基于用戶場景的需求引出及其行為建模技術研究.pdf

1、隨著軟件工程學科的發(fā)展，需求工程日益得到人們的重視。需求分析作為軟件生命周期極為重要的一個環(huán)節(jié)，關系到軟件工程項目的成功與否，并且在很大程度上決定了軟件產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，如何有效地捕獲用戶的真正需求已經(jīng)成為軟件工程學科研究的重點。場景被認為是引出、文檔化和驗證需求的較為有效的工具，其支持非形式化、敘述性和具體化的描述，關注用戶與軟件環(huán)境交互的動態(tài)特性，因而參與需求分析過程的實踐者和用戶都能很容易地使用場景來表達其對需求的理解，以達到最佳

2、的交互狀態(tài)，從而更好地獲取用戶需求。這樣，通過讓用戶真正地參與到需求分析的過程中，可以更好地將應用領域問題映射到計算機領域，并且在需求獲取的迭代過程中可以自動地適應系統(tǒng)需求的不斷變化，避免了由于需求變更而導致的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的改變，同時也能及時添加新的需求或修改已有的不符合用戶實際需要的場景，有利于保證應用軟件開發(fā)的正確性及完整性。 由于在開始階段得到的是對場景的非形式化描述，而作為工程目標的軟件系統(tǒng)是由程序及其運行環(huán)境組成，二者

3、不僅從內(nèi)容到形式都存在巨大的差別。為此，需要在它們之間建立起映射，使得程序能夠正確建模用戶的需求。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化方法將軟件系統(tǒng)視為數(shù)據(jù)加工的過程，其利用功能分解的辦法將系統(tǒng)分為不同的功能模塊，每個模塊進行一個子加工。雖然結(jié)構(gòu)化方法曾經(jīng)是軟件工程實踐中的主流技術，并且至今仍具有重要的影響，但是隨著現(xiàn)代軟件系統(tǒng)日趨復雜，各組件之間具有的 各種動態(tài)交互關系以及需求的不斷演化，使結(jié)構(gòu)化方法愈發(fā)難以勝任。因此，如何歸納出系統(tǒng)的功能以及各個組

4、件和外部參與者之間的交互就成為工程實踐的中心任務。如果能夠據(jù)此合成出系統(tǒng)的狀態(tài)模型并生成代碼框架，將有助于提高軟件質(zhì)量及降低成本。對于傳統(tǒng)的分析方法來說，需要運用非形式化的手段，發(fā)揮創(chuàng)造型思維來分析用戶的需求。在這個過程中，對于不同用戶和分析人員，由于各自不同的工作領域和思維模式，他們之間存在著交流上的障礙，造成得到的需求難以正確和完整。如何與用戶交流以得到其真正需求也成為一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)以上構(gòu)思，首先由用戶提交目標系統(tǒng)的初始期望場景

5、集和例外場景集；然后生成全局系統(tǒng)的狀態(tài)圖，在此過程中不斷檢驗出隱含的期望場景和例外場景，并輔助狀態(tài)圖的合成，最終完成從用戶提交的場景描述到利用形式化方法建立需求模型的過程。在這個過程中介紹了目前流行的形式化建模方法的基本概念，并著重描述了本文實例中所用到自動機理論及相關技術。 為了研究從場景需求規(guī)約得到系統(tǒng)功能規(guī)約的步驟，本文將通過建模一個手機短信服務系統(tǒng)來闡述基于MSC(Message Sequence Chart)--場景的

6、需求引出過程。為了得到形式化的功能規(guī)約，需要由用戶輸入的場景合成出前綴樹識別器(prefix Tree．Acceptor)，即根據(jù)對場景的描述畫出MSC，遍歷MSC的消息得到若干個事件序列的集合，然后將多個事件序列在具有共同前綴的地方連接起來。由于前綴樹識別器是直接根據(jù)用戶場景的事件序列轉(zhuǎn)換而來的，沒有很好地揭示若干事件和狀態(tài)之間的本質(zhì)聯(lián)系，并且包含大量的冗余狀態(tài)，所以需要對這些狀態(tài)進行合并。 合并狀態(tài)后的系統(tǒng)可能接受更多的事件

7、序列，然后將這些新產(chǎn)生的序列提交給用戶判斷：目標系統(tǒng)中能否出現(xiàn)這樣的事件序列，并根據(jù)得到的回答來輔助合并的過程。這個過程類似一個具有負反饋能力的抽象機器，它的控制部件是合并狀態(tài)的算法，反饋部件是最終用戶，系統(tǒng)輸入是初始場景集，系統(tǒng)輸出是完成狀態(tài)合并的自動機模型，反饋輸入是合并后新接收的事件序列，反饋輸出的是最終用戶對這個事件序列所作的判斷。如果系統(tǒng)合并過多(或過少)的狀態(tài)，通過反饋就會抑制這個過多(或過少)的合并，使得生成的自動機平穩(wěn)、