合 Java 代码和在线图书借阅系统案例，帮助读者深入理解需求分析的核心要点。
5.1需求分析与验证
5.1.1 顺序图
顺序图用于描述对象之间的交互顺序，强调消息传递的时间先后关系，能清晰展现系统在特定场景下的动态行为。
以在线图书借阅系统的 “图书借阅” 流程为例，顺序图如下：
5.1.2 通信图
通信图同样用于展示对象间的交互，但它更侧重于对象之间的链接关系，通过在对象之间标注消息来体现交互过程。
“图书借阅” 的通信图如下：
5.1.3 状态图
状态图用于描述对象的状态变化以及导致状态变化的事件，适用于展示具有多种状态转换的对象行为，如图书的状态变化。
图书的状态图如下：
5.1.4 扩充机制
UML 的扩充机制包括构造型（Stereotype）、标记值（Tagged Value）和约束（Constraint）：
- 构造型：用于扩展 UML 元素的语义，例如定义 <<WebService>> 构造型表示一个 Web 服务类。
- 标记值：为 UML 元素添加额外信息，如为类添加 version="1.0" 的标记值表示版本号。
- 约束：用于定义元素必须满足的条件，例如 “图书的库存数量必须大于等于 0”。
在 Java 代码中使用注释模拟构造型示例：
// <<Entity>> 表示这是一个实体类class Book {// 标记值：bookType="fiction" 表示图书类型为小说private String title;private String author;// 约束：库存数量必须大于等于0private int stock;// 省略其他方法}5.2 需求分析的过程模型
需求分析的过程模型一般包含以下步骤：
- 对获取的需求进行梳理和分类；
- 运用 UML 图（如顺序图、类图）建立需求分析模型；
- 进行需求优先级分析；
- 对模型进行评审和验证。
其流程图如下：
5.3 需求优先级分析
5.3.1 确定需求项优先级
确定需求项优先级可采用 MoSCoW 法，将需求分为：
- Must have（必须有）：如在线图书借阅系统的 “图书借阅”“图书归还” 功能。
- Should have（应该有）：如 “图书续借” 功能。
- Could have（可以有）：如 “图书推荐” 功能。
- Won't have（本次不做）：如 “图书社交分享” 功能。
5.3.2 排定用例分析的优先顺序
根据需求优先级，对用例分析排序。例如，先分析 “图书借阅”“图书归还” 等高优先级用例，再处理 “图书续借” 等次要用例。
5.4 用例分析
5.4.1 精化领域概念模型
在在线图书借阅系统中，领域概念包括 “图书”“读者”“借阅记录” 等。通过分析需求，明确各概念的属性和关系，如 “读者” 与 “借阅记录” 是一对多关系。
5.4.2 设置分析类
根据领域概念模型，设置分析类。Java 代码示例如下：
class Book {private String title;private String author;private int stock;public Book(String title, String author, int stock) {this.title = title;this.author = author;this.stock = stock;}// 省略getter和setter方法}class Reader {private String name;private String id;public Reader(String name, String id) {this.name = name;this.id = id;}// 省略getter和setter方法}class BorrowRecord {private Reader reader;private Book book;private java.util.Date borrowDate;public BorrowRecord(Reader reader, Book book) {this.reader = reader;this.book = book;this.borrowDate = new java.util.Date();}// 省略getter和setter方法}5.4.3 构思分析类之间的协作关系
分析类之间通过方法调用实现协作。例如，Reader 类通过调用 Book 类的 borrowBook 方法实现图书借阅，同时创建 BorrowRecord 记录借阅信息。
5.4.4 导出分析类图
根据上述分析，生成分析类图：
5.5 利用快速原型辅助需求分析
通过开发快速原型（如使用 HTML/CSS/JavaScript 搭建简单的图书借阅界面原型），可以更直观地向用户展示系统功能，获取用户反馈，进一步完善需求分析。例如，用户可能在体验原型后提出 “希望借阅界面显示推荐图书”，从而补充需求。
5.6 评审分析模型
组织开发团队、用户和客户对需求分析模型进行评审，检查模型是否准确反映需求、是否存在逻辑错误或遗漏。例如，评审时发现分析类图中 “借阅记录” 缺少 “归还日期” 属性，及时进行修正。
5.7 需求规约
需求规约是对软件需求的正式文档描述，包含功能需求、非功能需求、约束条件等内容。以下是在线图书借阅系统需求规约的部分示例：
5.8 需求验证
通过以下方式验证需求：
- 评审：检查需求文档的完整性和一致性。
- 测试：编写测试用例验证需求的可实现性，例如编写测试方法验证图书借阅功能是否正确更新库存。Java 测试代码示例：
import org.junit.jupiter.api.Test;import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;class BookTest {@Testpublic void testBorrowBook() {Book book = new Book("Test Book", "Author", 5);assertTrue(book.borrowBook());assertEquals(4, book.getStock());}}本章详细介绍了需求分析模型的多种表示方法及分析过程，通过案例、代码和图表帮助读者掌握需求分析的核心技能。在实际项目中，需求分析是一个不断迭代优化的过程，需要灵活运用这些知识确保需求的准确性和完整性。如果对某个知识点有疑问，或希望补充更多案例，欢迎随时交流！
为了更清晰呈现本章知识结构，可通过思维导图梳理需求分析模型相关要点，涵盖从表示方法到验证的全流程，帮助读者构建系统化认知框架。