需求工程与软件产品线若干关键技术研究

摘要

软件产品线工程是实现大规模软件复用的系统化方法之一，软件产品线工程包含领域工程和应用工程，需求工程是领域分析的第一个阶段，也是很重要的阶段之一。领域需求是软件复用的基础和领域分析的产物，软件产品线通过分析领域需求的共性和可变性来生成一个领域可复用的核心资产，因而领域需求是软件产品线工程中非常重要的角色。 本文的研究主要针对基于领域的需求工程对软件产品线开发的影响，着重在领域需求获取和分析方法、需求之间依赖关系的分析和管理、需求依赖对产品线核心资产一架构一的影响、软件产品线的可变性的建模和管理、以及产品线需求可追溯性管理，从而将领域需求对软件产品线各个阶段的影响联系起来，使领域需求在产品线中得到很好的体现并有效地指导产品线的开发。 本文首先提出了一种基于本体的领域需求获取和分析的方法。该方法采用主观分解方法把复杂的问题领域分解成多个子问题领域；使用自顶向下的求精方法将每个子问题领域分解为原需求，并用本体定义来描述原需求。解决了领域描述的共性、可变性以及质量属性问题，引入了推理逻辑来检测需求的完整性和一致性。 领域需求之间的依赖关系对软件产品线的所有开发过程都有很大的影响，本文针对面向特征的产品线需求依赖局限于问题域以及领域建模局限于需求依赖建模上的问题，从面向特征的角度对领域需求依赖进行管理。定义了一种特征依赖的分类方法；采用基于有向图的方法来分析领域需求依赖，以达到对产品线中产品的有效配置。本方法用了一种简单的有向图，并用一个有效的算法得到一个产品的需求闭包集合。 在上述定义的特征依赖的分类方法基础上，然后提出了从领域需求到特征，以及从特征到产品线体系结构的映射规则，以减少产品线中核心资产的不一致性并增加产品线的复用程度；同时验证了基于这些映射规则，产品线核心资产之间的一致性继承需求之间的一致性。本方法支持从领域需求方便地产生产品线体系结构，并保持产品线核心资产之间的一致性和领域需求之间的一致性。 本文对软件产品线的可变性进行了研究，文中给出了一个可变性元模型，并给出了在该模型下的可变性管理技术，采用了一个分离的可变性模型和产品线其他产物之间的依赖关系来保证可变性在所有阶段和其他产物之间的一致性。 然后文章给出一个需求跟踪模型以及正向、逆向需求跟踪算法来管理产品线上各个阶段的需求实现情况及需求变更。 为了体现相关关键技术的实用性，在文中，均结合了实例“现货和期货电子交易系统”来分析和设计。 最后文章对全文进行了总结，并指明了进一步的发展方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究现状和问题

1.3本文主要工作

1.4本文篇章结构

第二章相关研究综述

2.1软件产品线工程研究概述

2.1.1使用软件产品线工程的动机

2.1.2软件产品线的方法

2.1.3软件产品线的过程

2.2领域工程研究概述

2.2.1领域工程过程

2.3需求工程研究概述

2.3.1需求工程过程

2.4小结

第三章研究方法和相关理论基础

3.1基于领域的需求工程

3.1.1共性分析

3.1.2可变性分析

3.1.3小结

3.2本体的定义和开发工具

3.2.1本体的定义

3.2.2技术与方法

3.2.3本体的开发工具

第四章基于本体的领域需求获取与分析

4.1概述

4.2相关工作

4.3领域需求元模型

4.4领域需求获取和求精

4.5领域需求分析

4.5.1需求完整性的检测

4.5.2需求一致性的检测

4.6实例

4.6.1现货和期货电子交易领域的需求求精和描述

4.6.2现货和期货电子交易领域的需求分析

4.7小结

第五章面向特征的产品线需求依赖管理

5.1概述

5.2相关工作

5.3特征依赖分类

5.3.1特征可变性

5.3.2特征依赖

5.4管理特征依赖

5.4.1特征依赖模型

5.4.2管理特征依赖

5.4.3特征依赖的验证

5.5实例研究

5.6小结

第六章面向特征的从领域需求到产品线体系结构的映射

6.1引言

6.2相关工作

6.3特征依赖分类

6.3.1特征可变性

6.3.2特征依赖

6.4映射规则以及形式化表示

6.4.1产品、需求、特征、核心资产以及选择约束的形式化表示

6.4.2从需求到特征的映射规则

6.4.3从特征到产品线核心资产的映射规则

6.5验证核心资产之间的一致性继承领域需求之间的一致性

6.5.1验证特征之间的一致性继承需求之间的一致性

6.5.2验证核心资产之间的一致性继承特征之间的一致性

6.6实例：现货交易产品线

6.7小结

第七章面向特征的软件产品线的可变性管理

7.1引言

7.2相关工作

7.3产品线的可变性

7.3.1可变性

7.3.2可变性的分类

7.3.3产品线不同阶段的可变性

7.4产品线的可变性元模型

7.5管理产品线的可变性

7.5.1需求阶段可变性的管理

7.5.2设计阶段可变性的管理

7.5.3实现阶段可变性的管理

7.5.4测试阶段可变性的管理

7.6小结

第八章面向特征的产品线需求可追溯性管理

8.1引言

8.2相关工作

8.3需求跟踪模型

8.4需求跟踪管理

8.4.1正向需求跟踪

8.4.2逆向需求跟踪

8.5结论

第九章总结与展望

9.1主要内容回顾

9.2本文主要贡献

9.3下一步的工作

参考文献

致谢

攻读博士学位期间发表论文情况