第3章 需求分析與用例模型

1、第3章 需求分析與用例模型,1,第3章 需求分析與用例模型,在軟件工程中，需求分析指的是在建立系統(tǒng)時描寫系統(tǒng)的目的、范圍、定義和功能時要做的所有工作。 需求分析是軟件工程中的一個關(guān)鍵過程。在這個過程中，系統(tǒng)分析員和軟件工程師要確定顧客的需求。,2,第3章 需求分析與用例模型,軟件開發(fā)過程中常見的場景,3,第3章 需求分析與用例模型,什么是需求？,4,第3章 需求分析與用例模型,在統(tǒng)一過程（UP）中，需求按照“FURPS”模型進(jìn)行分類。 功能性（Functional）：特性、功能、安全性； 可用性（Usability）：人性化因素、幫助、文檔； 可靠性（Reliability）：故障頻率、可恢復(fù)

2、性、可預(yù)測性； 性能（Performance）：響應(yīng)時間、吞吐量、準(zhǔn)確性、有效性、資源利用率； 可支持性（Supportability）：適應(yīng)性、可維護(hù)性、國際化、可配置性。,非功能性需求,5,系統(tǒng)的誕生,系統(tǒng)架構(gòu)如何開始？,從 用 例 圖 開 始！,6,一、 什么叫用例圖,在系統(tǒng)開發(fā)的初期階段，基于以下目的做成用例圖： 明確開發(fā)系統(tǒng)的主要功能 明確開發(fā)系統(tǒng)的范圍 明確開發(fā)對象和外界的關(guān)系,1、用例圖的目的,7,一、 什么叫用例圖,2、用例圖的含義,由參與者（Actor）、用例（Use Case）以及它們之間的關(guān)系構(gòu)成的用于描述系統(tǒng)功能的動態(tài)視圖稱為用例圖（Use Case Diagram）。

3、 要在用例圖上顯示某個用例，可繪制一個橢圓，然后將用例的名稱放在橢圓的中心或橢圓下面的中間位置。 要在用例圖上繪制一個參與者（表示一個系統(tǒng)用戶），可繪制一個人形符號。 參與者和用例之間的關(guān)系使用帶箭頭或者不 帶箭頭的線段來描述，箭頭表示在這一關(guān)系中哪一方是對話的主動發(fā)起者，箭頭所指方是對話的被動接受者。,8,一、 什么叫用例圖,在用例建模中，為了更加清楚的描述用例或者參與者，會使用到注釋。,9,一、 什么叫用例圖,3、用例圖的作用,用例圖是需求分析中的產(chǎn)物，主要作用是描述參與者和用例之間的關(guān)系，幫助開發(fā)人員可視化的了解系統(tǒng)的功能。借助于用例圖，系統(tǒng)用戶、系統(tǒng)分析人員、系統(tǒng)設(shè)計人員、領(lǐng)域?qū)＜夷軌?/p>

4、以可視化的方式對問題進(jìn)行探討，減少了大量交流上的障礙，便于對問題達(dá)成共識。 用例圖可視化地表達(dá)了系統(tǒng)的需求，具有直觀、規(guī)范等優(yōu)點，克服了純文字性說明的不足。 用例方法是完全從外部來定義系統(tǒng)功能，它把需求和設(shè)計完全的分離開來。我們不用關(guān)心系統(tǒng)內(nèi)部是如何完成各種功能的，系統(tǒng)對于我們來說就是一個黑箱子。,10,一、 什么叫用例圖,3、用例圖的作用,獲取需求、指導(dǎo)測試、對開發(fā)過程中的其他工作起指導(dǎo)作用。,11,二、用例圖的構(gòu)成要素,用例圖包含3方面內(nèi)容： 用例圖中可以包含注釋、約束,參與者（Actor） 用例（Use Case） 關(guān)系： 關(guān)聯(lián)（Association） 泛化（Generalizatio

5、n） 包含（Include） 擴(kuò)展（Extend）,12,二、用例圖的構(gòu)成要素,參與者,參與者是系統(tǒng)外部的一個實體，以某種方式參與用例的執(zhí)行過程。是為了完成一個事件與系統(tǒng)進(jìn)行交互的實體，是與系統(tǒng)交互作用的外部用戶、進(jìn)程或其他系統(tǒng)的理想化概念。 在UML中，參與者用名字寫在下面的人形圖標(biāo)表示。,13,二、用例圖的構(gòu)成要素,參與者由它們參與用例時所擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧珌肀硎尽?14,二、用例圖的構(gòu)成要素,任何事物 人、外系統(tǒng)、特殊的硬件、時間(到某一時間觸發(fā)某一事件）等,15,參與者的識別,在獲取用例前要先確定系統(tǒng)的參與者，可以根據(jù)以下的一些問題來尋求系統(tǒng)參與者。 （1）使用系統(tǒng)主要功能的人是誰？ （2）需

6、要借助于系統(tǒng)完成日常工作的人是誰？ （3）誰來維護(hù)管理系統(tǒng)保證系統(tǒng)正常工作？ （4）系統(tǒng)控制的硬件有哪些？ （5）系統(tǒng)與哪些其他系統(tǒng)交互？ （6）對本系統(tǒng)產(chǎn)生的結(jié)果感興趣的人或事是哪些？,16,參與者之間的關(guān)系,多個參與者之間可以具有與類之間相同的關(guān)系。 在用例圖中，可以使用泛化關(guān)系來描述多個參與者之間的公共行為。,17,參與者之間的關(guān)系,例如，在圖書館管理系統(tǒng)中，借書者可以泛化成兩類：學(xué)生和老師。 再如，航空售票系統(tǒng)接受客戶預(yù)定機(jī)票，客戶可以進(jìn)行電話預(yù)定和網(wǎng)上預(yù)定，如果不考慮客戶是如何與系統(tǒng)接觸的，可以使用一般角色的參與者，即父類；如果強調(diào)接觸發(fā)生的形式，那么必須使用實際的參與者，即子類。,

7、18,參與者之間的關(guān)系,更具一般的，可以由下圖表示參與者之間的關(guān)系。,19,用例,用例是站在使用者的立場上看到的系統(tǒng)所提供的功能。 用例是系統(tǒng)中的功能 一個用例表示一個功能，集中所有的用例，可完整描述如何使用該系統(tǒng) 可以通過關(guān)聯(lián)線與參與者連接，一個用例至少與一個參與者相關(guān)聯(lián)。 給用例取名字要站在使用者的立場上考慮 可以用系統(tǒng)邊界把用例框起來以區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)外 在UML中，用例用一個橢圓來表示，用例的名字可以寫在橢圓的下方。,20,用例的識別,用例圖對整個系統(tǒng)的建模過程非常重要，在繪制系統(tǒng)用例圖前，有許多工作需要做。 系統(tǒng)分析者必須分析系統(tǒng)的參與者和用例，它們分別描述了“誰來做”和“做什么”這兩個問

8、題。 識別用例最好的方法就是從分析系統(tǒng)的參與者開始，考慮每個參與者是如何使用系統(tǒng)的。使用這種策略的過程中可能會發(fā)現(xiàn)新的參與者。,21,用例的識別,在識別用例的過程中，通過回答以下幾個問題，系統(tǒng)分析者可以獲得幫助。 參與者要從系統(tǒng)中獲得哪種功能？參與者需要做什么？ 參與者需要讀取、產(chǎn)生、刪除、修改或存儲系統(tǒng)中的某種信息嗎？ 系統(tǒng)中發(fā)生的事件要通知參與者嗎？或者參與者需要通知系統(tǒng)某事件嗎？這些事件（功能）能干什么？ 用系統(tǒng)的新功能處理參與者的日常工作是簡化了，還是提高了工作效率？,22,用例的識別,還有一些與當(dāng)前參與者的日常工作無關(guān)的問題，也能幫助發(fā)現(xiàn)用例 系統(tǒng)需要的輸入、輸出是什么信息？這些信息

9、是從哪里來到哪里去？ 系統(tǒng)當(dāng)前的這種實現(xiàn)方法要解決什么問題（也許用自動系統(tǒng)代替手工操作）？,23,用例之間的各種關(guān)系,用例圖中，除了參與者與用例之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系外，參與者和參與者之間可以有泛化關(guān)系，用例和用例之間有泛化關(guān)系、包含關(guān)系和擴(kuò)展關(guān)系。 1.關(guān)聯(lián)關(guān)系 參與者與用例之間通常用關(guān)聯(lián)關(guān)系來描述。每個參與者可以參與一個或多個用例。 參與者與用例之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系使用帶箭頭或者不帶箭頭的實現(xiàn)表示。,24,用例之間的各種關(guān)系,2.泛化關(guān)系 如果系統(tǒng)中一個或多個用例是某個一般用例的特殊化時，就需要使用用例的泛化關(guān)系。 在UML中，用例泛化與其他泛化關(guān)系的表示法相同，用一個三角箭頭從子用例指向父用例。,25

10、,用例之間的各種關(guān)系,2.泛化關(guān)系 如果系統(tǒng)中一個或多個用例是某個一般用例的特殊化時，就需要使用用例的泛化關(guān)系。 在UML中，用例泛化與其他泛化關(guān)系的表示法相同，用一個三角箭頭從子用例指向父用例。,26,用例之間的各種關(guān)系,3.包含關(guān)系 包含關(guān)系描述的是一個用例需要某種功能，而該功能被另外一個用例定義，那么在用例的執(zhí)行過程中，就可以調(diào)用已經(jīng)定義好的用例。 在UML中，用例之間的包含關(guān)系含有關(guān)鍵字的帶有箭頭的虛線表示。,27,3.包含關(guān)系,28,3.包含關(guān)系,29,3.包含關(guān)系,30,3.包含關(guān)系,使用場合 如果兩個以上用例有大量一致的功能，則可以將這個功能分解到另一個用例中，其他用例可以和這個

11、用例建立包含關(guān)系（如之前介紹的飲料自動售貨機(jī)）。 一個用例的功能太多時，可以使用包含關(guān)系建立若干個更小的用例。（如學(xué)生管理系統(tǒng)）,意義 有助于將來實現(xiàn)系統(tǒng)時，確定哪些功能可以重用，在編寫代碼時就可以實現(xiàn)代碼的重用，縮短開發(fā)周期。 注意：執(zhí)行基用例時，每次都必須調(diào)用被包含用例。,31,包含關(guān)系誤用,32,用例之間的各種關(guān)系,4.擴(kuò)展關(guān)系,擴(kuò)展關(guān)系是一個用例被定義為基礎(chǔ)用例的增量擴(kuò)展，通過擴(kuò)展關(guān)系把新的行為插入到已有用例中。擴(kuò)展關(guān)系中，擴(kuò)展用例是基礎(chǔ)用例的一個相對獨立并且可選的用例。 在UML中，擴(kuò)展關(guān)系用虛線箭頭加表示，箭頭指向基礎(chǔ)用例，即被擴(kuò)展的用例,33,4.擴(kuò)展關(guān)系,34,4.擴(kuò)展關(guān)系,課

12、表查詢系統(tǒng),35,4.擴(kuò)展關(guān)系,使用場合 對擴(kuò)展用例的限制規(guī)則：將一些常規(guī)的動作放在一個基本用例中，將可選的或只在特定條件下才執(zhí)行的動作放在它的擴(kuò)展用例中。,36,擴(kuò)展關(guān)系誤用,37,實例分析：棋牌館管理系統(tǒng),38,實例分析：網(wǎng)上書店,39,用例粒度,用例的粒度指的是用例所包含的系統(tǒng)服務(wù)或功能單元的多少。 用例的粒度越大，用例包含的功能越多，反之則包含的功能越少。,40,用例粒度,比較下列兩圖用例的粒度,41,用例粒度,如果用例的粒度很小，得到的用例數(shù)就會太多。反之，如果用例的粒度很大，那么得到的用例數(shù)就會很少。 如果用例數(shù)目過多會造成用例模型過大和引入設(shè)計困難大大提高。如果用例數(shù)目過少會造成

13、用例的粒度太大，不便于進(jìn)一步的充分分析,42,用例粒度,錯誤一：把步驟當(dāng)用例,身份驗證,43,用例粒度,錯誤二：把系統(tǒng)活動當(dāng)用例,44,用例規(guī)約,用例圖只是在總體上大致描述了系統(tǒng)所提供的各種服務(wù)，讓用戶對系統(tǒng)有一個總體的認(rèn)識。但對于每一個用例還需要有詳細(xì)的描述信息，以便讓其他人對于整個系統(tǒng)有一個更加詳細(xì)地了解，這些信息包含在用例規(guī)約之中。 用例模型指的也不僅僅是用例圖，而是由用例圖和用例的詳細(xì)描述用例規(guī)約所組成的。,用例圖是骨架，而用例規(guī)約則是其內(nèi)在的肉,45,用例規(guī)約,用例規(guī)約包含以下內(nèi)容： 1 簡要說明:對用例作用和目的的簡要描述。 2 事件流:事件流包括基本流和備選流。基本流描述的是用例

14、的基本流程，是指用例“正?！边\行時的場景。 3 用例場景:同一個用例在實際執(zhí)行的時候會有很多不同的情況發(fā)生，稱之為用例場景，也可以說用例場景就是用例的實例。 4 特殊需求: 特殊需求指的是一個用例的非功能性需求和設(shè)計約束。特殊需求通常是非功能性需求，包括可靠性、性能、可用性和可擴(kuò)展性等。例如法律或法規(guī)方面的需求、應(yīng)用程序標(biāo)準(zhǔn)和所構(gòu)建系統(tǒng)的質(zhì)量屬性等。 5 前置條件: 執(zhí)行用例之前系統(tǒng)必須所處的狀態(tài)。例如，前置條件是要求用戶有訪問的權(quán)限或是要求某個用例必須已經(jīng)執(zhí)行完。 6 后置條件:用例執(zhí)行完畢后系統(tǒng)可能處于的一組狀態(tài)。例如，要求在某個用例執(zhí)行完后，必須執(zhí)行另一個用例。,46,事件流,說明用例如

15、何開始和結(jié)束。只說明屬于該用例的事件，而不是發(fā)生在其他用例中或系統(tǒng)外部的事件。 避免不明確的術(shù)語，如“例如”、“等等”和“信息”,47,事件流,在事件流里要對事件流進(jìn)行結(jié)構(gòu)化說明 基本事件流 描述每個情節(jié)的行為者:目標(biāo)語句對的順序 假設(shè)之前的每一步都是成功的 備選事件流 異常情況,48,特殊需求,非功能需求(URPS) 可用性（Usability） 可靠性（Reliability） 性能（Performance） 可支持性（Supportability） 設(shè)計約束 用Oracle數(shù)據(jù)庫平臺，用PB開發(fā) 軟件必須符合ISO標(biāo)準(zhǔn) 本質(zhì)上不是需求，只是從商業(yè)、行政、技術(shù)上的約束,49,用例規(guī)約實例,

16、50,用例規(guī)約實例,51,用例規(guī)約實例,52,實例1-企業(yè)進(jìn)、銷、存管理系統(tǒng),1、需求分析,“企業(yè)進(jìn)、存、銷管理系統(tǒng)” 功能性需求包括以下內(nèi)容： （1）采購員根據(jù)生產(chǎn)原料的使用情況判斷采購用品，對需要訂購產(chǎn)品信息統(tǒng)計訂貨的，并制作產(chǎn)品訂單。最后根據(jù)訂單進(jìn)行采購活動。,53,實例1-企業(yè)進(jìn)、銷、存管理系統(tǒng),（2）倉庫管理員負(fù)責(zé)產(chǎn)品的庫存管理。 包括產(chǎn)品入庫管理、處理盤點信息、處理報損產(chǎn)品信息和一些信息的設(shè)置。這些設(shè)置信息，包括：供應(yīng)商信息、產(chǎn)品信息。 倉庫管理員每天對產(chǎn)品進(jìn)行一次盤點，當(dāng)發(fā)現(xiàn)庫存產(chǎn)品有損壞時，及時處理報損信息。當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)后，將產(chǎn)品進(jìn)行入庫。當(dāng)產(chǎn)品銷售后時，產(chǎn)品進(jìn)行出庫處理。,54

17、,實例1-企業(yè)進(jìn)、銷、存管理系統(tǒng),（3）統(tǒng)計人員負(fù)責(zé)統(tǒng)計分析管理，包括：查詢產(chǎn)品信息、查詢銷售信息、查詢供應(yīng)商信息、查詢?nèi)必浶畔ⅰ⒉樵儓蟊硇畔?，并制作報表。統(tǒng)計分析員使用系統(tǒng)的統(tǒng)計分析功能，了解產(chǎn)品信息、銷售信息、供應(yīng)商信息、庫存信息。,55,實例1-企業(yè)進(jìn)、銷、存管理系統(tǒng),（4）在銷售員為客戶提供售貨服務(wù)時，接受客戶購買產(chǎn)品，根據(jù)系統(tǒng)的定價計算出產(chǎn)品的總價，客戶付款，系統(tǒng)自動保存客戶購買記錄。,56,實例1-企業(yè)進(jìn)、銷、存管理系統(tǒng),（5）系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)本系統(tǒng)的系統(tǒng)維護(hù)。系統(tǒng)管理員負(fù)責(zé)員工信息管理、供貨商信息管理以及系統(tǒng)維護(hù)等。每種管理者都通過自己的用戶名稱和密碼登錄到各自的管理系統(tǒng)中。,57

18、,（1）銷售員：為客戶客提供銷售產(chǎn)品的服務(wù)。 （2）倉庫管理員：負(fù)責(zé)庫存產(chǎn)品的管理活動。 （3）采購員：負(fù)責(zé)企業(yè)生產(chǎn)原料的訂購。 （4）會計：負(fù)責(zé)企業(yè)經(jīng)營狀況的統(tǒng)計。 （5）系統(tǒng)管理員：負(fù)責(zé)企業(yè)員工信息管理、供應(yīng)商信息管理以及系統(tǒng)維護(hù)等。,2、識別參與者,58,3、構(gòu)建用例模型,（1）銷售員能夠通過該系統(tǒng)進(jìn)行銷售商品活動。首先登錄系統(tǒng)，驗證身份成功后，獲取商品信息，然后將銷售信息更新，最后對客戶進(jìn)行商品銷售。,銷售員用例圖,59,3、構(gòu)建用例模型,（2）倉庫管理員能夠通過該系統(tǒng)進(jìn)行如下活動： 處理盤點：每天需要對庫存產(chǎn)品信息進(jìn)行盤點。 產(chǎn)品入庫：當(dāng)產(chǎn)品生產(chǎn)后，將產(chǎn)品進(jìn)行入庫。 產(chǎn)品出庫：當(dāng)產(chǎn)品

19、銷售發(fā)貨后，進(jìn)行出庫處理。 管理設(shè)置：倉庫管理員負(fù)責(zé)供應(yīng)商信息、產(chǎn)品基本信息的管理設(shè)置。,倉庫管理員用例圖,60,3、構(gòu)建用例模型,（3）采購員能夠通過該系統(tǒng)進(jìn)行訂貨管理活動。采購員首先根據(jù)經(jīng)營情況統(tǒng)計所缺的生產(chǎn)資料，根據(jù)需要制定出訂單。,采購員用例圖,61,3、構(gòu)建用例模型,（4）會計負(fù)責(zé)產(chǎn)品的統(tǒng)計分析管理，它能夠通過該系統(tǒng)進(jìn)行如下活動： 查詢基本信息。會計能夠查詢產(chǎn)品的基本信息，根據(jù)產(chǎn)品的基本信息，制定出相應(yīng)的方案。 查詢銷售信息。會計根據(jù)銷售情況匯總后交銷售部制定合理的銷售方案。 查詢供應(yīng)商信息。會計能夠查詢供應(yīng)商信息。 查詢?nèi)必浶畔?。會計能夠查詢?nèi)必浶畔ⅰ?查詢報損信息。會計能夠查詢報

20、損信息。,會計用例圖,62,3、構(gòu)建用例模型,（5）系統(tǒng)管理員能夠通過該系統(tǒng)進(jìn)行如下活動： 維護(hù)員工信息。系統(tǒng)管理員能夠維護(hù)企業(yè)員工的信息，如添加員工、刪除員工和修改員工信息等。 維護(hù)供應(yīng)商信息。系統(tǒng)管理員能夠維護(hù)供應(yīng)商的信息，如添加供應(yīng)商、刪除供應(yīng)商和修改供應(yīng)商信息等。 系統(tǒng)設(shè)置。系統(tǒng)管理員能夠根據(jù)一些需要進(jìn)行必要的系統(tǒng)設(shè)置。,系統(tǒng)管理員用例圖,63,實例2-學(xué)生信息管理系統(tǒng),在每個新學(xué)年開始的時候都會有新生入學(xué)。這時： 管理人員可以通過系統(tǒng)將這些新生的學(xué)籍、年齡、家庭住址、性別、學(xué)生證號、身份證號等基本信息存入數(shù)據(jù)庫。 在日常的管理中： 系統(tǒng)管理員還可以對所有學(xué)生的基本信息進(jìn)行查詢、修改、刪除等操作。 校領(lǐng)導(dǎo)可以查詢、修改全校學(xué)生的基本信息 教師查詢、修改自己班里學(xué)生的基本信息。 學(xué)校的領(lǐng)導(dǎo)可以通過本系統(tǒng)了解每個班的任課教師、輔導(dǎo)員、學(xué)生、專業(yè)等班級基本信息。,64,實例2-學(xué)生信息管理系統(tǒng),系統(tǒng)管理員可以進(jìn)行查詢班級基本信息、添加新班級、修改班級信息、刪除班級等操作。 考試結(jié)束后，教師可以錄入學(xué)生成績，還可以對成績進(jìn)行修