第10章 面向软件行为和视点的需求建模与检测方法

1第10章面向软件行为和视点的需求建模与检测方法第10章面向软件行为和视点的需求建模与检测方法目的（1）试图将理论研究与实际应用能较好的结合；（2）将需求分析与需求验证阶段的活动通过一个实际的方法给予有机地结合；（3）在综合和分析现有需求建模方法的基础上研究新的需求建模方法。2023/2/42第10章面向软件行为和视点的需求建模与检测方法10.1基本原理10.2视点表示模型和视点管理10.3需求模型的具体构建方法10.4需求模型的检测方法10.5基于行为模型的需求可视化10.6需求建模方法的特点10.7进一步的研究2023/2/4310.1基本原理复杂系统:是一个抽象概念，通常指规模大且内部逻辑关系复杂、涉及相关人员较多的软件系统。

特点：相关的问题域复杂利用分解策略；涉及人员较多根据不同用户建立相应视点。

需求建模方法应提供的内容：使用该方法的步骤从自然语言逐步过渡到行为模型；描述问题的手段视点表示模型和行为描述语言（BDL)。2023/2/4410.1基本原理软件的行为:指主体施用一个服务、操作或动作于客体。为什么研究软件行为软件行为的正确与否决定了软件能否满足用户需求软件特性如可信特性也是通过软件行为来验证的可以从自然语言抽取和描述与软件行为相关的细节2023/2/4510.1基本原理研究软件行为的方法（4个如何）（1）如何根据自然语言描述的需求，建立相应场景信息；（2）如何根据场景信息抽取与行为相关的信息，并利用行为描述语言建立行为表达式；（3）如何建立行为描述语言的语义模型，为检验复杂系统的各种特性奠定基础；（4）如何利用模型检验方法和技术检测复杂系统的一些特性。2023/2/4610.1基本原理基本概念（1）视点一个观察者（视点源）根据其关注点和某个问题域而提出的需求信息的集合构成一个视点。（2）视点模板视点模板是视点信息的存放形式，并由一些信息槽构成。每个信息槽记录了视点某方面的信息。2023/2/4710.1基本原理（3）视点间关系视点间关系是指两个视点之间在问题域或者需求信息方面的联系。

重叠关系：指两个视点的视点源的观察领域存在一定程度的重合，其包括两种情况：部分重合和完全重合。

顺序关系：指两个视点在行为方面存在着先后关系，如两个视点间存在着传递信息的行为等。

无关系：指两个视点在观察领域上不存在重合，并且不具备行为上的先后关系，如两个并行的视点等。当且仅当两个视点是重叠关系或者顺序关系时，它们具备依赖关系。2023/2/4810.1基本原理（4）软件行为软件的行为是指软件运行时作为主体，依照自身的功能对客体的施用、操作或动作的过程，或主体施用一个服务、操作或动作于客体。软件的行为由行为主体和客体、操作或动作、行为输入/出和行为属性等组成。（5）行为主体行为主体可以是用户或者问题域中的实体或概念。行为主体可以是复合主体，即一个行为可以有多个主体，且行为的主体必须是确定的。（6）行为客体即行为的受体，通常指人或问题域中的实体或概念等。行为客体可以是复合客体，并且也可以是未确定的。2023/2/4910.1基本原理（7）行为的分类:目标行为：为实现目标需求而施行的行为。功能行为：直接面向功能需求的行为。目标行为可以分解成一系列的功能行为，目标是通过这些功能行为达到的。复合行为：由功能行为分解出的行为，且功能行为也可视为复合行为。每个功能行为可分解为一系列的复合行为，功能是由这些复合行为完成的。每个复合行为还可进一步分解为原子行为。原子行为：不能再被分解的行为，具体为某个动作或操作。2023/2/41010.1基本原理（8）场景:（见第3.7节的介绍）此处场景是指软件系统在某一执行期间内按顺序出现的一系列行为。场景描写的范围并不是固定的，既可以包括系统中发生的全部行为，也可以只包括由某些特定对象的行为。软件需求可被描述成一系列场景，而每个场景则由一个或多个具体的行为所组成。2023/2/41110.1基本原理（9）行为描述语言用于描述软件系统行为的语言（10）行为的操作语义行为的操作语义是行为描述语言的语义模型，其又分为静态操作语义（用于定义行为表达式）和动态操作语义。动态操作语义是以动作作为对象来研究在给定环境中行为状态的变化。2023/2/41210.1基本原理2023/2/413基于软件行为和视点的需求建模方法10.2视点表示模型和视点管理视点表示模型2023/2/41410.2视点表示模型和视点管理划分问题域的具体步骤（1）开发人员与客户、应用（问题）领域专家等对问题进行交流；（2）确定待开发系统问题域的边界；（3）将系统按照合理的方式划分成多个问题子域；（4）在系统中新建或增添问题子域名。在问题子域名被建立后通常不允许再被修改，否则必须修改所有与该问题子域相关的信息。2023/2/41510.2视点表示模型和视点管理标识视点的具体步骤(对于每个问题域：)（1）分析并确定出该问题子域中存在的需求源即视点源；（2）确定每个视点源对问题子域的关注点；（3）根据关注点创建视点，生成视点模板；（4）填写视点基本信息，如视点标识、视点责任人等；2023/2/41610.2视点表示模型和视点管理视点管理问题域管理术语表及行为表管理视点的创建视点的修改视点的删除视点的查询2023/2/41710.3需求模型的具体构建方法1.描述手段：行为描述语言（BDL:BehaviorDescriptionLanguage）作用：

●主要用于描述复杂系统的行为，以建立视点行为模型和系统行为模型（或需求模型）

●由于系统特性与系统行为密切相关，描述行为有利于检测系统特性2023/2/41810.3需求模型的具体构建方法2023/2/419系统行为模型的结构

系统名：视点ID1的行为模型；

……..

视点IDn的行为模型。

视点行为模型的结构

视点ID：

VPBEGIN[视点内共享数据存储池ID；]

场景ID1的行为模型

……..

场景IDn的行为模型

VPBehID=视点行为表达式

=场景的BehID[场景间关系符场景的BehID]VPEND10.3需求模型的具体构建方法2023/2/420视点行为模型的结构场景ID：

BEGIN

[ABEH：

ABehID：原子行为1.……..ABehID：原子行为n.]BEH：

BehID=场景行为表达式.[BehID=子行为表达式1.]…….[BehID=子行为表达式m.]

END

10.3需求模型的具体构建方法BDL的语法结构定义原子行为假设ABehID为原子行为标识，BehID为行为标识原子行为：5）CALL(场景ID）2023/2/42110.3需求模型的具体构建方法复合行为1）顺序行为：(a)(b)(c)2）确定选择行为3）非确定选择行为2023/2/42210.3需求模型的具体构建方法 4）并行行为2023/2/42310.3需求模型的具体构建方法行为描述语言的动态语义2023/2/42410.3需求模型的具体构建方法2023/2/42510.3需求模型的具体构建方法构建行为模型的具体过程确定系统的所有行为和主体确定有效行为和主体建立行为间的关系建立场景使用行为描述语言描述场景

(1)用BDL描述场景内的原子行为

(2)建立场景内行为之间的关系

(3)建立视点行为模型内场景之间的关系部分异类需求模型2023/2/42610.3需求模型的具体构建方法实例说明（银行自动取款机系统）具体的需求描述见5.4.4节

(1)划分问题域将与该系统相关的问题域划分为三个：ATM，总行，分行

(2)确定系统中所有的原子行为

直接提取动词短语得到行为：○ATM、中央计算机、分行计算机及柜员终端组成的网络系统；○总行拥有多台ATM；○分行负责提供分行计算机和柜员终端；○ATM分别设在全市各主要街道上；。。。。。。2023/2/42710.3需求模型的具体构建方法问题中隐含的行为：○总行由各个分行组成；○分行保管账户；○总行拥有中央计算机；。。。。。。

(3)标识视点假设每个问题子域有一个视点，并分别标识为: ATM视点（VPATM）；

总行视点（VPHeadBank）；

分行视点（VPLocalBank）。2023/2/42810.3需求模型的具体构建方法(4)建立场景

将ATM系统划分为如下4个场景

ATM场景:ATM在显示屏上显示问候信息：顾客将磁卡插入ATM；

ATM读出磁卡上的代码，并检索该卡能否使用；如果磁卡能使用，ATM要求顾客输入密码。

ATM等待密码输入；

………总行的场景:……..分行的场景:……..柜员终端的场景

:……..

2023/2/42910.3需求模型的具体构建方法(5)使用行为描述语言建立行为模型2023/2/430

根据划分出的视点和场景分别建立各视点的行为模型(其中一个视点包含2个场景)。ATM系统的行为模型（ATMSBM）ATM视点

VPATM:://ATM的视点行为模型

VPBEGIN//ATM场景

BEGINABEH //可以在此不写原子行为，而在BEH中写出。

BEHBehATM=ATMdisp1:显示（ATM，屏幕）

OUTTo（屏幕）（提示信息=欢迎使用ATM）.ATMidle1:idle.//ATM等待插入磁卡

Incard:插入（用户，磁卡）.GetCardInfo:读（ATM，磁卡）//ATM读取磁卡信息；

OUTTo（）（卡信息）.ATMdisp2:显示（ATM，屏幕）

OUTTo（屏幕）（提示信息=请输入密码）.。。。。。。10.3需求模型的具体构建方法图形化输入主要功能

以图形的方式输入行为模型，定义原子行为、复合行为、行为表达式；

检查图形文法；

将图形化的行为模型转换为BDL语言描述的行为模型。图形化表示（1）视点表示（2）场景表示（3）行为表示（4）行为间关系表示2023/2/43110.3需求模型的具体构建方法2023/2/432BEHHeadBank//总行场景BEGINABEH//略BEHBEHHeadBank=Hbank1.Hbank2.Hidel.If(响应类型=ATM请求)ThenBehhbank1.ElseBehhbank2.Fi.Returnto.Behhbank1=Hresponse.If(验证请求=正确)ThenHreceive1.Discern.TranRequest1.Else//中央计算机接收ATM传来的事务请求

Hreceive2.TranRequest2.Fi.Behhbank2=If(回答验证请求=正确)Then//中央计算机将验证结果发送到ATM机RecRespon1.Tranresult1.Else//中央计算机将分行答复发送到ATM机

RecRespon2.Tranresult2.Fi.END.实例10.3需求模型的具体构建方法异类视点需求模型的转换实现2023/2/433背景UML状态图状态符号与BDL结构的对应关系转换实现的流程10.4需求模型的检测方法2023/2/4341.监测内容（1）行为表达合法性指一个行为表达式能满足行为描述语言的语法。（2）含输入/出行为的一致性分为视点内的与视点间的含输入/出行为的一致性。（3）行为的完整性指在一个行为模型中行为与行为之间至少存在一条执行路径，即行为间存在可达关系。（4）视点间行为一致性指在一个由多个视点构成的系统行为模型中，如果其中两个视点出现重叠，则对于重叠部分中相同行为的理解和描述应该是相同的。（5）行为有效性表示一个行为模型总能够按照预期的方式运行。这里指的预期的方式就是一组行为踪迹的集合，也可以用时序逻辑公式表示。

10.4需求模型的检测方法2023/2/435模型检测的基本思想10.4需求模型的检测方法2023/2/436否检查各视点行为模型内的行为表达合法性、含输入/出行为的一致性和行为连续性根据视点的相关关系检测视点行为模型间的一致性合并视点，得到系统行为模型以上检测是否有问题？检测系统行为模型的行为有效性和检测系统的特性等修改需求及行为模型否是需求建模获得需求模型退出检测以上检测是否有问题？修改视点行为模型(V1,V2)是系统行为模型的检测过程10.4需求模型的检测方法3.各检测方法的具体实现行为表达合法性根据行为描述语言的语法，设计等价的LALR(1)文法，利用辅助工具（FLEX,BISON）设计一个语法分析器，检查行为表达式是否满足描述语言的语法。含输入/出行为的行为一致性根据行为表达式构建行为树，然后遍历行为树，搜索相关行为的输入与输出。行为连续性遍历行为树，记录所有可达的行为，然后与行为表达式中定义的行为比较，判断是否有行为不可达。2023/2/43710.4需求模型的检测方法2023/2/438否是确定待检测视点V1和V2及其模型M1，M2获得M1，M2的操作语义模型L（M1）和L（M2）找到V1与V2重叠部分中相同的行为集(V1,V2)分别在L（M1）和L（