《软件工程》第 5 章 - 需求分析模型的表示

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0

private 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：

1. 对获取的需求进行梳理和分类；
2. 运用 UML 图（如顺序图、类图）建立需求分析模型；
3. 进行需求优先级分析；
4. 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 {

@Test

public 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。