需求分析 (定义用例)

迭代过程
需求分类 (FURPS+)
如何管理?
用例模型

在 AUP 中, 需求也不是一次性分析完的, 会是一个不断迭代精化的过程.

先来个总结:

摘要/非正式/用例图, 用来快速收集需求, 表达用户可以利用系统作什么, 是粗粒度级别的
详述用例, 用来详细的描述完成用例的所有步骤及各种变化, 不仅仅是用户的操作, 还包括系统处理的事件流和业务流, 注意是黑盒, 不涉及代码.

迭代过程

先进行高阶需求分析, 仅仅确定用例的名称, 以及关键的非功能性需求
从高阶需求列表中选取 10% 的列表项进行详细的分析 1. 核心架构 2. 高业务价值 3. 高风险
结合早期时间定量的迭代开发, 进行迭代和进化式需求分析, 并且引入频繁的涉众参与、评估和对局部结果的反馈
根据第 3 步的反馈, 返回第 1 步进行下一轮迭代

需求分类 (FURPS+)

功能性 (Functional): 特性、功能、安全性
可用性 (Usability): 人性化因素、帮助、文档
可靠性 (Reliability): 故障频率、可恢复性、可预测性
性能 (Performance): 响应时间、吞吐量、准确性、有效性、资源利用率
可支持性 (Supportability): 适应性、可维护性、国际化、可配置性
辅助性及次要的因素 (+): + 实现 (Implementation): 资源限制、语言和工具、硬件等 + 接口 (Interface): 强加于外部系统接口之上的约束 + 操作 (Operation): 对其操作设置的系统管理 + 包装 (Packaging): 例如物理的包装盒 + 授权 (Legal): 许可证或其它方式

如何管理?

需求分析会通常会有两个产出:

用例模型: 管理功能需求
补充性规格说明: 管理所有非功能需求

用例模型

用例模型并不是特指 UML 用例图, 用例图只是用例模型的一种方式.

用例是 OOA 阶段非常重要的产出 (另外一个是领域), 也是 OOD 阶段非常重要的输入, OOD 阶段的关键目标之一是用例实现, 即通过 UML 交互图来描述用例基于软件对象如何在设计模型中实现.

什么是用例?

用例就是功能性需求, 或者说是用来描述系统的功能性需求
通过编写使用系统实现用户目标的情节 (流程) 来发现和记录功能性需求 (强调的是 FURPS+ 中的 F)
用例的本质是文本形式的情节描述, UML 只是辅助工具, 用例的重点是用文本描述出用户如何使用系统, 而不是 UML 图形, 但并不是 UML 用例图毫无用处, 在用例收集阶段, 可以用来快速构建用例语境图. 参考下面的如何记录
三种常用形式 + 摘要: 简洁的一段式概要, 通常用于主成功场景, 可用 UML 用例图替代 (目标: 用于早期需求分析, 快速了解主题和范围) + 非正式: 非正式的段落格式, 用段落覆盖不能场景 (目标和摘要一样) + 详述: 详细的所有步骤及各种变化 (事件流), 包含补充部分, 如前置条件和成功保证 (目标: 用于详细描述下一次迭代的 10 %~20% 用例)

用例元素

参与者: 具有行为的事物, 可以是人、另一个系统等 + 主要参与者: 具有用户目标, 并通过使用系统功能来完成 (目标: 发现驱动用例的用户目标, 主要是人) + 协助参与者: 为系统提供服务 (目标: 为了明确外部接口和协议, 主要是另一个系统) + 幕后参与者: 在用例行为中具有影响或利益, 但又不是主要或协助参与者, 如政府税收机构 (目标: 为了确保确定并满足所有必要的重要事物)
场景: 参与者与系统间的交互, 简单的说就是用户操作了什么
用例: 场景的集合, 描述参与者如何使用系统来实现其目标

如何发现用例 (寻找参与者与目标)?

首先应识别出系统边界, 然后在系统边界内找出主要参与者, 然后分析其目标. 用例强调参与者的目标和观点, 所以提问总是围绕参与者目标而不是系统本身.

谁来使用系统?
谁来启动和停止系统?
谁来完成用户管理和安全管理?
谁来完全系统管理?
时间是参与者吗? 即需要定时任务吗?
当系统失败时, 是否存在监控进程将系统重新启动?
软件升级是如何处理的? 是推模式, 还是拉模式?
除了人作为主要参与者外, 还有其他外部的软件或系统调用该系统的服务吗?
谁来考察系统活动或性能?
谁来考察日志? 是否可以远程检索?
系统发生错误或故障时应通知谁?

如何记录参与者与目标?

发现用例后, 有两种记录方式:

UML 用例图 (推荐)
参与者 - 目标 列表, 如果使用这种方式, 该表可做为设想制品的一部分

用例的本质虽然是文本形式的情节描述, 但并不是每一次迭代都需要详述所有的用例, 可以用 UML 用例图快速收集需求 (代替摘要用例), 从而产出用例语境图. 迭代时, 从语境图中选取一部分进行详述.

UML 用例图中允许使用包含和扩展两种关系, 虽然也可以绘制出用户在系统上实现目标的情节 (流程), 但 AUP 不建议使用用例图去描述流程控制, 因为 UML 比较专业, 为了让用户早期参与项目, 所以建议用文本形式进行详述. 当场景工作流复杂到文本无法描述时, UML 活动图是很好的选择.

UML 制图准则

以本质风格编写用例, 摒除用户界面并且关注参与者的意图 + 本质风格: 摒除 UI 细节并集中于用户真实意图的用例风格 + 并不是说关注 UI 不好, 只是这并不是早期的需求分析工作
用语应尽量简洁, 以动词开头, 删除没必要的词汇
编写黑盒用例 + 不对系统内部工作、构件或设计进行描述 + 只通过职责来描述系统 + 规定系统必须做什么, 而不是如何去做 (这也正是分析与设计的区别)
采用参与者和参与者目标的视点 + 关注系统的用户或参与者来编写需求, 询问其目标和典型情况 + 关注理解参与者所考虑的有价值结果

总结: 用例应产生对特定参与者具有价值的可观察结果.

详述用例

模板参考

alistair.cockburn.us 上提供的模板, 由 Alistair Cockburn 创建, 它是用例建模方法和畅销书的作者.

用例元素	注释
*用例编号 ()**	用例的编号
*用例名 ()**	以动词开始, 描述一个用户的具体动作
*范围 ()**	要设计的是什么系统
级别	用户目标或者子功能
*涉众及其关注点 ()**	关注该用例的人, 及其关注的地方
前置条件	值得告知读者的, 开始前必须为真的条件
*成功保证(后置条件) ()**	值得告知读者的, 成功完成必须满足的条件
*主成功场景 ()**	典型的、理想方式的成功场景
*扩展 ()**	成功或失败的替代场景
特殊需求	相关的非功能性需求 (通常最终会整理到补充规格说明中)
技术和数据变元表	不同的 I/O 方法和数据格式
发生频率	影响对实现的调查、测试和时间安排
杂项	例如未决问题

带 (*) 的是相对重要的选项, 通常是必填项

编写指南

级别分为用户目标或子功能, 大部分情况下都是用户目标级别, 子功能级别的含义在于当若干用例共享某同一批步骤时, 则将这批步骤分离出来, 创建成子功能级别用例, 以避免重复的公共文本
用例编号, alistair.cockburn.us 上并没有要求, 是我加上的, 主要为了对用例进行整理、排序
涉众及其关注点比看上去重要的多, 它捕获的是最原始的需求, 系统的目标就是实现涉众的关注点, 所以用例应该包含满足所有涉众关注点的事物
前置条件与成功保证(后置条件) + 前置条件是用户使用系统前的条件, 应只列出需要引起注意、警惕的条件, 例如要使用 POS 机的话收银员必须先完成登录用例; 而有些条件也必须为真, 但并不值得写出, 如必须要有供电 + 成功保证是指用例场景成功后会产生的必然的影响 (即系统必须要执行的扫尾操作, 如更新账务和库存信息、生成票据等), 应该满足所有涉众需求, 通常会是主成功场景的最后几个步骤
主成功场景 + 描述了满足涉众关注点的典型成功路径 (即所有涉众都得到理想状态) + 通常不包括任何条件或分支, 只有一条主成功路径, 因此要用”确认”语句, 而不是”是否”语句, 例如系统验证密码正确, 而不是系统检查密码是否正确, 所有条件或分支都应推延到扩展部分进行说明 + 描述中不要涉及 UI, 例如以下方式不可取: 用户在输入框中输入账号, 用户在下拉框中选择第二项 + 场景主要记录以下信息: * 参与者之间的交互 * 系统本身也是参与者之一, 每个步骤都要能找到操作人, 应按主动语态来描述, 如用户xxx, 系统xxx * 需指出参与者之间的交互信息 + 如果信息简单, 可直接在步骤中描述: 用户输入用户名和密码 + 如果信息复杂, 可在词汇表中进行定义: 用户输入注册信息 (参考词汇表 - 注册信息) * 确认过程 + 即系统对参与者输入的处理流程, 注意是业务流程, 所以不要暴露系统任何内部组件 + 如果流程过于复杂, 可以使用 UML 活动图 + 应将系统边界外的协助参与者体现出来, 并标明是外部参与者, 否则研发会误认为这个功能是属于系统边界内的 - 如果这个步骤是系统发起的, 可以描述成: 系统通过外部账务系统确认客户缴过费 - 如果这个步骤是用户发起的, 可以描述成: 用户通过系统从外部账务系统获取充值记录 * 系统的状态变更 + 通常和成功保证/后置条件有关联, 注意是黑盒描述, 例如系统记录销售信息, 而不是系统将销售信息写入数据库
扩展 + 主要包括主成功场景的分支 + 与主成功场景相结合应该满足几乎所有涉众关注点 (有些非功能性关注点则应该放到补充规格说明中描述) + 由于扩展场景是主成功场景的分支, 因为通常用与主成功场景对应的序号来标识 * 如主成功场景中第一步的扩展用 1a、1b 这样描述 * 某些扩展是几个步骤共用, 如主成功场景第一步到第三步中都有可能出现的扩展则用 1-3a、1-3b 这样描述 * 还有些扩展贯穿整个主成功场景, 则用 *a、*b 这样描述 * 某些扩展可能需要执行其他用例 (或者扩展非常复杂, 并且有一定的通用性, 则可单独抽出来形成另一个用例), 此时使用下划线标识这是另一个用例, 如果是用有超链接功能的工具编写用例, 那么点击下划线应可跳转到其所标识的用例 * 在每一步的扩展结束时应重新回到主成功场景的步骤, 除非扩展指出来其他路径
特殊需求, 这些需求最终会被整理到补充规格说明中作为整体来考虑 + 与本用例相关的非功能性需求 + 质量属性 (如性能、可靠性和可用性) + 设计约束 (通常对于 I/O 设备)
技术和数据变元表 (翻译感觉有点问题, 原文是 Technology and Data Variations List), 介绍特殊的标准和技术, 指定必须如何实现系统 (而非实现系统哪些功能).

实例参考《UML 和模式应用》 P50