业务建模、业务用例图、系统用例图都是啥？一文读懂《软件方法》

腾讯云开发者

发布于 2024-07-09 10:13:19

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发布于 2024-07-09 10:13:19

计算机领域有众多经典丛书，《软件方法》是其中一本。在软件开发领域工作，深入业务分析，学会系统设计是保持竞争力的关键。本文作者深入拆解了这本书的核心内容，并根据自己的理解加以引申，是一篇非常优秀的读书笔记。推荐大家阅读完本文以后，进一步去阅读原作，结合自己的日常工作，相信会有更深的体会。

00、引子

之前学习《软件方法》这本书，感触很深。

虽然乍一看以为只是一本21天教你学画 UML 图的工具书，实际看下来，却是扎扎实实地在教你如何分析你的业务，找到组织的竞争优势。

至于如何画图，软件行业都是聪明人，一笔带过，点到即止。

书的语言很平实，也很易懂，但作为从业人员确实会触发你好好思考下自家的立身之本到底是什么，能不能立得稳，立得久。

可惜的是书分了上下两册，上册五年前已出版，下册却至今没有音讯，只有网络流传的一章半，颇有半张武林秘籍流落江湖之感。

回归本题，首先本书强调做一行，就要了解一行。

开发人员现如今都是面向需求编程，仔细钻研技术知识，对业务领域却不屑一顾，虽然可以方便地在各行业间闪转腾挪，却始终难以沉淀业务领域的核心价值。

此外，作为一个组织（公司或团队），要向一个领域迈进，第一步也是做行业分析，作为开发人员，如果不能正确地认识和跟进这种分析，即使架构设计经验再丰富，可能也会在新的业务领域折戟沉沙。

毕竟最好的设计，一定是最符合领域特征的设计。

此外，还有一个思想认识是开发人员很容易忽视的：需求的目的，是让系统更好卖；设计的目的，是降低开发维护成本。

为什么要做需求与设计？

因为一个组织的利润 = 需求 - 设计。

也就是系统越好卖越有价值，开发维护成本越低越有利润。

研发同学需要注意的是，不能因为善于设计，便用设计来主导需求，要清楚需求一定是用来卖的，而不是因为设计可以做、容易做而做。

人力与资源都是有限的，设计应该为更好更快地完成有价值的需求服务，而不是反过来。

如果需求和设计不分，利润就会缩水。如果从需求直接映射设计，会得到大量重复代码；而如果从设计出发来定义需求，会得到一堆假的“需求”。《软件方法》

因此，作者将软件工作流，分成了四个步骤：

业务建模：描述目标领域的内部系统间如何协作，这里的系统是广义的领域内的各个系统，不是单指要开发的系统；
需求：想要的功能和性能，注意，必须是涉众在意的；
分析：从需求中提炼出核心域的机能，核心域是系统能在市场上生存的理由，也就是核心竞争力、门槛；
设计：将核心域机制映射到实现方法上。

还有一点伴随着“敏捷”概念而来的误区是：并非小系统就不需要建模。

任何系统如果想要打造具有竞争力的核心域机制，都必须经历建模分析的过程。

但也并不是说所有系统都需要先全部建模完毕再开始后续过程，而是做一点建模，做一点需求，做一点分析，做一点设计，循环着来。

要注意的是，不要把这看做敏捷开发，也不要把敏捷当做借口而不去好好做每一步。

01、业务建模

1.1 愿景

做任何事情，第一步是要想清楚为什么去做，有没有价值，给谁带来价值，如果这些都没有想清楚，那事情多半走不了多远。

而业务建模的第一步，也是先要理清楚我们的愿景是什么。

如果缺乏清晰、共享的愿景，开发人员会在错误的方向上狂奔，做得越多，浪费越多，却反而还乐在其中。《软件方法》

考虑愿景时，我们应该问自己的问题是，东西最应该卖给谁，以及对他有什么好处。

思维不能停留在做一个“可以工作的软件”，而应是“可以卖的软件”，这两者是有很大区别的。

同时，愿景也应该与团队内所有人共享，只有大家都有清晰的愿景，才能把力往一处使。

那如何得出清晰的愿景呢？

定位目标组织及其“老大”（也就是系统最优先照顾其利益的那个人）
1. 定位人群：人群属性必须细化再细化，要找到最有代表性的老大进行调研，而不是大街上随便找一个人，随着互联网发展越来越完善，想要得到市场，只有深耕行业，深耕的意思就是要细化人群，好比要做一个文本编辑器，Word、WPS 等已经很好地满足了绝大多数人的需求，你再去做一个标准编辑器很难卖出去，更好的选择是选择一个细分领域，如医生的病历编辑器，然后把调研的人群定位于医生群体；
2. 定位机构：先明确机构的范围、要替换的既有系统（人脑或电脑），老大应该是目标机构的主管或负责人，且是业务负责人，而不是 IT 负责人，也不是企业最大的领导。在和传统企业或机构的合作中，我们往往会对接一个信息中心主任，但要明确老大应该是最了解业务的人，而不是管信息化的人，只有这样才能靠近最真实的需求。
提炼改进目标。要注意的是，目标应该是改善组织行为的某个指标，如 IoT 设备的材料提交速度、审批步骤等，而不是系统的功能，也不是系统本身的规模、质量，这些都是基于指标分析出的需求和结果

愿景必须有具体的定义，不能是“正确而无用的废话”，大而泛的目标谁都会提，真正具有指导意义的，是具体的细节定义。

业务示例：

假设我们想打造一个 IoT 管控业务中的设备售后咨询系统，那么我们首先也需要明确我们的愿景。

如前所说，愿景需要明确人群机构，还需要有明确清晰的目标定义。那么一个 IoT 管控业务的售后系统愿景大致如下所示：

1.2 业务用例图

当我们有了愿景，就等于明确的知道了“老大”及其代表的组织对哪个现状指标不满意，而这也是我们要做的软件系统的目标。

然而知道目标不代表知道怎么达成目标，要解决组织存在的问题，就要先分析组织的现状。

分析现状实际上就是分析我们所要涉及的领域，其业务是如何流转的，然后基于现状，再去寻找其中的改进点，以达成我们的愿景目标。

这里对业务现状的分析，就是以业务用例图的形式进行。

业务的用例图，表示了从外部看，一个组织的价值。

业务用例图有几个组成部分：

业务执行者：指组织的边界外，和组织交互的其他组织（人群或机构）；
- 业务的执行者应该是组织，而不是个人或者系统（因为他们都可能被替代），只有组织才反应了业务的交互；
- 时间不应该被作为执行者，而应该是对应的业务组织。
业务用例：业务执行者希望通过和所研究组织交互获得的价值（如取款、存款等）。它代表了组织的本质价值，很难变化，会变化的只是用例的实现——业务流程（如取款机取款流程、网银转账流程等）。

业务流程内，才对应具体的业务对象：

业务工人：组织内部的人，可被其他业务工人或业务实体替换；
业务实体：组织中的非人智能系统。

但业务工人和业务实体不需要在业务用例图出现，他们不是组织的价值，而是成本，时刻记住，业务用例图表现的是组织对外部的价值。

所以业务用例图往往很抽象，很简单，在这一步，我们的目的是理清我们所研究的组织的价值所在。

而我们要做的，是对这种有价值的业务用例，进一步研究其业务流程，找到改进点，而这就是我们软件系统的着手点。

业务示例：

对于我们的 IoT 管控售后系统来说，业务用例就是我们设备的用户来咨询运营问题，并由运营人员解答问题，这个就是售后部门的价值所在，如图所示：

1.3 业务序列图

在找到业务用例后，我们需要进一步研究用例的业务流程，这需要借助业务序列图的帮助。业务序列图描绘的是该业务用例的流程现状。

要如实地画出现状的序列图，只有描绘现状，才能找到改善的途径。

而不能是描绘想象中的或打算做的样子（这会导致改进点可能根本不合适或者已经被实现了）；

也不能是组织给出的所谓规范（那是理想情况，实际流程可能与规范大不相同，毕竟人都会钻空子或者节省力气，如何保障流程按规范进行，也是一种改进点）；

更不能因为是创新产品就认为没有现状（大部分创新都是基于某个既有流程做的改进，很少有凭空创造需求并成功的）。

业务序列图主要由业务对象和消息构成，长得很像研发人员熟悉的时序图。

序列图上的业务对象的最小颗粒是人和非人系统；消息是指业务对象 A 请求业务对象B做某事，或A调用B做某事的服务，做某事是 B 的责任。

在画业务序列图时，要注意以下几个反模式（不好的做法）：

业务对象突然细化到某个存储载体，如“关系型数据表”，这不是改进业务流程所关心的（除非改进的是一个数据库系统之类）；
业务对象扩大到某个组织，而不区分内部的人或系统，这会导致可能遗漏改进点；
关心与核心域流程不影响的各种系统（如通讯工具、word 文档等），这同样不是业务流程关心的（除非你就是要改进这一点）；
把定时器当做执行者（业务对象），执行者是时间，定时器只是和时间打交道的边界类；
赋予业务对象超出其能力的责任，如发送写专利的消息给 word，word 本身并不会写专利，专利是专利人写的，word 只用于“编辑专利文档”；
包含系统内的多次细致的交互流程，过于繁琐，又不在改进点内；
把一个不具备智能的消息传递参数（如某个物品）当做业务对象；
消息内容中包含“请求”二字，箭头本身就包含了请求的意思。

业务示例：

这里我们尝试绘制一下 IoT 管控的售后服务现状的业务序列图，经过了解，业务的现状是，使用设备的用户会直接咨询运营人员，提出他们使用过程中的疑问，而运营人员则需要对疑问一一作出解答：

画好业务序列图后，我们就要看看这个图中，存在什么改进点，可以被我们的软件系统所解决，也就是有没有可以让我们发挥价值的地方。改进模式一般分以下几类：

把物流变成信息流（物体和人的流动，改为信息的流动，常见于各种信息化、线上化）；
改善信息流转（减少人与多个系统打交道的流程，减少系统间沟通不畅）；
封装领域逻辑（把人的经验与思考封装到系统中，需要深耕领域业务，现在这种改进的比重越来越大）。

业务示例：

在 IoT 管控的售后服务现状序列图中，我们可以发现，售后服务的现状全部都由人力组成，其问题和解答的流动是由人来传递的。

那么改进点就很好找了，我们尝试“把物流变成信息流”，以达到我们的愿景，即：在不影响用户售后咨询体验的前提下，减少客服人员处理售后问题的工作量。

我们在这个业务流程中，引入客服系统。

一方面沉淀常见问题，供用户快速获取答案。另一方面让客服来回答一些比较常规的问题，解决用户的进一步人工咨询的需求，把我们的运营人员从重复的咨询解答劳动中释放出来。

此外，我们也搭建一个售后系统，作为连接用户与客服的桥梁，实际上这个售后系统包括微信小程序、后台模块等，但作为研究过程来说，他就是一个整体的售后系统。那么改进后的业务序列图便如下所示：

如果发现一个业务流程已经很完善了，很难找到常规的改进点了，怎么办呢？这里有一些建议：

遇到困难、资源受限等问题，展开想象，打破思维障碍，而不是接受现实做一个普普通通的系统；
用廉价的方案来“山寨”富豪、高官的生活（如下属们周到的服务安排），再把这种生活复制给普通人；
观察和调研领域内最成功的组织，找到其中的借鉴点，不能闭门造车。

02、需求

当我们列清楚了领域业务的现状，也想清楚了应该怎么改进来体现我们的价值的时候，就可以开始研究我们的系统了。

实际上，就是我们要开发一个系统，需要列出有哪些需求点。

我们系统要实现哪些流程？这些流程有什么约束条件和步骤？怎么找到涉众真正的需求？这些都是我们在进行系统设计前要明确的，有的才能放矢。

2.1 需求启发

如何找到改进点，上文已经有建议，这里更加深入介绍一下，当要具体考虑需求细节前，我们需要尽可能地多从涉众处了解到他们的真实需求，前文也说过，要找到真正的涉众和“老大”，去得到需求的启发。在和涉众沟通时，应该尽量以其能够快速理解的方式，而不是画一个 UML 图去沟通。UML 图适合在软件开发团队内部作为专业的交流手段，和涉众交流时，则应该视其习惯转换成合适的形式来获取需求，他们熟悉网页界面，就拿原型沟通，他们熟悉文件材料，就拿文件讨论。

做需求启发时，有几个手段和注意事项：

与涉众沟通前，要充分调研好资料，做好知识储备，才能让沟通过程有价值，不能什么也不清楚就去问，没人愿意花时间教你；
针对个体很多的涉众，可以问卷调查，但要注意避免无效答卷（可以埋钉子问题，筛选出明显乱答的）；
做访谈，和真正的不同涉众进行访谈，不能只找好交流的人交流（如只咨询熟悉手机的年轻人，不管中老年）；
善观察，观察涉众的环境、工作流程，甚至亲自去体验；
研究竞争对手，在竞争过程中，不同的阶段需要有不同的战略意识：
- 开拓者：作为市场领先者，要开拓本领域，不要只关心追赶者；
- 追赶者：研究领先者的优点，攻击其强势外表下背后的弱点；
- 侧翼战：专攻细分市场做创新，也能占据一份市场；
- 游击战：依靠地域优势、人际关系来生存，并逐渐凝聚出自己的特色。

通过需求启发，希望能够打造出尽可能有价值的系统来。

2.2 系统用例图

确定需求后，就可以画系统用例图。

我们之前曾经画过业务用例图，业务用例的重点是理出组织对外部的什么人群提供了什么价值。

而系统用例图就更细化一点，对外部的什么个体，提供了业务流程中的什么价值。

首先还是要明确“系统”这两个字。

什么是系统？系统封装了自身的数据和行为，能独立对外提供服务的东西。

注意，是能够独立对外提供服务，不是某个页面，也不是某个功能模块，更不是某个数据表。

系统的边界是责任的边界，而不是物理边界（如同一个系统可能包括不同服务器、移动终端等，但他们都是一个系统）。

系统用例图依然有系统执行者。

这里的系统执行者与业务用例图中的业务执行者也有所不同。

系统用例图中的系统执行者，是在所研究系统外，与该系统发生功能性交互的人（不是组织）或其他系统。

系统的执行者必须和系统有直接交互，不能是间接交互。

比如售票员是售票系统的执行者，但购票人不是。除非售票系统必须经过购票人的确认，那购票人就成了辅助执行者，但如果仅仅是展示信息给购票人看，那依然不是执行者（因为不需要等待购票人交互就可以完成用例）。

这里提到了执行者的类别，有两种：

主执行者：主动发起用例的交互，箭头从执行者指向用例。
辅执行者：在交互的过程中被动参加进来，箭投从用例指向执行者。

系统与系统执行者的交互必须是功能性的交互。

什么叫功能性交互呢，比如点击鼠标就不算功能性交互，鼠标也理所当然不应该是系统的执行者。

再来看用例，对系统用例图中的用例，也有以下几点要求：

在业务序列图中，从外部指向系统的消息，即可映射为系统的用例，所以画好业务序列图，也就能得到准确的系统用例；
用例必须是可以对执行者带来价值的，而不是任何一步繁琐的交互都算；
用例要明确其主要的目标客户，而不是谁可以来做就算作谁的用例，用例满足的是目标用户的期望；
用例不能描述为数据库某个表的增删改查，而应从涉众的业务需求出发，描绘真实使用场景；
不要把不同涉众的看起来实现类似的用例合并起来，比如把不同用户的查看行为合并为一个查看用例（如员工查看信息，组长审核信息），实际上他们的涉众、用途都是不同的：
- 这里需要警惕：需求不要有“复用”的思想，如果考虑了“复用”，就要警惕是否转换到了设计的视角来思考问题；
- 多个执行者不能指向同一个用例，如果真的无区别，那就应该泛化出更抽象的执行者，如果有区别，则应该区分为不同用例。
系统用例不用分层次，如果分了，可能是研究的对象没明确好；用例图中也不应该分模块、子系统，这是设计的思路；
用例命名，采用动宾结构，（状语）+动词+（定语）+名词。

业务示例：

在 IoT 管控的售后服务系统改进后的序列图中，我们已经把我们的系统进行了标红。

那么所有从外部指向 IoT 售后系统的消息，都可映射为我们系统的用例，这样系统用例图就比较简单：

2.3 用例规约

系统用例，描述了系统对外提供的一个个服务与价值，实际上是系统要达成的一个功能目标。

但要落实到需求方面，还远远不足，需要更加细化。

就好比我们日常接触到的需求单，只是一个标题明确做什么东西，是不够的，需要细化各种条件、约束、步骤、分支等等，用例规约就是在细化这些内容。

在画好用例图后，就可以进一步细化用例规约。

用例规约可以是文档的形式，但也可以直接画在 UML 图中，主要还是讲清楚细节。

一般来说，细节需要明确的会有下面这些内容：

前置、后置条件：
- 前置条件是用例开始前要满足的约束：必须是系统能检测到的！
- 后置条件是用例成功后的约束，是某种状态，而不是一个动作。
涉众利益：要考虑用例过程中，涉众的利益，涉众来自系统的人类执行者，要充分考虑上下游以及信息来源的涉众，综合考虑他们的利益诉求。
基本路径：记录一个系统用例的步骤
- 用例最成功和最核心价值的路径，就是基本路径；
- 路径交互一般可分为四步：请求、验证、改变、回应；
- 路径书写的注意事项：
  - 时间的请求写“当到达时间周期时”；
  - 验证步骤不要写“是否”，直接写期望的结果；
  - 与辅执行者的交互可以是回应；
  - 主语要明确责任方（只能是主执行者或系统）；
  - 步骤要使用业务的核心术语描述，不要用不同的习惯用语；
  - 不要涉及界面交互的细节，这是设计约束；
  - 需求的判断标准是：“不这样不行”，而不是“这样也行”，这两者是有区别的。
扩展路径：记录异常、意外情况处理的路径，需要注意：
- 系统能感知到的意外才需要扩展路径；
- 设计、开发不足导致的错误不是意外扩展，比如数据库保存失败，这不是需求需要关心的；
- 不引起交互行为变化的选择分支不是扩展；
- 界面跳转不是扩展。
补充约束：其他可能需要明确的细节
- 字段列表。
- 业务规则。
- 质量需求。
- 设计约束。

有了以上这些信息，基本就能对需求有一个完整的描述和印象了。

03、分析

《软件方法》这本书，聊完“需求”部分后，上半部就结束了，分析与设计属于下半部的内容，但始终没有面世，只有一章半的手稿流传于世，还是希望能尽快看到新的内容。

业务建模与需求的部分，已经明确了为什么要做、我们要做什么，也就是 WHY 和 WHAT，那接下来就是 HOW——分析该怎么做。

目前下半部的内容只讲了一章半“分析”部分的内容，且该部分内容比较直接，重点是讲解如何画分析类图的，因此这里仅摘录读书笔记，以供读者快速了解。

市场上需要花样繁多的各种系统，这是竞争和分工导致的必然结果。很多系统之间可能在关键的点上有微妙差别，但许多内在机制是类似的。如果能高效复用这些机制，软件组织就能以较低成本变出各种系统来满足市场。《软件方法》

我们做软件设计时，也经常讲到复用，不过这里要区分两种复用形式：

核心域的复用：真正涉及到业务的核心域知识，是复用的最重要领域。但大部分软件研发人员，这一步往往都没有做好。
非核心域的复用：目前大多数软件组织的复用仅停留在基础设施领域的复用，即使有自己的"内部开发平台"，也仅是根据自己所开发系统的需要对基础设施作进一步封装。这种非核心域的复用，各个公司组织都大同小异，没有长久的竞争优势。

我们画分析类图的时候要拆分核心域与非核心域，避免过于复杂，互相干扰。这里的类，可以理解为需求中涉及或接触到的系统对象。

分析类有三种：

边界类：输入、输出，及简单的过滤；
控制类：控制用例流，为实体分配责任；
实体类：系统的核心，封装领域逻辑和数据。

执行者先把消息发给边界类对象，边界类对象能履行的就履行，无法履行的责任，再发给控制类对象。

控制类对象就像总裁办，不做具体工作，只是将责任分解后分配给实体类对象。

实体类按照它们之间的耦合程度聚集成若干聚合（也有可能一个类单独形成聚合）。

控制类对象发送消息时，先发给聚合的整体对象（也称聚合根），再由聚合根分配给聚合内的其他对象。

最后，由边界类对象反馈信息，完成一个交互回合。

对于类的分析，和关系型数据库的表结构分析是类似的，得到的类和表也基本是一一对应的。

这里，建议按照领域模型来区分类，这样得到的类，是最符合领域的特性的，也一定是最契合业务发展的（业务本身就是在其领域的基础上做流程变化）。

识别分析类与类属性的要点（设计源于需求，高于需求）：

命名以专业术语为准。
命名不要带冗余信息（不要加类、C、表、库、信息等词）。
属性名前不要加类名（冗余）。
英文命名则用单数。
多处重复的同一概念，命名要一致（如顾客与客户）。
类图不能像用例图。
类不能像一个过程，而应该是一个对象。
分析类属性时，不能完全照搬某张文件表单里的字段，他们不一定是一个领域的。
透过现象（非核心域的实现手段）看本质（核心域的机制、专业术语）。
属性要能直接用于描述类，在划分属性从属于哪个类时，试试“[类]的[属性]”能否说通。
如果属性再分解就得到其他领域的概念（如人的姓名，姓名再分解就是 string 类型，属于其他领域知识），那么这个属性可以留在类中。如果可以继续分解成本领域的概念（比如人的组织，组织可继续分解），可以考虑把这个属性独立出去变成另一个类。
多重性大于一的属性，可以再分解出其他类，比如人可以有多个电话，那么电话可以是另一个类（联系方式）。

确定好类后，还需要明确类与类之间的关系，关系分三种：

泛化：类似面向对象中的继承，子类通过继承超类而拥有超类的特征，是一种集合关系，如人与男人、女人。识别泛化关系的方法有：
- 对类与类之间，思考 A 是否是 B 的一种，而 B 是否是 A 的一种。
- 对多个已有的类，抽象出公共部分，形成超类。
- 从一般的类，细化出特殊的子类。
- 尽量不要跨领域形成泛化关系。
关联：对象通过组装其他对象而拥有其他对象的特征，是个体类间的关系，如人与手、脚。只有系统负责维护的关系，才构成关联。泛化和关联，可以视分析场景进行转变，可用于简化模型。关联的形式有：
- 普通关联（一根直线）。
- 聚合（直线一端是空心菱形）：多个对象和某个对象的关联紧密，视为受其影响的分区（如公司与各个部门）。
- 组合（直线一端是实心菱形）：比聚合更严格，“部分”对象跟随“整体”对象销毁而销毁；“部分”对象只属于一个“整体”对象；“整体”对象负责“部分”对象的创建与销毁。
- 自反关联，即关联发生在同一个类上。
依赖：其他不能视为泛化或关联的类间关系。

有一种“彩色建模”思想，将类分为四种：