2. 面向对象的需求工程方法

　　目前，作为解决软件危机的一个非常好的对策，是采用面向对象（OO）的技术。面向对象的开发方法强调从问题域的概念到软件程序和界面的直接映射。事实上，把客观世界看成许多对象更接近人类的自然思维方式，而且对象相对稳定。软件需求的变动往往是功能的变动，而功能的执行者——对象一般不会有大的变化。这便是OO技术产生与发展的根源。另外，OO技术支持信息隐蔽、数据抽象与封装，使得软件的开发、修改和维护易于进行。

　　面向对象的方法已应用到软件生命周期的各个阶段，而且OO技术自然地支持快速原型法和快速应用开发。对需求工程而言，由于人类自然地趋向于用“对象”的观点或方法来认识问题和描述问题，所以用基于对象的概念模型来建立问题域模型成为需求分析员和用户交流的有效手段。面向对象的需求分析的基本步骤如下：

　　（1）与用户广泛接触，收集和查看相关资料，对问题域有一个大致的了解。在此基础上，提炼和标识对象。（2） 描述对象（类）的属性。（3）描述对象之间的关系，如整体关系和从属关系等。（4）描述问题域的“剧情”，即描述问题域中完成每个任务需要的对象间的协作关系。

　　以上四个步骤不是孤立进行，而是相互联系的。通过这四个步骤的反复执行，就可以建立一个基于对象的问题域模型。

　　Booch是面向方法最早的倡导者之一，他提出了面向对象的软件工程的概念。1991年，他将以前面向Ada的工作扩展到整个面向对象的设计领域，Booch的方法比较适合于系统的设计和构造。

　　Rumbaugh等人提出了面向对象的建模技术（OMT），采用面向对象的概念，引入各种独立于语言的表示符。这种方法用对象模型、动态模型、功能模型和实例模型共同完成对系统的建模。所定义的概念和符号可用于软件开发的分析、设计和实现的全过程。开发人员无须在开发过程的不同阶段进行概念和符号的转换。特别适用于分析和描述以数据为中心的信息系统。

　　Coad和Yourdon采用5个步骤来确定一个多层的OO模型，5个步骤分别对应模型的5个层次。即：（1）找出类和对象——类和对象层；（2）定义属性——属性层（3）识别结构与关系——结构层；（4）确定主题——主题层；（5）定义服务——服务层。

　　它是最早的面向对象的分析与设计方法之一，该方法简单易学，适合于面向对象的初学者使用，但由于该方法在处理能力方面的局限，目前已很少使用。

　　Jacobson于1994年提出了OOSE的方法，其最大特点是面向用例（Use-Case），并在Use Case的描述中引入了外部角色的概念。Use Case成为分析模型的基础，用交互图对Use Case进一步描述后就形成设计的模型。Use Case是精确描述需求的关键，它贯穿于整个开发过程，包括对系统的测试和验证。OOSE比较适合于支持商业工程的需求分析，Use Case同时也很好地驱动了测试阶段的测试工作。

　　3. 面向对象的建模

　　面向对象的建模是一种新的设计思想，一种关于计算和信息结构化的新思维。面向对象的建模，把系统看作是相互协作的对象，这些对象是结构和行为的封装，都属于某个类，那些类具有某种层次化的结构。系统的所有功能通过对象之间相互发送消息来获得。面向对象的建模可以视为是一个包含以下元素的概念框架：抽象、封装、模块化、层次、分类、并行、稳定、可重用和可扩展。面向对象的建模思想的出现是面向过程和严格数据驱动的软件开发方法的渐进演变结果。

　　（1）UML——Unified Modeling Languge

　　面向对象的分析与设计方法，在80年代末至90年代中发展到一个高潮。但是，诸多流派在思想和术语上有很多不同的提法，在术语、概念上的运用也各不相同，统一是继续发展的必然趋势。需要一种统一的符号来描述面向对象的分析和设计活动，UML应运而生。它不仅统一了Booch、Rumbaugh和Jacobson的表示方法，而且有进一步的发展，最终成为大众所共同接受的标准建模语言。UML是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。它融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。不仅支持面向对象的分析与设计，还支持从需求分析开始的软件开发全过程。

　　UML是面向对象技术发展的重要成果。获得科技界、工业界和应用界的广泛支持，截止1996年底的统计，已有700多家公司表示支持采用UML作为建模语言，稳占面向对象技术市场的85%，成为可视化建模语言事实上的工业标准。1997年，OMG采纳UML1.1作为基于面向对象技术的标准建模语言。UML代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有巨大的市场前景，也具有重大的经济价值和国防价值。

　　（2）可视化的建模工具——ROSE

　　ROSE是Rational 公司开发的一种CASE工具。它用UML语言支持软件开发的大部分过程的建模。在ROSE中，只要你用UML描述了软件的各个部分，也就是为软件建立了一个面向对象的模型， ROSE就可以自动生成应用系统需要的大部分源代码。而且，基于此整个系统具有OO的诸多优点——如模型稳定性、重用性等等，降低了软件维护和升级的成本。

　　（3）UML对用户驱动需求工程的支持

　　OO思想曾经遭受一些人的批评。理由是用户关心和理解的只是系统的功能，他不可能去学习OO模型，所以虽然OO建模缩小了分析设计和编码的鸿沟，但却拉大了和用户的距离。幸运的是，Use Case的出现，使这一情况得到了大大的改观。在UML中，用OO建模的第一步是Use Case 的分析，Use Case体现了系统的功能单元。系统的外部人员或其它系统通过和Use Case 交换消息来了解和使用系统的功能，弥补了OO建模和用户之间的距离。UML以对象图描述任何类型的系统，具有很宽的应用领域，可以对任何具有静态结构和动态行为的领域建模。UML还适用于从需求规格说明到系统测试的不同阶段。在需求分析阶段，用Use Case捕捉用户需求并建模，描述与系统有关的外部角色及其对系统的功能要求。分析阶段主要关心问题域中的主要概念和机制，并用UML类图来描述对象和类，用UML动态模型描述类之间的协作关系。UML模型同时还是测试阶段的依据。不同的测试小组使用不同的UML图作为测试依据：单元测试使用类图和类规格说明；集成测试使用部件图和协作图；系统测试使用Use Case图。

　　所以，UML适用于以面向对象的技术来描述任何类型的系统。而且适用于系统开发的不同阶段。UML的功能和UDRE的基本思想不谋而合。可以应用于任何领域，其实现机制又极大地缩短了用户的距离，易于被用户掌握和接受。UML使用户不仅可以有效地参与需求定义，还能在建模过程中参与部分的设计、实现和测试，从而有效地进行需求验证。使用户在需求的定义、决策、验证和管理，乃至整个软件开发过程中，充分发挥其主导作用。

　　小结：需求工程的发展，使人们认识到，只有最终用户的直接参与并发挥主导作用，才能真正解决问题空间与求解空间的一致性问题，消除计算机领域和应用领域之间的鸿沟，并自动适应系统需求的不断变化。针对传统分析方式的弊端，一种新的被称为“用户主导、面向领域的需求分析方法”被提了出来。需求工程研究现状中一个明显的不足是研究理论与实践的脱节，理论解决方案通常是在对实际问题简化的基础上得到的。要获得需求突破，改善需求工程的开发质量和效率，需要探索一条有效的解决途径，缩小理论与应用之间的距离，使开发出来的系统和模型切实满足应用领域的需要。目前我们正在尝试研制一种有实用价值的面向某一行业领域的用户主导式的应用软件辅助开发工具及原型系统，建立面向领域的用户框架，继续完善用户驱动的需求分析理论和方法，推动用户工程理论的形成。