应用软件开发中的需求分析及方法 软件工程一般具有以下基本活动：软件描述：软件的功能以及软件操作上的约束定义;软件设计和实现：软件要按照描述来设计;软件有效性验证：软件要被确定是有效的，能完成预期的应用;软件进化：软件按应用需要的变更来进化。其中，软件描述的目标是，确定软件系统需要哪些服务以及开发和运行期间受到哪些约束，对服务和约束的发现、分析、建立文档、验证活动，现在常称为需求工程。为此，笔者谈谈如何进行需求分析及方法。

　　一、 需求的过程

　　需求工程对于软件过程是一个特别关键的阶段，这个阶段的错误将不可避免地带到后续的系统设计和实现阶段中。需求工程阶段的独特之处在于很少有现成模式或特制的文档可供参考。后续阶段可以建立在前期所做工作基础上(各种相关模型至少在一定程度上可以衍生导出)，而需求工程阶段的成果却是靠创建而来的。

　　需求工程本身就是一个过程，这个过程将产生用以描述系统的需求文档。通常需求在这个文档中被分成两个层次描述：最终用户需要高层次的需求描述;而系统开发人员需要比较详细的系统描述。

　　(一)需求过程的四个主要阶段

　　1、可行性研究：指明现有的软件、硬件技术能否实现用户对新系统的要求。从业务角度来决定系统开发是否划算以及在预算范围内能否开发出来。可行性研究是初步的，结果就是要得出结论，该系统是否值得进行更细致的分析。

　　2、需求的导出和分析：这是一个通过对现有系统分析、与潜在用户讨论、进行任务分析等导出系统需求的过程。也可能需要开发一个或多个不同的系统模型和原型。这些都会帮助分析员了解所要描述的系统。

　　3、需求描述：需求描述就是把在分析活动中收集的信息以文档的形式确定下来。在这个文档中有两类需求。用户需求是从最终用户对系统需求的抽象描述;系统需求是对系统要提供的功能的详尽描述。

　　4、需求有效性验证：这个活动检查需求实现、一致和完备。在这个过程中，可发现需求文档中的错误，并加以修正。

　　当然，需求过程中的各项活动并不是严格按顺序进行的。在定义和描述期间，需求分析继续进行，这样在整个需求工程过程中不断有新的需求出现。因此，分析、定义和描述是交替进行的。

　　(二)需求的进一步认识

　　1、软件系统需求 常常分为功能需求、非功能需求和领域需求。 功能需求：包括对系统应该提供的服务、如何对输入做出反应以及系统在特定条件下的行为的描述。在某些情况下，功能需求可能还需要明确申明系统不应该做什么。理论上，系统的功能需求描述应该既全面又具有一致性。全面意味着用户所需的所有服务都应该给出描述。一致性意味着需求描述不能前后矛盾。在实际过程中，对大型而又复杂的系统而言，要做到需求描述既全面又一致几乎是不可能的。一方面是因为系统固有的复杂性，另一方面是因为观点不同，需求也会发生矛盾。

　　非功能需求：对系统提供的服务或功能给出的约束。包括时间约束、开发过程约束、标准等。非功能需求源于用户的限制，包括预算上的约束、机构政策、与其他软硬件系统间的相互操作，还包括如安全规章、隐私权利保护等外部因素。

　　领域需求：这是来自系统的应用程序领域的需求，反映了该领域的特点。他们也可能是功能需求或非功能需求。

　　2、软件需求文档 也称软件需求描述(SRS)，是对系统开发者要求的正式陈述。IEEE标准为需求文档提出了以下结构：引言(目的、范围、缩略词等)，一般描述(产品透视、功能、用户特征、约束等)，专门需求(功能、非功能、接口)，附录，索引。

　　二、方法

　　(一)问题域(应用领域)

　　是指问题所存在的现实世界中的那个部分。问题域是需求分析员所要研究的首要对象。例如，对一个电梯控制系统来说，它将包含任何现存的硬件(电梯、指示器、传感器、按钮等)、建筑物特征(楼层和电梯井的数目)、预期的使用模式、用户特征、使用约束(如限制短途搭乘)等等。在这个问题域内，问题可以确定为“让电梯在建筑物中更有效使用的控制系统”。为了解决问题，‘解系统’显然有必要在问题域内产生某些效果，构成软件需求的正是这些想要获得的效果，也就是为何做软件需求的原因和目的。 到现在为止，我们得到初步论点。在构建一个新软件系统之前，最好先决定它应当能够做些什么又不要做些什么;从问题域的研究入手，获得问题的描述，以及新的解系统在其中将产生效果的陈述(即需求);确定新系统所需的行为，以便让它在问题域内产生所需要的效果。

　　(二)需求分析

　　通过对问题域的研究，获得对该领域特性及存在于其中(需要解决)的问题特性的透彻理解并用文档说明。需求分析旨在揭示一个现有的系统(问题域)的结构，而内部设计则是要创建出一个尚未存在的软件系统(解系统)的结构。对于这一重要任务其特性如下： 分析关注问题域及对其建立的模型，而不是解系统; 主要目标是要获得对问题域及存在于其中的问题本质的理解; 分析在本质上先于解系统行为的规格说明(尽管有重叠和反复的过程)。

　　(三)方法论

　　方法不只是一种技术，它是解决任务的一种途径，并且通常由一组技术组成。任何分析方法，要使它得到很好的利用，都应当要求并且做到便于描述以下几个方面： 问题域的结构，根据其子域及其相互间的关系; 问题域数据，语法和语义方面 问题子域的内在属性和行为; 问题域中的重要事件及现象; 需求，解系统在问题域中应产生的效果。 具体有以下三个方法： 1、结构化分析(SA) 结构化分析(SA)是一种具有相当长历史的分析方法，其演化的方式既微妙又显得很重要。如同结构化编程一样，它致力于系统范围内的事物处理，数据流以及存储数据结构的建模。建模主要包括数据流模型(DFD)，数据字典(DD)，实体关系图(ERD)。 结构化分析所用的原型，无论是对开发者还是客户都显得直观易懂，若将初始重点放在对原有系统的建模是对实现理解问题域这一基本的分析目标的有力支持。 结构化分析方法和人们的思维方式很相似，注重的是事物的过程和方面。利用结构化分析很容易去理解一个刚刚接触的问题域，适合对比较生疏领域做软件需求。

　　2、 面向对象分析(OOA)

　　面向对象方法最初只是一种系统的结构进行建模的方式，后来扩展到了内部设计，如今也已经开始广泛应用于分析阶段。面向对象分析基本思想是：如果把对象类的建模限定在需求问题域，那么面向对象的基本原理、模型以及表示法均可以用于分析。

　　OOA(面向对象分析)算不上一种真正的需求方法，OOA的起点是一份原有的需求文档，或者甚至是一份行为规格说明，并且OOA隐含的假设问题域分析已经完成，即分析员已经了解了所要研究的事物。OOA的真正本质意义是作为解系统的高层体系结构的设计，并且有利于系统的下一步开发设计(如果是OOD开发的话)。

　　OOA的大致方法是：标识出问题域中的对象类;定义这些类的属性和方法;定义这些类的行为;对这些类间的关系建模。

　　3、 面向问题域分析(PDOA)

　　面向问题域的分析(PDOA)是一种新技术。PDOA更多的强调描述，而较少的强调建模。描述大致划分为两个部分：一部分关注于问题域，而另一部分关注于解系统的待求行为。一般建议同时有两个单独文档：第一文档含有对问题域相关部分的描述以及一个需求在该域中求解的问题列表(即需求);第二文档(规格说明书)包含的是对解系统的待求行为的描述以解决需求。其中第一文档才是通过做分析产生的;第二文档推迟到后续的规格说明任务中。

　　PDOA整个方法过程的基本步骤： 搜集基本的信息并开发问题框架(一种模型)，以建立问题域的类型 在问题框架类型的指导下，进一步搜集详细信息并给出一个问题域相关的特性描述 基于以上两点，收集并用文档说明新系统的需求问题框架。问题框架是将问题域建模成一系列互相关联的子域。一个子域可以是那些可能算是精选出来的问题域的任一部分。问题框架的目标就是大量地捕获更多有关问题域的信息。基于不同问题子域的本质及存在于问题子域间的关系，可以把问题框架分类为： 工件系统——系统必须完成针对只存在于系统中的这些对象的直接操作。

　　控制系统——系统控制部分问题域的行为，包括待求行为框架和受控行为框架。 信息系统——系统将提供有关的问题域的信息，包括信息是自动提供的和信息只在响应具体的请求时提供。 转换系统——系统必须将某种特定格式的输入数据转换成相应的、另一种特定格式的输出。 连接系统——系统必须维持那些相互没有直接连接的子域间的通信。 问题框架法在应用时，建议采用直截了当的策略： 抽象问题域：标识子域;标识子域间的交互;刻画每个子域的特征;生成一个上下文图识别出相关的标准框架;调整框架，尽可能使之适用于问题;使用关于相关框架的内容技术表来指导进一步的分析与文档编制任务。 问题域的描述与必须满足的需求二者之间有着明显的区别，对新的解系统的行为创建与定义应单独处理并且推迟到下一步的规格说明阶段。

　　4、方法的对比

　　结构化分析(SA)及其相应的派生方法，曾一度风行了许多年。它最初的版本主要是围绕对数据流以及问题域的数据结构进行建模，而现代的SA则直接将重点放在开发解系统的模型。描述问题域的SA可以算是想当不错的，所产生的功效可见一斑。然而，它对其他方面的支持却不够完善，在处理一些其他类型问题时显得有些笨拙。 面向对象分析(OOA)是当今主流的方法。OOA要求所有的系统均可以按照对象的特点来建模。它也继承了很多结构化分析的思想体系。OOA不能对问题域有个清楚的了解，因而它的起点若是有一份原需求文档，便可大大简化问题域的分析。OOA并不区分问题域描述与解系统描述之间的差异，而是直接交付出新的解系统的高层设计。 SA和OOA还有几点相同特性：主要模型是结构模型;通常焦点集中在对解系统的建模上;两中方法都较少地应用于需求获取领域;分析与内部设计之间没有明显差异。 面向问题域分析(PDOA)被认为是一种较为理想的方法。PDOA特点是重新将重点定位在问题域及需求上，通过对问题域的分类，向分析人员提供具体问题的相关指南。并且它将规格说明作为另行的任务处理，它的成果只是一份问题域的全面描述和一份需求列表而已。PDOA丰富和完善了现今的“分析”方法，然而人们对它的了解和掌握还有一定距离。 因地制宜的应用三种方法，不仅能够如实的认识问题域，创建出健全的解系统，还能够向用户和设计人员都提供满意的需求文档。

　　三、

　　总结 在做软件需求的时候，我们完全没必要去限定要用或将要使用何种方法。我们的目的在于分析软件的需求，通常情况是都用到了所介绍的三种方法。首先我们用面向问题域的方法把问题分成几个部分。接下来用面向结构或面向对象的方法对各个部分进行逐步分析细化。在逐步分析过程运用各种建模技术对问题各部分建立合适的模型来细化需求。随着需求的进一步进行，我们越来越清晰的认识了软件系统的需求。

　　虽然应用方法使我们能够清楚地去了解软件需求，但是，大部分的需求文档和规格说明书都是以文本的形式记录的，因此，如何去表达我们所了解的需求也是很值得注意的。