软件需求分析和架构设计方法

‘壹’ 软件工程 需求分析有哪三种方法

软件工程中包含需求、设计、编码和测试四个阶段,其中需求工程是软件工程第一个也是很重要的一个阶段，需求分析是要决定“做什么，不做什么”。 在一个软件项目中，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:业务需说明了提供给客户和产品开发商的新系统的最初利益,反映了组织机构或客户对系统、产品高层次的目标要求。 软件开发，能否获得成功，最重要的是需求分析的工作。因此，软件需求分析能力和水平，对软件项目至关重要。 一般的分析方法和步骤如下： ⑴首先调查组织机构情况 包括了解该组织的部门组成情况，各部门的职能等，为分析信息流程作准备。 ⑵然后调查各部门的业务活动情况 包括了解各个部门输入和使用什么数据，如何加工处理这些数据，输出什么信息，输出到什么部门，输出结果的格式是什么。 ⑶协助用户明确对新系统的各种要求 包括信息要求、处理要求、完全性与完整性要求。 ⑷确定新系统的边界 确定哪些功能由计算机完成或将来准备让计算机完成，哪些活动由人工完成。由计算机完成的功能就是新系统应该实现的功能。 常用的调查方法有： ⑴跟班作业 通过亲身参加业务工作来了解业务活动的情况。这种方法可以比较准确地理解用户的需求，但比较耗费时间。 ⑵开调查会 通过与用户座谈来了解业务活动情况及用户需求。座谈时，参加者之间可以相互启发。 ⑶请专人介绍。 ⑷询问 对某些调查中的问题，可以找专人询问。 ⑸设计调查表请用户填写 如果调查表设计得合理，这种方法是很有效，也很易于为用户接受的。 ⑹查阅记录 即查阅与原系统有关的数据记录，包括原始单据、账簿、报表等。 通过调查了解了用户需求后，还需要进一步分析和表达用户的需求。分析和表达用户需求的方法主要包括自顶向下和自底向上两类方法。

‘贰’ 如何进行软件架构设计

软件架构设计的几个步骤 1、分析需求和理解业务模型（或领域建模），并选定关键Use case。 软件的需求，可以分为从用户视角和开发人员视角来看，从用户的角度看，又可以分为功能性和非功能性需求，我们必须从不同的视角和级别去全面的认识需求并分析需求，理解业务模型。实践表明，常常被我们忽视的非功能性需求常常会导致整个项目失败。 理解业务需求最好的方式莫过于进行领域建模，领域建模与需求分析往往是交替穿叉进行的，领域建模主要有以下三个方面的作用： ◆探索复杂问题，弄清领域知识。Martin Fowler曾经说过，他采用面向对象方法最大的好处就是它有助于解决更为复杂的问题。领域建模本身作为辅助思维的工具，帮助我们将注意力始终保持在最为重要的业务概念及其关系上，使我们能够不断深入地，系统的对需求进行分析和认识。领域建模往往是一个从模糊到清晰，从零散到系统的过程。 ◆决定功能范围，影响可扩展性。任何模型都是对现实世界某种程序的抽象，这种抽象就会忽略某一些东西，例如忽略对象的属性和对象间的关系，而这些忽略往往都是带有一定的目的性的，这种忽略就决定了功能的范围。模型揭示了各种功能背后的结构，如果说定义功能相当于“拍照片”的话，那么领域建模就相当于“做透视”，更加关注问题领域的内在结构，相当于对问题领域进行了一定的抽象，良好的领域模型不仅能很好的支持现有的功能，而且还可以在一定程度上支持未来可能出现的新需求，体现良好的可扩展性。 ◆提供交流基础，促进有效沟通。领域建模通常会使用UML图作为呈现的方式，这样为我们的沟通提供了方便。当然，有时候文字在描述某些特定领域的问题时可能更适合，可以灵活运用。 在我们公司的实际软件开发流程中，往往领域建模缺少这一环节，这可能是在以后的工作中需要进一步提高之处。 虽然我们总是期望架构设计师能全面掌握需求，但由于时间和精力的限制，摆在我们面前的现实就是架构设计师没有时间对所有需求进行深入分析，所以我们的策略就是“把好钢用在刀刃上”，即把大部分时间和精力花在对决定架构最重要的关键需求上。在选择关键需求时要注意：高优先级的需求往往是从用户的角度来看的，可能并不是真正的关键需求。在《RUP实践者指南》一书中向我们讲述了如何确定关键功能需求？A.作为应用程序的核心或实现了系统的主要接口的功能，B.必须被实现的功能，即如果这些功能不被实现，则开发出来的软件就失去了价值，C.覆盖了系统架构的一些方面，但没有被其他重要的Use case覆盖到的功能。 2、分别从各个视角来考虑软件架构的方方面面。 软件的架构设计必须考虑到各方面，根据前期工作确立的领域模型，关键需求，系统约束等进行设计，必须从系统用户，开发人员，系统管理员，部署管理员，数据管理员等人员的角度去分析并解决问题。比如说，如果我们的运行架构采用Cluster方式时，就必须小心Cache和Session等的使用；如果我们的业务逻辑要求我们要操作多个数据库时，就要考虑采用支持二阶段事务提交的方式。 只有将这些方方面面的问题都考虑到了，这样的架构设计才是完整的。至于每一个视图中，我们应该设计到什么细节这一问题，实际上与整个项目的过程定义有关。例如，如果我们有专门安排数据库概要设计的活动，那我们在架构设计的过程中就可以只需要关注更高层次的数据库特性及数据库之间的关系，而每一张表的数据字典可以在后续的相关活动中进行设计，但如果没有这样的活动，那我们就要细化到每一张表的每一个栏位，以及表之间的关系。 3、解决技术面的重点问题和难题 在软件架构设计的过程中，我们往往会需要攻克一些技术面的重点问题和难题，这完全是一项极其需要扎实的理论知识和丰富的实践经验支撑的工作。例如，我们如何提高整个系统的性能？如何能很好的导出极其复杂的“中国式报表”（一般比西方国家产出的报表要复杂很多，而且很多开源的BI类的框架并不能完全解决问题）？ 当遇到确实是很困难的问题，可以去网络一下或Google一下，也可以去请教公司的资深技术人员或专家，或者召开小范围的技术专题讨论会议，采用脑力激荡的方法试着找找答案，这样才能提高工作的效率。 4、召开架构设计评审会议进行同行评审。 架构设计评审是极其重要的一环，我曾将其形容为“七种武器”中的离别钩，就是因为在会议上，同行们可能会提很多问题或意见，而且很多意见很尖锐，所以一定要虚心接受，并做好记录，正所谓“良药苦口利于病，忠言逆耳利于行”。 在评审会议之前，我们要完成很多准备工作，最好是能准备一份简明扼要的电子简报，把最重要的问题列出来，这样在进行评审会议时，就不会漫无目的，在会议前就将这些资料发给与会人员，请他们抽空先了解一下，在会议进行时，要学会控制会议的进度，提高会议的效率。 5、针对关键Use case在设计的架构上实现功能来验证架构。 对于架构设计的验证也是一项十分重要的工作，其验证技术有很多种，在我们公司通常会采用Sample的形式，即XP中所说的迭代0，RUP中所说的切片。这样做的好处是既可以从实际的产品角度出发来有效的验证架构是否满足要求，又可以比抛弃型原型验证技术节省成本。 这个Sample绝不是我们在解决架构设计中的问题时拿来做实验的一些代码的拼凑，而是完整的实现某一关键Use case的符合架构设计和一系列规范的可交付的代码及相关文档。同时，这个Sample可以作为你在给大家讲解或培训架构时的教材，也可以作为开发人员使用此架构进行开发的蓝本，甚至是只需要复制粘贴，加上简单的修改即可。 6、交付给客户Review。 这一环节，在很多公司可能并不存在，因为他们的软件架构并不一定需要客户Review，但像我们这种做服务的公司，最重要的就是客尊，落实到软件架构设计这一活动，就是让客户理解并接受你的架构设计方案，同时，客户也会起到帮你验证架构的作用。通常，我们的架构得到客户的认可后，便可进入大规模的开发。 在交付给客户Review时，通常

‘叁’ 如何进行软件需求分析

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需求分析也称为软件需求分析、系统需求分析或需求分析工程等，是开发人员经过深入细致的调研和分析，准确理解用户和项目的功能、性能、可靠性等具体要求，将用户非形式的需求表述转化为完整的需求定义，从而确定系统必须做什么的过程。

‘肆’ 需求分析和系统设计应该采用什么样的方法更能体现系统本质

1 需求分析的任务与过程

需求分析所要做的工作是深入描述软件的功能和性能，确定软件设计的限制和软件同其他系统元素的接口细节，定义软件的其他有效性需求，细化软件要处理的数据域。用一句话概括就是：需求分析主要是确定待开发软件的功能、性能、数据、界面等要求。需求分析的实现步骤通常包括：获取当前系统的物理模型，抽象出当前系统的逻辑模型，建立目标系统的逻辑模型三个部分。具体来说，需求分析阶段的工作可以分成 4 个方面：

（1）问题识别：用于发现需求、描述需求，主要包括功能需求、性能需求、环境需求、可靠性需求、安全保密需求、用户界面需求、资源使用需求、软件成本消耗与开发进度需求，以此来预先估计以后系统可能达到的目标。

（2）分析与综合：也就是对问题进行分析，然后在此基础上整合出解决方案。这个步骤经常是反复进行的，常用的方法有面向数据流的结构化分析方法（Structured Analysis， SA），面向数据结构的 Jackson 方法，面向对象的分析方法（Object Oriented Analysis，OOA），以及用于建立动态模型的状态迁移图和 Petri 网。

（3）编制需求分析的文档：也就是对已经确定的需求进行文档化描述，该文档通常称为“需求规格说明书”。

（4）需求分析与评审：它是需求分析工作的最后一步，主要是对功能的正确性、完整性和清晰性，以及其他需求给予评价。

‘伍’ 软件需求的分析方法

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，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。 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。 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。 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。
* 子系统之间的交互关系的描述方式不一样。前者加工之间的交互是通过不太精确的数据流来表示的，而后者对象之间通过消息传递交互关系。
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。

‘陆’ 需求分析有哪三种方法2，什么是面向数据结构方法

它首先用结构化分析（SA）对软件进行需求分析，然后用结构化设计（SD）方法进行总体设计，最后是结构化编程（SP）。它给出了两类典型的软件结构（变换型和事务型）使软件开发的成功率大大提高。

三种基本的结构形式就是顺序、选择和重复。三种数据结构可以进行组合，形成复杂的结构体系。这一方法从目标系统的输入、输出数据结构入手，导出程序框架结构，再补充其它细节，就可得到完整的程序结构图。这一方法对输入、输出数据结构明确的中小型系统特别有效，如商业应用中的文件表格处理。该方法也可与其它方法结合，用于模块的详细设计。