前沿技術(shù)課程報告

1、武漢大學 計算機學院2010級碩士研究生課程軟件工程前沿技術(shù)研究方向主講老師： 彭蓉 學 院： 計算機學院 學 號： 26 姓 名： 程勝 需求工程中需求獲取方法綜述摘要：隨著社會信息化的飛速發(fā)展，計算機軟件變得愈來愈復雜、規(guī)模也越來越龐大，軟件工程的研究也日益深入，軟件需求則逐步成為貫穿于整個軟件開發(fā)過程的核心因素，而需求獲取則成為需求工程領(lǐng)域的新熱點。需求獲取是軟件生命周期的初始階段，也是決定軟件成敗的關(guān)鍵因素之一，由于需求不清或錯誤導致軟件失敗的案例越來越多，所以如何快速、準確地獲取軟件需求成為軟件行業(yè)研究的重點。通過需求建模來獲取需求，目前有用例驅(qū)動的交互式需求獲取、基于UML的需求獲

2、取、基于領(lǐng)域本體的需求獲取方法、基于Event-B的軟件形式化需求獲取方法、基于RGPS的網(wǎng)絡(luò)式軟件需求方法等需求獲取方法。這幾種方法都有自己的獨特的獲取需求的方法，側(cè)重于獲取過程中的不同的方面，從不同角度方向、不同領(lǐng)域來克服需求獲取中的困難，提高需求獲取的準確性。關(guān)鍵字：需求工程 、需求獲取方法、用例驅(qū)動、UML、領(lǐng)域本體、Event-B、RGPS一、引言需求工程是隨著軟件工程的發(fā)展而產(chǎn)生的。在軟件開發(fā)的初級時期，軟件規(guī)模不大，軟件開發(fā)所關(guān)注的是代碼編寫，軟件需求很少受到重視。在引入軟件生命周期的概念后，需求工程成了軟件生命周期的第一階段。隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模的擴大，以及為了解決“軟件危機”而引

3、起的軟件工程技術(shù)與方法的發(fā)展，需求工程在整個軟件開發(fā)與維護過程中就顯得越來越重要了。人們普遍認識到，充分研究軟件需求可以避免開發(fā)系統(tǒng)時的盲目性，能夠直接關(guān)系到軟件的成功與否。隨著軟件工程的研究和應(yīng)用的逐漸深入，人們同時認識到軟件需求不再僅限于軟件開發(fā)的最初階段，它貫穿于系統(tǒng)開發(fā)的整個生命周期。許多項目開發(fā)過程中出現(xiàn)的諸多問題都與需求工程階段沒有合理完整的進行需求獲取、分析有關(guān)。由此可見，需求工程對于項目開發(fā)尤其是大型項目的研發(fā)的至關(guān)重要的作用。需求工程的準確含義，沒有嚴格統(tǒng)一的表述。一種比較常用的解釋如下：需求工程是指應(yīng)用已證實有效的技術(shù)、方法進行需求分析、確定客戶需求，幫助分析人員理解問題并

4、確定目標系統(tǒng)的所有外部特征的一門學科；它通過合適的工具和記號系統(tǒng)地描述待開發(fā)系統(tǒng)及其行為特征和相關(guān)約束，形成需求文檔；并對用戶不斷變化的需求演進給與支持。需求工程可以分為需求開發(fā)和需求管理兩部分。需求開發(fā)包括需求獲取、需求分析、編寫需求規(guī)格、需求驗證；這些子學科涵蓋了為軟件和軟件相關(guān)產(chǎn)品收集、評估和記錄需求相關(guān)的所有活動。需求管理包括需求變更控制、版本控制、需求跟蹤、需求狀態(tài)跟蹤等內(nèi)容。需求工程中如何快速獲取和準確地理解、表達用戶需求，即需求獲取，是長期困擾軟件開發(fā)者的難題。一方面，軟件開發(fā)者由于不了解應(yīng)用領(lǐng)域，只能被動地等待領(lǐng)域用戶提供信息，他們常常抱怨用戶需求不全，經(jīng)常變化，使他們無所適從

5、；他們還難免對領(lǐng)域用戶的描述產(chǎn)生錯誤的理解，因而得出不適當?shù)男枨竽Ｐ停瑢е萝浖_發(fā)半途而廢。另一方面，領(lǐng)域用戶通常不知道如何按軟件開發(fā)的要求去描述他們的需求，而且，他們一開始常常對自己的需求僅有一個模糊的認識，如果沒有任何提示和引導，就不可能立刻給出正確而完整的需求描述。確定系統(tǒng)的需求是一個連續(xù)的過程，開發(fā)人員在開發(fā)系統(tǒng)之前不可能完全詳細地說明一個系統(tǒng)的真正需求。一個不完整的需求獲取和管理過程，會對項目的生命周期產(chǎn)生多米諾骨牌的效應(yīng)。用戶需求的缺失會導致系統(tǒng)需求的缺失，從而導致設(shè)計單元及功能的缺失，并最終導致系統(tǒng)不能實現(xiàn)預期的功能，或者需要在后期花費較大的代價來修正或補充這些功能，導致項目延期

6、、產(chǎn)生嚴重的質(zhì)量問題或超出項目預算。因此，及時、準確地獲取用戶需求，是決定軟件項目能否取得成功的關(guān)鍵步驟之一。二、需求獲取及需求建模需求獲取就是通過不斷交流溝通使軟件開發(fā)者和領(lǐng)域用戶對目標系統(tǒng)形成共識?，F(xiàn)今國內(nèi)外提出了數(shù)種需求獲取的方法，從不同角度方向、不同領(lǐng)域來克服需求獲取中的困難，提高需求獲取的準確性。獲取需求存在諸多困難主要原因如下：（1） 缺乏領(lǐng)域知識、應(yīng)用領(lǐng)域的問題常常是模糊的，不準確的；（2） 存在默認的知識，即難以描述的日常知識（常識問題）；（3） 存在多個知識源，而且多個知識源之間可能有沖突。通過需求建?？梢詠慝@取項目需求，明確需求細節(jié)。目前需求建模方法針對軟件范型不同主要分為

7、結(jié)構(gòu)化需求建模和面向?qū)ο笮枨蠼＃婕肮δ苄枨蠓治龊头枪δ苄枨蠓治?。通過對各種需求工程方法的研究，目前影響力較大的需求建模方法，分別是面向目標的需求建模方法，基于領(lǐng)域本體的需求建模方法以及面向特征的需求建模方法。1、 面向目標的建模方法面向目標的建模方法側(cè)重于對早期需求進行分析和建模，試圖幫助開發(fā)者理解領(lǐng)域中不同角色的動機和期望，可對功能和非功能需求目標識別分析。面向目標的建模方法，在需求階段的主要任務(wù)是要確定軟件系統(tǒng)需求相關(guān)者想要實現(xiàn)的各項目標，建立實現(xiàn)這些目標所需要的服務(wù)和約束條件的規(guī)格說明，并將需求按職責分配給相應(yīng)的主體來完成。該方法將“目標”看作軟件需求的源頭和依據(jù)，以目標為需求獲取的

8、基本線索，誘導需求提供者按目標的分解、精華和抽象關(guān)系，逐步構(gòu)建系統(tǒng)目標與(或)樹。面向目標方法的主要特點是目標樹為需求活動提供了一種表示結(jié)構(gòu)和自頂向下的需求分析方法，有助于將零碎分散的需求信息組織成易于理解的層次結(jié)構(gòu)，多種目標分解方式使得不同的設(shè)計方案得以兼顧和考慮。更為重要的是，將目標與形式化方法結(jié)合，能夠為需求工程以及軟件產(chǎn)品的正確性和完整性提供可靠的保證。面向目標的方法，考慮組織中參與者的主動需求，不僅分析單個參與者的目標分解，更研究參與者之間的各種依賴關(guān)系，如目標依賴、任務(wù)依賴、資源依賴和軟目標依賴。面向目標的方法主要有以時序邏輯為基礎(chǔ)的基于自動規(guī)約的需求獲取方法KAOS、面向目標和過

9、程分析的非功能需求框架NFR、i半建?？蚣芤约敖⒃谀繕嘶A(chǔ)上的開發(fā)方法TROPOS方法。2、基于領(lǐng)域本體的建模方法本體論是一個哲學概念，用于描述事物的本質(zhì).知識工程學者借用這個概念，是為了解決知識共享中的問題。人們發(fā)現(xiàn)，知識難以共享常常是因為大家對同一件事用了不同的術(shù)語來表達。于是人們提出，如果能找出事物的本質(zhì)，并以此統(tǒng)一知識的組織和知識的表達，使之成為大家普遍接受的規(guī)范，就有可能解決知識共享中的問題。簡而言之，本體是對于知識的描述。就需求工程而言，本體的作用體現(xiàn)于：本體作為需求規(guī)格說明，即建立特定領(lǐng)域的本體，利用這個本體為建立多個目標應(yīng)用系統(tǒng)的需求提供知識庫。此時，本體可以看作一個公共的領(lǐng)

10、域模型，作為建立領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用系統(tǒng)需求規(guī)范和系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，能夠進行知識重用。ODE方法是一種比較典型的基于本體領(lǐng)域分析方法，包含三個部分：領(lǐng)域分析、領(lǐng)域模型到對象模型的映射和Java構(gòu)建開發(fā)。ODE方法的基本步驟包括：建立目標和需求規(guī)范；基于本體捕獲領(lǐng)域概念，標識和組織相關(guān)領(lǐng)域?qū)嶓w，利用圖形化描述的模型來促進領(lǐng)域?qū)＜业慕涣?；用一種形式化的語言清晰地描述本體模型；評估本體以檢查它們是否滿足需求規(guī)范；最后對所有本體加以文檔化。從領(lǐng)域本體模式中導出面向?qū)ο蟮哪Ｐ蜁r，ODE中提供了一個包括指示、設(shè)計模式和轉(zhuǎn)換規(guī)則的系統(tǒng)化方法，指示可以指導從本體結(jié)構(gòu)到面向?qū)ο笙鄳?yīng)部分的映射，設(shè)計模式和轉(zhuǎn)換規(guī)則可以用來映射

11、本體中的公理到面向?qū)ο蟮南鄳?yīng)部分。3、面向特征的建模方法面向特征的領(lǐng)域分析(Feature Oriented Domain Analysis, FODA)是由KKang等人在20世紀90年代提出的一種全面的領(lǐng)域分析過程描述，用于識別特定領(lǐng)域中一系列應(yīng)用系統(tǒng)的顯著特征，針對領(lǐng)域進行共性和個性的研究，抽取領(lǐng)域模型，從而建立可復用的軟件體系結(jié)構(gòu)。其基本思想在于，從領(lǐng)域的具體應(yīng)用系統(tǒng)中，抽象出具有代表性的功能，組成領(lǐng)域模型，從而為以后的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)奠定基礎(chǔ)7。隨后，KKang等人對FODA方法進行了擴展使之應(yīng)用于軟件復用領(lǐng)域，提出了面向特征的軟件復用方法(Feature Oriented Reuse

12、Method, FORM)，并且在基于構(gòu)件的開發(fā)中用FORM輔助開發(fā)軟件體系結(jié)構(gòu)和可重用構(gòu)件，確定了在軟件開發(fā)中面向特征方法的作用和意義。面向特征的領(lǐng)域分析以“特征”作為組織需求的基本單元，通過分析領(lǐng)域具有的可復用特征和特征之間的依賴關(guān)系，建立領(lǐng)域的特征模型。領(lǐng)域設(shè)計則以特征模型為輸入進行領(lǐng)域軟件體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。同時，通過定制對特征模型的復用也是形成單個軟件產(chǎn)品需求模型的有效手段。三、幾種需求獲取方法目前，使用比較廣泛、研究比較熱門的幾種需求獲取方法有：（1） 用例驅(qū)動的交互式需求獲取（2） 基于UML的需求獲?。?） 基于領(lǐng)域本體的需求獲取方法（4） 基于Event-B的軟件形式化需求獲取方

13、法（5） 基于RGPS的網(wǎng)絡(luò)式軟件需求方法1、用例驅(qū)動的交互式需求獲取多年來，分析者總是利用情節(jié)或經(jīng)歷來描述用戶和軟件系統(tǒng)的交互方式，從而獲取需求。Ivar Jacobson(1992)把這種看法系統(tǒng)地闡述成用例的方法進行需求獲取和建模。雖然用例來源于面向?qū)ο蟮拈_發(fā)環(huán)境，但是它也能應(yīng)用在具有許多開發(fā)方法的項目中。用例（use case）是指系統(tǒng)為了向參與者提供某些有價值的結(jié)果而執(zhí)行的動作序列，這個序列是在與系統(tǒng)的對話中完成的新的活動。用例代表的是外部執(zhí)行者所理解的系統(tǒng)功能。涉及到參與者即角色。用例中的關(guān)系有擴展（Extend）、包含（Include）和泛化（Generalization）. 用

14、例驅(qū)動的交互式需求獲取方法：（1）功能性需求的獲?。韩@取用戶需求，定義問題范圍，收集用戶需求，確定參與者和用例。參與者是指所有存在與系統(tǒng)外部并與系統(tǒng)進行交互的人或其他系統(tǒng)，從需求獲取信息獲取參與者。首先要確定系統(tǒng)范圍（System Scope）和系統(tǒng)邊界（System Border）, 系統(tǒng)的范圍與邊界取決于開發(fā)的目標、任務(wù)和規(guī)模；確定參與者的種類，參與者有三大類也就是三種角色:用戶、其他系統(tǒng)和時間。（2）用戶需求用例的獲?。韩@取用例的最好辦法是考慮每個參與者需要系統(tǒng)為他做些什么，即參與者的目標。最后進行用例求精（Use Case Refinement）。用戶需求決定了系統(tǒng)的功能需求，為了獲取

15、這些功能需求，必須要對用戶需求階段獲取的大粒度的抽象用例進行求精，通過細化用例的事件流，得到用例的所有場景的集合，而這些場景中各個步驟就是功能需求的來源。用例驅(qū)動的關(guān)鍵在于提供準確的Actor以及相關(guān)的用例信息。因而我們設(shè)計出相應(yīng)的用戶填寫的內(nèi)容，讓用戶填寫它所關(guān)心的功能需求的描述，基本以獲取用例驅(qū)動相關(guān)信息為主。填寫完所需內(nèi)容我們可以往需求獲取表格中添加，當然，由于是交互的過程，我們需要對需求進行反復的修改，因而我們允許進行修改、刪除等操作。用戶需求描述信息的格式以及要素有：功能需求描述、用戶名、用例描述、主要Actor、前置條件、成功后置條件、失敗后置條件、關(guān)聯(lián)用例。2、基于UML的需求獲

16、取面向?qū)ο蟮慕Ｊ且环N新的設(shè)計思想，一種關(guān)于計算和信息結(jié)構(gòu)化的新思維。面向?qū)ο蟮慕?，把系統(tǒng)看作是相互協(xié)作的對象，這些對象是結(jié)構(gòu)和行為的封裝，都屬于某個類，那些類具有某種層次化的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的所有功能通過對象之間相互發(fā)送消息來獲得。面向?qū)ο蟮慕？梢砸暈槭且粋€包含以下元索的概念框架:抽象、封裝、模塊化、層次、分類、并行、穩(wěn)定、可重用和可擴展。UML適用于以面向?qū)ο蟮募夹g(shù)來描述任何類型的系統(tǒng)。而且適用于系統(tǒng)開發(fā)的不同階段。可以應(yīng)用于任何領(lǐng)域，其實現(xiàn)機制又極人地縮短了與用戶的距離，易于被用戶掌握和接受。UML使用戶不僅可以有效地參與需求定義，還能在建模過程中參與部分的設(shè)計、實現(xiàn)和測試，從而有效地進行

17、需求驗證。使用戶在需求的定義、決策、驗證和管理，乃至整個軟件開發(fā)過程中，充分發(fā)抨其主導作用。UML包括UML語義和UML表示法兩個部分。UML語義采用4級元模型體系結(jié)構(gòu)：元-元模型（meta-meta model），元模型的基礎(chǔ)體系結(jié)構(gòu)，定義了一種說明元模型的語言；元模型（met model），元-元模型的一個實例，定義一種說明模型的語言；模型（model），元模型的一個實例，定義一種語言來描述信息領(lǐng)域；用戶對象（user object）模型的一個實例，定義一個特定的信息領(lǐng)域。標準建模語言UML 有五類圖：用例圖，從用戶角度描述系統(tǒng)功能，并指出各功能的操作者；靜態(tài)圖，包括類圖、對象圖和包圖；行

18、為圖，描述系統(tǒng)的動態(tài)模型和組成對象間的交互關(guān)系；交互圖，描述對象間的交互關(guān)系；實現(xiàn)圖，包括構(gòu)件圖和配置圖。UML適用于系統(tǒng)開發(fā)過程中從需求規(guī)格描述到系統(tǒng)完成后測試的不同階段。在需求分析階段，可以用用例來捕獲用戶需求。通過用例建模，描述對系統(tǒng)感興趣的外部角色及其對系統(tǒng)(用例)的功能要求。分析階段主要關(guān)心問題域中的主要概念(如抽象、類和對象等)和機制，需要識別這些類以及它們相互間的關(guān)系，并用UML類圖來描述。為實現(xiàn)用例，類之間需要協(xié)作，這可以用UML動態(tài)模型來描述。在分析階段，只對問題域的對象(現(xiàn)實世界的概念)建模，而不考慮定義軟件系統(tǒng)中技術(shù)細節(jié)的類(如處理用戶接口、數(shù)據(jù)庫、通訊和并行性等問題的類

19、)。這些技術(shù)細節(jié)將在設(shè)計階段引入，因此設(shè)計階段為構(gòu)造階段提供更詳細的規(guī)格說明。3、基于領(lǐng)域本體的需求獲取方法所謂領(lǐng)域本體（Domain Ontology），是指用于描述指定領(lǐng)域知識的一種專門本體，它給出了領(lǐng)域?qū)嶓w概念及相互關(guān)系、領(lǐng)域活動以及該領(lǐng)域所具有的特性和規(guī)律的一種形式化描述。目前最普遍的本體描述語言有OWL、Ontolingua、CycL和Loom等。此外，本體的建模工具也有很多，主要有OntoEdit、Ontolingua、Protg等。目前使用最多的本體編輯工具是Prot。領(lǐng)域本體由對象、對象的屬性、對象之間的關(guān)系以及子領(lǐng)域本體構(gòu)成。領(lǐng)域本體的構(gòu)建方法有多種，如：TOVE法、METH

20、ONOTOLOGY法、KACTUS法等。為了解決傳統(tǒng)需求獲取方法的不足，將特定領(lǐng)域的領(lǐng)域本體引入到需求分析過程中，不僅使開發(fā)者和用戶，以及開發(fā)者之間在用戶需求理解上達成一致，使開發(fā)者和用戶更好地溝通，指導用戶用標準的方式來表達他們的需求，而且方便需求的獲取并提高需求的準確性；還可以復用專業(yè)領(lǐng)域知識，使專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的假設(shè)變得更加明確，并且可以幫助用戶分析專業(yè)領(lǐng)域知識。由于本體在需求分析領(lǐng)域中有以上優(yōu)點，因此，產(chǎn)生了基于本體的需求獲取方法。由H.Kaiya及M.Saeki提出的基于本體的需求獲取方法中，領(lǐng)域本體用來表達領(lǐng)域知識，其中包括了領(lǐng)域內(nèi)所有的概念和關(guān)聯(lián)，就如同領(lǐng)域術(shù)語詞典，記錄了領(lǐng)域內(nèi)的所有

21、信息，用戶提出的需求都可以用這些概念通過語義函數(shù)來表達，通過用戶需求設(shè)計的概念與本體中概念的對應(yīng)程度來判斷需求的正確性、完整性、一致性和無二義性。通過深化領(lǐng)域知識，使得需求獲取過程更系統(tǒng)、更有效?；诒倔w的領(lǐng)域需求分析方法，以領(lǐng)域本體為線索，統(tǒng)一領(lǐng)域知識的組織和表達，幫助和引導用戶描述系統(tǒng)的需求，規(guī)范需求獲取的過程，對領(lǐng)域需求分析和領(lǐng)域工程的實施具有重要的指導意義；從基于領(lǐng)域本體的應(yīng)用需求描述到基于UML的軟件需求文檔的自動轉(zhuǎn)換過程，目前均取得了一定成果?；陬I(lǐng)域本體的需求獲取目前存在的問題有：（1）目前基于本體的需求獲取方法都是基于靜態(tài)本體的方法，均針對某一個特定領(lǐng)域構(gòu)造好領(lǐng)域本體后再進行需

22、求獲取，并沒有考慮需求多變的情況，而實際中，軟件系統(tǒng)是非常復雜的，領(lǐng)域知識也是不斷變化的，而現(xiàn)有的單一的領(lǐng)域本體往往不能滿足需求獲取的需要。（2）在基于本體的需求獲取過程中，領(lǐng)域本體存儲了大量的領(lǐng)域信息，如何將符合用戶需求的領(lǐng)域信息提取出來，用于引導需求獲取是目前該方法的一個難點，如何根據(jù)用戶的需求，檢索出符合用戶需要的領(lǐng)域信息是目前需要解決的問題。（3）如何通過領(lǐng)域本體構(gòu)造出適合軟件開發(fā)的需求模型(Requirement Model)，是需求獲取的關(guān)鍵。只有正確的構(gòu)造出軟件需求模型，才能引導用戶進行需求獲取，最終生成軟件需求文檔。目前存在的問題是如何將領(lǐng)域本體轉(zhuǎn)化成能夠描述軟件需求的UML類

23、圖，如何生成軟件原型是目前需要解決的問題。領(lǐng)域本體構(gòu)建步驟：1.本體的需求分析：明確創(chuàng)建本體的目的和本體能夠解決的問題。2.本體的獲取:確定本體的概念和術(shù)語，將領(lǐng)域分為各個場景，在場景中進行詞匯搜索，找出改領(lǐng)域中的概念；確定類及類的體系，定義本體中的類，并將定義好的類及子類按分類法定義在不同的層次上。3.本體的形式化表示，解決本體的表示和推理問題。首先確定槽、槽值、關(guān)系，代表了本體的屬性及類的相關(guān)知識；確定本體公理，用公理描述類、子類、屬性之間的關(guān)系，采用比自然語言更嚴格的格式和推理機制?；陬I(lǐng)域本體的需求獲取和表示：1.領(lǐng)域本體的需求分析。從場景中提取基于實例的概念、信息等。2.領(lǐng)域本體的需

24、求獲取。概念類及其層次結(jié)構(gòu)，選擇比較抽象的概念作為類，確定類、子類及類之間的層次結(jié)構(gòu)；屬性集，通過考察概念的含義和簡單關(guān)系，選擇相對具體的概念作為屬性；關(guān)系集，考慮類與屬性之間的關(guān)系；3.領(lǐng)域本體的形式化。框架結(jié)構(gòu)，框架可以為實體、屬性、關(guān)系和默認值等提供顯式的表示。框架容易附加過程信息。槽的過程附件不僅提供了附加的推理機制，還可以進行矛盾檢測，用于知識庫的一致性維護，框架是一種通用的知識表達形式，框架系統(tǒng)還沒有統(tǒng)一的形式，常由各種問題的不同需要決定；槽，根據(jù)交易領(lǐng)域本體的屬性集，得到槽表；關(guān)系，根據(jù)交易領(lǐng)域本體的關(guān)系集，得到關(guān)系；公理表示，當領(lǐng)域本體的公理無特別要求，可選擇一階謂詞作形式化語

25、言。一階謂詞本身沒有包含什么約束，滿足本體設(shè)計時的最小約束準則。4、基于Event-B的軟件形式化需求獲取方法一種形式化的需求獲取方法，在離散系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，提出了一個可以適用于軟件生命周期所有階段的模型公平離散系統(tǒng)模型，并給出了其在軟件需求獲取過程中求精、驗證和控制復雜性的方法、需求模型復用的概念。接下來，采用Event-B完整地描述形式化的需求獲取的全過程,對Event-B的模型結(jié)構(gòu)進行了擴充，把從規(guī)約到程序求精和驗證的概念延伸到需求獲取過程中，并詳細地解釋了需求獲取過程中需求求精驗證和從規(guī)約到程序求精驗證的本質(zhì)區(qū)別。在需求模型復雜性控制方法上，給出了模型分解的新算法，求精過程中給出事件

26、引入的新策略，同時詳細給出了需求模型復用的策略。在需求構(gòu)建過程中，離散系統(tǒng)模型是對問題系統(tǒng)的抽象，在實現(xiàn)過程中，離散系統(tǒng)模型是對程序的抽象（它的語義等價于轉(zhuǎn)移系統(tǒng)模型），離散系統(tǒng)應(yīng)能很好的描述系統(tǒng)或程序的性質(zhì)，離散系統(tǒng)模型應(yīng)能描述系統(tǒng)和程序的安全性和活性。對于并發(fā)系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)和分布系統(tǒng)，離散系統(tǒng)模型還應(yīng)能準確地描述系統(tǒng)事件被選中執(zhí)行的方式，既離散系統(tǒng)模型應(yīng)能準確的描述系統(tǒng)事件之間的公平性。作為軟件開發(fā)過程中使用的統(tǒng)一框架模型，公平離散系統(tǒng)模型包含如下幾個組成部分：狀態(tài)變量的集合、狀態(tài)變量定義域和常量的集合、狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移的集合、初始化條件的集合、公平約束的集合。用符號FDSM（U，V，INI

27、T，T,MP,WF,SF）表示：Uu1,u2,un模型內(nèi)一組有窮的狀態(tài)變量的集合，針對有限狀態(tài)系統(tǒng)，所有的狀態(tài)變量定義域是有限的。無窮狀態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)變量的取值范圍是無限的。Vv1,v2,vn是狀態(tài)變量定義域及常量的集合，表示整個狀態(tài)變量的取值范圍和在這模型中所必需的常量。INIT是模型的初始條件的集合，這些條件定義出所有FDSM的初始狀態(tài)，如果一個狀態(tài)滿足條件INIT，那么就稱其為初始狀態(tài)。T模型中事件的集。MPm1,m2,mn是MP公平的集合,其中miT,直觀的解釋如果m包含于MP,在一定的狀態(tài)下m中的事件的衛(wèi)條件為真，那么一定有部分的事件發(fā)生，且轉(zhuǎn)移到下一個狀態(tài)。WFw1,w2,wn是弱公平

28、的集合，其中wiT，直觀的解釋如下：如果在模型的一個無窮計算序列中wi的衛(wèi)條件一直為真，那么在這個計算序列中wi一定能被無限多次選中運行。SFs1,s2,sn是強公平的集合，其中siT,直觀的解釋如下：如果模型中的無窮計算序列中si的衛(wèi)條件無窮多次為真，那么在這個計算序列中si一定能被無限多次的選中運行。利用公平離散系統(tǒng)模型構(gòu)建系統(tǒng)需求模型是一個步進的過程，在構(gòu)建系統(tǒng)的需求時，首先開始構(gòu)建一個最簡單的系統(tǒng)模型，這個模型只具備一些大粒度的事件，驗證最初的模型。驗證完成之后，在個模型的基礎(chǔ)上進一步的考察系統(tǒng)對獲得的需求進行的擴充，在驗證在擴充。這個過程和從規(guī)約到程序的過程有點類似，仿造從規(guī)約到程序

29、演化過程的概念，把這過程也稱之為求精。求精之后的需求更接近實際系統(tǒng)，需求求精過程和規(guī)約的演化過程有本質(zhì)的區(qū)別，在規(guī)約到程序的演化過程中，涉及到數(shù)據(jù)類型和語言概念上的變化，而在需求的獲取過程中數(shù)據(jù)類型是一致的，且不存在語言概念上的變化，在需求求精過程中使用的語言是完全相同。更直觀的講，需求的求精過程有點類似于觀察一個事物，當距離較遠時，看到的系統(tǒng)的特征較大，能看見的系統(tǒng)的行為很少，當?shù)木嚯x進一些時，看到的特征粒度就會小些，能看見的系統(tǒng)行為就比之前多些，這樣逐步拉近和觀察事物的距離看到的細節(jié)就越來越多，直到最終獲取所觀察事物的所有細節(jié)，在這個觀察的過程中使用方法和借助的工具均是相同。公平離散系統(tǒng)模

30、型構(gòu)建系統(tǒng)需求方法是基于模型的方法，使用EventB作為其描述語言。公平離散系統(tǒng)模型由如下幾部分組成：狀態(tài)變量的集合、狀態(tài)變量定義域和常量的集合、狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移的集合、初始化條件的集合、公平的集合。EventB的系統(tǒng)模型由兩個主要部件組成：Model和Context。其中Model描述的是公平離散系統(tǒng)中狀態(tài)變量、狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移、初始化條件和公平，而Context描述的模型的所需的支集和常量集合及關(guān)于支集和常量的約束，反應(yīng)的是公平離散系統(tǒng)模型中狀態(tài)變量定義域和常量。一個基本的EventB的模型由如下四部分組成：(1)、關(guān)鍵字MODEL名稱；(2)、狀態(tài)變量的集合，對每個狀態(tài)變量賦值就可以確定模型

31、的具體的狀態(tài)，在Model中用v代表；(3)、不變式約束，模型中所有狀態(tài)都必需滿足的一組狀態(tài)謂詞，由狀態(tài)變量和常量組成，其值僅有真與假兩種取值可能，在模型中用I(v)表示，用來限定模型的邊界。(4)、事件的集合，狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移，在EventB模型中稱之為事件（Event），對應(yīng)于公平離散系統(tǒng)模型中的轉(zhuǎn)移。用EventB模型描述系統(tǒng)的需求模型，必需對模型中描述的軟件系統(tǒng)的相關(guān)性質(zhì)進行驗證，以確保獲取的系統(tǒng)需求模型有效性和完備性，在統(tǒng)一的框架下處理需求和規(guī)約，可以把在規(guī)約中用于驗證完整性和有效性及一致性的規(guī)則，推廣到需求模型的驗證中。首先必需考慮驗證模型的安全性質(zhì)，其次考慮驗證模型的活性性質(zhì)。5、基

32、于RGPS的網(wǎng)絡(luò)式軟件需求方法網(wǎng)絡(luò)式軟件作為一種部署在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的復雜系統(tǒng),同時亦是一種典型的面向服務(wù)軟件,它為互聯(lián)網(wǎng)上信息資源的服務(wù)封裝、發(fā)布、注冊、重用、聚合和集成等提供一套完整的解決方案。網(wǎng)絡(luò)式軟件可以為用戶提供隨需而變的在線服務(wù)。隨需而變的在線服務(wù)要求網(wǎng)絡(luò)式軟件具備根據(jù)用戶的需求變更以及網(wǎng)絡(luò)資源的動態(tài)變化進行快速的適應(yīng)性演化和調(diào)整的能力。由于分布在網(wǎng)絡(luò)中用戶的不確定性、需求的持續(xù)生長和用戶的個性化偏好,在強調(diào)“以用戶為中心”的網(wǎng)絡(luò)式軟件中,需要隨時根據(jù)用戶需求變更對軟件進行適應(yīng)性調(diào)整以最大程度的滿足它們。利用角色、目標、過程和服務(wù)這四個基本要素來對基于Web服務(wù)組合系統(tǒng)開發(fā)中用戶的真實

33、意圖進行建模是可行的。在此基礎(chǔ)上,提出了一個包含這四個基本要素的需求元建模框架RGPS(Role-Goal-Process-Service,角色-目標-過程-服務(wù)),用來指導將無序的需求信息整理成協(xié)同有序的結(jié)構(gòu)化的需求模型。其中,Role層描述需求中涉及的共性用戶抽象。Goal層捕獲需求的業(yè)務(wù)目標。Process層是完成上述業(yè)務(wù)目標的具體過程,包括原子過程和組合過程。Service層是每個原子過程對應(yīng)的服務(wù)描述,也是將來需求模型與服務(wù)匹配從而最終生成網(wǎng)絡(luò)式軟件的契約所在?；赗GPS需求元建?？蚣?用戶需求能夠從不同的角度、在不同的層次、以不同的粒度進行描述。同時,RGPS需求元建?？蚣芤部梢灾笇绾胃玫睦镁W(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源之間的交互與協(xié)同來滿足用戶的個性化需求,促進人網(wǎng)協(xié)同,實現(xiàn)以用戶為中心的需求驅(qū)動的開發(fā)。在本體元建模方法的指導之下,在RGPS需求元建?？蚣艿幕?/p>