内容： 1. 引言 2.总体软件生命周期 3. Rational 过程的各个阶段 4. Rational过程中的活动 5. 生命周期工件 6. Rational过程的例子 7. 结束语 更进一步的读物 术语表 参考资料 关于作者 对本文的评价 订阅: developerWorks 时事通讯 developerWorks 订阅 (订阅CD 和下载) The Rational Edge

Philippe Kruchten （pbk@rational.com）
IBM
2004 年 12 月

本文对 Rational 软件开发过程（Rational Software Development Process）的原理和结构给出了高度的描述, 它具有足够的普遍性，可以在规模与应用领域方面，为各个软件产品和项目量身订做。

1. 引言
本文对 Rational 软件开发过程（Rational Software Development Process）的原理和结构给出了高度的描述，它是：

• 迭代的、增量的开发过程
• 面向对象的开发过程
• 管理和控制的开发过程

它具有足够的普遍性，可以在规模与应用领域方面，为各个软件产品和项目量身订做。

2.总体软件生命周期

2.1 两种视角
Rational 过程可以从两种不同而又密不可分的视角来观察：

• 从管理的视角来看，涉及财务、战略、商业和人文方面
• 从技术的视角来看，涉及质量、工程和设计方法方面

2.2 周期和阶段

从管理的角度，即从业务和经济的角度来看，对应项目的进展，软件的生命周期包含四个主要阶段:

• 起始阶段（Inception）-- 有一个好的想法：详细构想出最终产品的设想和它的业务案例，确定项目的范围 。
• 细化阶段（Elaboration）--计划必要的活动和所需资源，详细确定功能并设计构架 。
• 构建阶段（Construction）-- 构建产品， 发展最初的设想、构架和计划，直到一个可以交付给用户的产品（完成后的设想）完成。
• 移交阶段（Transition）-- 将产品移交用户使用，包括：制造、交付、培训、支持、维护，直到用户满意。

完成这4个阶段称为一个开发周期, 它产生的软件称作第一代（generation）。 除非产品的生命结束， 一个现有产品可以通过重复下一个相同的起始、细化、构建和移交四阶段，各个阶段的侧重点与第一次不同，从而演进为下一代产品。 这个时期我们称之为演进(evolution)。最后伴随着产品经过几个周期的演进，新一代产品也不断被制造出来。

例如，演进周期的启动可能由以下这几项触发：用户建议增强功能、用户环境的改变、重要技术的变更，以及应对竞争的需要。

实际中，周期之间会有轻微重叠：起始阶段和细化阶段可能会在上一个周期的移交阶段未结束时就开始了。

2.3. 迭代
从技术的角度来看，软件开发可以视为一连串的迭代过程，通过这些迭代被开发的软件得以增量演进。 每次迭代都以一个可执行的产品的发布而结束， 该产品可能是完整版本的一个子集，但从工程的或用户的角度来看是有用的。 每次发布都伴随一些支持性工件：版本描述、用户文档和计划等。

一次迭代包括以下活动： 计划、分析、设计、实施和测试。 根据迭代在开发周期中所处位置的不同，这些活动分别占不同的比例。

管理角度和技术角度之间是协调的， 而且各个阶段的结束还和各次迭代的结束保持同步。

换句话说，每个阶段可以分为一次或多次迭代过程。

(注意：本图中每阶段的迭代数目仅为示意)

但是，这两个角度（管理角度和技术角度），不仅仅只是保持同步，它们还具有一些完全相同的里程碑，它们共同贡献出一些随时间演进的产品和工件。 一些工件更多地处于技术方面控制之下，另一些工件更多地处于管理方面的控制之下。见第五节。

这些工件的可用性、工件是否满足所建立的评估标准，是构成里程碑的主要具体元素，比日历牌上的日期提供了多得多的内容。

像周期一样，迭代之间也会有轻微重叠。即第N次迭代的计划和构架在第N-1次迭代还未结束时就开始了。有时候，迭代也会平行进行：一个工作于系统某一部分的小组，可能在某个迭代内没有可交付的工件。

2.4.区别
对于不同的项目而言，每个阶段的侧重点，入口和出口准则，一个开发周期的各个工件，以及各次迭代的数目和长度都会不同。这主要取决于作为过程判别式的的四个主要项目特征。按照影响程度降序排列，它们是：

• 业务环境
  • 契约性工作，开发者基于给定的客户规格说明只为该客户开发软件。
  • 推测性开发或商业开发，开发者开发软件以推向市场。
  • 内部项目， 开发者和客户在同一个机构中。
• 软件开发工作量的规模:
  按照一些度量标准来确定，比如 Delivered Source Instructions，或功能点、人-月数，或者只按照成本。
• 新颖程度：
  对于软件开发组织，这个软件新颖程度如何有多新，尤其是该软件是否为第二次或更后面的周期。这项区别包括了组织和过程的成熟度、资产、技术水平，当前的技状况，以及诸如组建并培训团队、获取工具及其他资源这样的问题。
• 应用类型，目标领域：
  MIS，命令和控制系统, 嵌入式实时系统, 软件开发环境工具等等, 尤其时具体的应用领域会给开发提出特殊的约束条件：安全性、性能、国际化、内存限制等。
  本文首先描述适用所有类型软件开发的通用过程，然后描述了一些有区别价值的特定过程实例，并列举了几个例子。

2.5工作量和日程安排
各阶段在工作量和时间安排上是不同的。尽管由于不同项目类型之间相差会很大，一个典型的中等规模项目的最初开发周期可以预计为下面的比率：

可以用下图表示：

但是对于一个演进周期来说，起始阶段和细化阶段可能大大缩减。使用特定工具和技术（如应用程序构建器），构建阶段可以远远小于起始阶段和细化阶段的总和。

3. Rational 过程的各个阶段

3.1. 起始阶段
这个阶段产生一个预测产品的最初设想，并将其转换为一个实际的项目。本阶段的目的是建立一个新产品或一次大的更新的业务案例，并且指定项目的范围。

对于一个新产品的开发，本阶段的主要结果是得到一个"做还是不做"的决定以进入下一阶段，并投入一定的时间和资金来详细分析构建什么、能否构建，以及如何构建。

对于一个现有产品的演进，这会是一个简短的阶段， 主要看用户或客户的要求、问题报告，或是新的技术动态。

对于一个契约性的开发，是否进行项目的决定取决于在特定领域的经验、以及组织在此领域的竞争力和市场情况。这里起始阶段可以归结为一个参加投标的决定，或投标活动本身。该决定可能是基于一个现有的研究原型，其结构对最终软件可能合适，也可能不合适。

入口准则:

对于一项需要的描述，可以采用以下形式：

• 一份最初的设想
• 一个遗留系统
• 一份建议请求（An RFP --request for proposal)
• 先前一代的产品和一个增强要求清单
• 一些资产(软件, 专门技能, 财务资产)
• 一个概念原型或实物模型

出口准则：

• 一个初始的业务案例至少要包含以下内容:
  • 对产品设想的明确表达即核心需求，表述为功能、范围、性能、容量和技术等。
  • 成功标准 (如收入的数目)
  • 最初的风险评估
  • 完成细化阶段所需的资源估算

通常在初试阶段结束时，我们将得到：

• 一个最初的域分析模型(完成大约10%-20%), 确定最关键的用例, 并且足以进行进构架工作。
• 一个最初的构架原型，在这个阶段可以是一个一次性原型

3.2. 细化阶段
本阶段的主要目的是更彻底地分析问题域，定义构架并使之稳定，确定项目的最大风险。这样在本阶段结束时，我们可以得到一个关于下2个阶段如何工作的综合计划：

• 一个基于分析模型的基线产品设想（即最初的需求集合）。
• 至少对第一次构建迭代的评价准则。
• 一个基线软件构架。
• 开发和部署产品的必需资源，尤其是人员和工具。
• 一份日程安排。
• 足以对构建阶段的成本、日程安排和质量做出"精确"的评估的一份风险决议。

在这个阶段，建立了一个可执行的构架原型；它至少实现了初始阶段识别出的最关键的用例 ，解决了项目的最大技术风险；根据范围、规模、风险和项目新颖程度的不同构架原型需要一次或多次迭代。这是一个生成高质量代码（这些代码成为架构基线）的演进原型，但是也不排除开发出一个或几个试探性的、一次性原型，以降低开发的风险：对需求、可行性、人机界面研究、向投资者演示等的精化。在本阶段的结束时，仍然会产生一个"做还是不做"的决定， 以确定是否要真正投资构建这个产品（或参与合同项目的竞标）。

此时产生的计划一定要足够详细，风险也必须充分降低，可以对开发工作的完成进行精确的成本和日程估算。

入口准则：

• 前一阶段出口准则所描述的产品和工件
• 被项目管理者和投资者认可的计划，和细化阶段所需的资源

出口准则：

• 一份详细的软件开发计划，包含：
  • 更新后的风险评估
  • 一份管理计划
  • 一份人员配置计划
  • 一份显示迭代内容和次数的阶段计划
  • 一份迭代计划，详细计划下次迭代
  • 开发环境和所需的其他工具
  • 一份测试计划
• 一个基线设想，以对最终产品的一个评估准则的集合的形式
• 用于评估构建阶段最初的迭代结果的客观、可测量的演进标准
• 一个域分析模型（80%完成），相应的构架可以称之为是"完整的"
• 一个软件构架描述（说明约束和限制）
• 一个可执行的构架基线

3.3. 构建阶段
本阶段可以划分为数次迭代，不断充实构架基线，向最终产品逐步演进或增量演进。在每次迭代过程中，上个阶段（细化阶段）的工件得到扩充和修正， 但它们最终将随着系统向正确和完整的方向的演进而稳定下来。在这个阶段，除了软件本身，还生成一些新的工件：文档（既有内部使用的文档，也有面向最终用户的文档）、测试床及测试套件、部署附件，以及用于支持下一阶段的部署辅助（例如销售辅助）。

对每次迭代，都具有：

入口准则：

• 上次迭代的产品和工件。 迭代计划必须阐明迭代的特定目标：
  • 将要开发的新增功能，覆盖了哪些用例或场景
  • 本次迭代过程中减少的风险
  • 本次迭代过程中修改的缺陷

出口准则：

更新后的产品和工件，另外还有:

• 一个版本描述文档，记录了迭代的结果
• 测试用例和根据产品得出的测试结果
• 一个详细描述下一次迭代的计划
• 对下一次迭代的客观度量标准

到构建阶段的后期，必须完成以下工件，及本阶段最后一次迭代额外的出口准则：

• 一个部署计划，指定必需的事项：
  • 打包
  • 定价
  • 演示
  • 支持
  • 培训
  • 移交策略 (例如一个现有系统的更新计划)
  • 产品 (软盘和手册)
• 用户文档

3.4. 移交阶段
移交阶段是将产品交付给最终用户的阶段。 它涉及销售、打包、安装、配置、支持用户社区和做出修正等.

从技术角度来看，伴随本阶段迭代的是一次或多次发布：`beta' 版发布、正式版发布、修补bug , 或增强版发布。

当用户对产品满意时，本阶段即告结束。 例如，契约性开发时正式验收， 或者产品有关的所有活动都已结束。 此时，某些积累的资产可以加以整理，以为下一个周期或其他项目重用。

入口准则：

• 上一次迭代的产品和工件， 尤其是足够成熟可以交付给用户的软件产品

出口准则：

• 前一阶段某些文档的更新，以及必要时根据原始及修订后的成功标准，进行"事后"项目性能分析，从而替换原有计划。
• 一个简短的清单，列出本次开发周期给组织带来的新的资产

3.5. 演进周期
对于重要的演进，我们应用整个过程递归，仍从起始阶段开始一个新的周期。因为我们已经有了一个产品，所以比起一个初次开发的产品，起始阶段可能大大缩短。细化阶段也可能缩小范围，而在计划方面的关注程度要大于分析或构架的演进方面。需要指出：周期之间可以略有重叠。

较小的演进可以通过延长移交阶段或增加一两次迭代来完成。

移交阶段可以以一个终结过程而结束，即产品不再演进了，但是为了终结它，需要采取一些特定的动作。

4. Rational过程中的活动
Rational 过程中各个阶段的名称(如起始、细化、构建、移交)与描述高级活动的术语（如分析、设计、测试等）相差甚远。 因此我们容易理解某种活动的进行并不局限于某个特定阶段，也与其他作者、标准及特定领域的所使用的术语无关。这些活动确实发生，但它们在每个阶段和每次迭代中的程度有所不同。下图表明了活动重点如何随时间的推进而发生演进。

图中活动重点的变化也说明尽管每次迭代在形式上都是"相似"的，但它们的性质和内容却是随时间而改变的。

这还表明，一项活动的结束并不总意味着另一项活动的开始，即并不是分析完成了才开始设计，而是这些活动相关的各种"工件"在随着开发者对问题或需求的理解的加深也不断得到更新。

最后，在一个迭代过程中，计划、测试和集成这些活动不是集中堆积在开发活动的开始和结束阶段，而是增量地分布在整个开发周期的各个阶段、每次迭代之中。 它们并不表现为开发过程的某个独立的阶段或步骤。

尽管具体的项目有具体的区别，但对于一个中等规模、初次开发的典型项目来说，其开发周期中各种活动的比例如下：

5. 生命周期工件
开发过程不是文档驱动的：它的工件中必须一直包括软件产品自身。文档应该十分精简，数目不能太多，应只保留那些确实从管理或技术的角度有真正价值的文档。 Rational 建议保留以下典型的文档集。

5.1管理工件
管理工件不是产品，而是用来驱动或监控项目进展、估计项目风险、调整项目资源，以及使客户或投资者对项目保持一定的"可见性" 的。

• 一份机构策略文档，是机构开发过程的明文规定。 它包含一个此类项目的实例。
• 一份远景文档, 描述系统级需求，质量要求和优先级。
• 一份业务案例文档, 描述财务环境、合同，以及项目的投资回报等等。
• 一份开发计划文档, 包括总体的迭代计划和当前及近期迭代的详细规划。
• 一份评估标准文档，包括需求、验收标准及其他特定的技术目标，它们由各个阶段演进的主要"里程碑"组成。包含迭代的目标和验收水平。
• 每次发布的版本描述文档。
• 部署文档, 包含对交付、培训、安装、销售、制造和交割相关的有用信息。
• 状态评估文档: 项目状态的阶段性"快照"， 具有进展、人力、开销、结果、关键风险、活动等的度量标准。

5.2技术工件
它们或者是交付的产品，可执行的软件及手册，或者是一些用于制造产品的蓝图，这些产品包括软件模型、源代码和其他有助于理解和演进产品的工程信息。

• 用户手册, 在生命周期早期开发。
• 软件文档, 最好以源代码自建文档和模型的形式，其中模型是用合适的CASE工具捕获并维护的这些模型包括用例、类图和过程图等。
• 一个软件构架文档, 描述软件的整体构架，及它的主要组成元素的分解说明： 类的分组、类、过程、子系统、关键接口的定义和关键设计决策的依据。

本文第3部分中列举的入口准则和出口准则可以映射到这11类文档之中。

上面介绍的这套文档可以依照具体项目的类型进行扩充和删减，一些文档可以合并。 文档不必一定是纸张形式---也可以是电子表格、文本文件、数据库、源代码的注释、超文本文档等等---但相应的信息资源必须被清楚地识别，易于访问，也要保存一些历史记录。

5.3需求
Rational 软件开发过程也不是需求驱动的。 在产品演进的周期中，需求表现为不同的形式：

• 业务案例给出了主要约束，多是些可用的资源。
• 远景文档从用户角度仅描述了系统的关键需求，它在开发过程中将缓慢演进。
• 更详细的需求在第二阶段（细化阶段）以用例和场景的形式进行阐明，并在第三阶段（构建阶段）随着对产品和用户需求了解的加深进一步精化。这些更详细的需求记录在评估标准文档中，它们驱动了构建阶段和移交阶段迭代内容的定义， 并在迭代计划中引用。

6. Rational过程的例子
按照2.4节中所述的区别，Rational 过程采用不同的形式。 这里有两个极端的例子。

6.1大型契约性软件开发的Rational过程
对这个软件开发项目，Rational 过程分为3个阶段建立招标, 对应3个不同类型的合同。

• 一个研究与设计阶段, 包含了生命周期的起始阶段和细化阶段, 通常以风险分担方式投标，举例来说，成本加奖金合同（ cost plus award fee contract ，CPAF）。
• 一个生产阶段，包含了生命周期的构建和移交阶段, 通常作为一个公司、固定的价格合同（a firm, fixed price contract ,FFP）来投标。
• 一个维护阶段，对应生命周期的演进阶段，通常作来工作量水平合同（ a level of effort contract ，LOE）来投标。

因为用户需要更高的可视性来评估项目，还因为项目涉及大量人员和组织，开发过程应更加正规化，要比小型、内部的项目更加重视书面工件。第5部分列出的11类文档都以某种形式或名称存在。

6.2小型商业软件产品的Rational过程
在按规模分类的过程家族的另一端，是小型的商业软件开发。它的流动性更强一些，只有有限的正规性， 表现为一些主要的里程碑和有限的文档集：

• 一个产品远景 （A product vision）。
• 一份开发计划，显示资源和日程安排
• 版本描述文档，在每次迭代的开始指明本次迭代的目标，在迭代结束时 作为版本说明（release notes）进行更新。
• 必要的用户手册

软件结构、软件设计、开发过程可以通过代码本身或软件开发环境来进行文档化。

7. 结束语
Rational 过程强调通过快速开发出一个定义了构架的系统的初始版本，从而尽早处理风险问题。它并没有假设您在项目的初试阶段就有一个固定不变的需求集合，而是允许随着项目的演进不断精化需求。它认可并支持需求的变化。 过程不过分倚重文档或"仪式"， 它自身就解决了与软件开发相关的那些繁杂任务的自动化。重点主要放在软件产品本身及产品质量上，即最终用户对它的满意程度，以及它要满足的投资回报目标。

一个从本文描述的Rational过程所派生的软件开发过程完全能够符合ISO 9000标准的要求。

更进一步的读物
B. W. Boehm, "A Spiral Model of Software Development and Enhancement," IEEE Comp., 21 (5), May 1988, pp. 61-72.
G. Booch, Object Solutions: Managing the Object-Oriented Project, Addison-Wesley , Redwood City, California, 1996.
M. T. Devlin, and W. E. Royce, Improving Software Economics in the Aerospace and Defense Industry, Technical paper TP-46, Rational Software Corp., Santa Clara, CA, 1995.
T. Gilb, Principles of Software Engineering Management, Addison-Wesley, Wokingham, UK, 1988.
W. Humphrey, Managing the Software Process, Addison-Wesley, Reading MA, 1989.
Ph. Kruchten, "Un processus de dévelopment de logiciel itératif et centré sur l'architecture," Proceedings of the 4th International Conference on Software Engineering, Toulouse, France, December 1991, EC2.
D. L. Parnas, & P. C. Clements, "A Rational Design Process: How and Why to Fake It," IEEE Trans. on Soft. Eng., SE-12 (2), February 1986, pp. 251-257

术语表
工件（Artifact）：软件产品本身之外的任何文档或者软件。
基线（Baseline ）：从属于变更管理和配置控制的版本发布。
构建（Construction）： 过程的第三个阶段，在该阶段软件从可执行的架构基线进入准备交付给用户的状态。
周期（Cycle）：包含四个阶段的完整的过程，这四个阶段是起始阶段，细化阶段，构建阶段和移交阶段。时间跨度为从起始阶段的开始到移交阶段的结束。
细化（Elaboration ）：过程的第二个阶段，在这个阶段定义产品远景及其构架。
演进（Evolution）：初次开发周期之后的一个软件生命阶段；产品进行演进的任何一个后续周期。
代（Generation） 一次软件开发周期的成果。
起试（Inception）： 过程的第一个阶段，在该阶段，构思、RFP、前一代作为进入细化阶段的开始。
迭代（Iteration） ：使用基线规划和评估标准的一个清晰的活动序列。
里程碑（Milestone）：采取一个事件来正式初始化并总结一次迭代过程。
阶段（Phase ）：在一个过程的两个主要的里程碑之间的时间，在此期间，定义的目标集合与预期相吻合，工件也完成了，并且要做出决定是否进入下一个阶段。
产品（Product）：包括作为开发结果的软件，和一些与之相关的工件（文档，发布媒体，培训）
原型（Prototype）：不必从属于变更管理和配置控制的一次发布。
发布（Release）：最终产品的子集，它是一个主要里程碑的评估目标。（参见：原型，基线）
风险（Risk）：正在发生的或者将要发生的一些利害关系，在很大程度上可能阻碍成功地达到主要里程碑。
移交（Transition ） ：过程的第四个阶段，在该阶段软件将交付到用户手中。
远景(Vision )：从用户的角度来看，将要开发的产品。

参考资料

• 您可以参阅本文在 developerWorks 全球站点上的 英文原文。
  

内容： 1. 什么是用例？ 2. 建立用例模型 3. 系统需求 4. 调整用例模型 5. 管理用例模型复杂度 参考资料 关于作者 对本文的评价 订阅: developerWorks 时事通讯 developerWorks 订阅 (订阅CD 和下载) The Rational Edge

傅纯一
IBM中国有限公司软件部Rational中国区技术销售经理
2004 年 12 月

用例(Use Case)是一种描述系统需求的方法，使用用例的方法来描述系统需求的过程就是用例建模。用例方法最早是由Iva Jackboson博士提出的，后来被综合到UML规范之中，成为一种标准化的需求表述体系。用例的使用在RUP中被推崇备至，整个RUP流程都被称作是"用例驱动"(Use-Case Driven)的，各种类型的开发活动包括项目管理、分析设计、测试、实现等都是以系统用例为主要输入工件，用例模型奠定了整个系统软件开发的基础。请点击文章顶部或底部的讨论，参与论坛讨论，与其他读者分享您对本文的看法。

1. 什么是用例？
在介始用例方法之前，我们首先来看一下传统的需求表述方式-"软件需求规约"(Software Requirement Specification)。传统的软件需求规约基本上采用的是功能分解的方式来描述系统功能，在这种表述方式中，系统功能被分解到各个系统功能模块中，我们通过描述细分的系统模块的功能来达到描述整个系统功能的目的。一个典型的软件需求规约可能具有以下形式：

采用这种方法来描述系统需求，非常容易混淆需求和设计的界限，这样的表述实际上已经包含了部分的设计在内。由此常常导致这样的迷惑：系统需求应该详细到何种程度？一个极端就是需求可以详细到概要设计，因为这样的需求表述既包含了外部需求也包含了内部设计。在有些公司的开发流程中，这种需求被称为"内部需求"，而对应于用户的原始要求则被称之为"外部需求"。

功能分解方法的另一个缺点是这种方法分割了各项系统功能的应用环境，从各项功能项入手，你很难了解到这些功能项是如何相互关联来实现一个完成的系统服务的。所以在传统的SRS文档中，我们往往需要另外一些章节来描述系统的整体结构及各部分之间的相互关联，这些内容使得SRS需求更象是一个设计文档。

1.1 参与者和用例
从用户的角度来看，他们并不想了解系统的内部结构和设计，他们所关心的是系统所能提供的服务，也就是被开发出来的系统将是如何被使用的，这就用例方法的基本思想。用例模型主要由以下模型元素构成：

• 参与者(Actor)
  参与者是指存在于被定义系统外部并与该系统发生交互的人或其他系统，他们代表的是系统的使用者或使用环境。
• 用例(Use Case)
  用例用于表示系统所提供的服务，它定义了系统是如何被参与者所使用的，它描述的是参与者为了使用系统所提供的某一完整功能而与系统之间发生的一段对话。
• 通讯关联(Communication Association)
  通讯关联用于表示参与者和用例之间的对应关系，它表示参与者使用了系统中的哪些服务（用例），或者说系统所提供的服务（用例）是被哪些参与者所使用的。

这大三种模型元素在UML中的表述如下图所示。

以银行自动提款机(ATM)为例，它的主要功能可以由下面的用例图来表示。ATM的主要使用者是银行客户，客户主要使用自动提款机来进行银行帐户的查询、提款和转帐交易。

通讯关联表示的是参与者和用例之间的关系，箭头表示在这一关系中哪一方是对话的主动发起者，箭头所指方是对话的被动接受者；如果你不想强调对话中的主动与被动关系，可以使用不带箭头的关联实线。在参与者和用例之间的信息流不是由通讯关联来表示的，该信息流是缺省存在的（用例本身描述的就是参与者和系统之间的对话），并且信息流向是双向的，它与通讯关联箭头所指的方向亳无关系。

1.2 用例的内容
用例图使我们对系统的功能有了一个整体的认知，我们可以知道有哪些参与者会与系统发生交互，每一个参与者需要系统为它提供什么样的服务。用例描述的是参与者与系统之间的对话，但是这个对话的细节并没有在用例图中表述出来，针对每一个用例我们可以用事件流来描述这一对话的细节内容。如在ATM系统中的"提款"用例可以用事件流表述如下：

提款-基本事件流

1. 用户插入信用卡

2. 输入密码

3. 输入提款金额

4. 提取现金

5. 退出系统，取回信用卡

但是这只描述了提款用例中最顺利的一种情况，作为一个实用的系统，我们还必须考虑可能发生的各种其他情况，如信用卡无效、输入密码错、用户帐号中的现金余额不够等，所有这些可能发生的各种情况（包括正常的和异常的）被称之为用例的场景(Scenario)，场景也被称作是用例的实例(Instance)。在用例的各种场景中，最常见的场景是用基本流(Basic Flow)来描述的，其他的场景则是用备选流(Alternative Flow)来描述。对于ATM系统中的"提款"用例，我们可以得到如下一些备选流：

提款-备选事件流

备选流一：用户可以在基本流中的任何一步选择退出，转至基本流步骤5。

备选流二：在基本流步骤1中，用户插入无效信用卡，系统显示错误并退出信用卡，用例结束。

备选流三：在基本流步骤２中，用户输入错误密码，系统显示错误并提示用户重新输入密码，重新回到基本流步骤2；三次输入密码错误后，信用卡被系统没收，用例结束。

…

通过基本流与备选流的组合，就可以将用例所有可能发生的各种场景全部描述清楚。我们在描述用例的事件流的时候，就是要尽可能地将所有可能的场景都描述出来，以保证需求的完备性。

1.3 用例方法的优点
用例方法完全是站在用户的角度上（从系统的外部）来描述系统的功能的。在用例方法中，我们把被定义系统看作是一个黑箱，我们并不关心系统内部是如何完成它所提供的功能的。用例方法首先描述了被定义系统有哪些外部使用者（抽象成为Actor），这些使用者与被定义系统发生交互；针对每一参与者，用例方法又描述了系统为这些参与者提供了什么样的服务（抽象成为Use Case），或者说系统是如何被这些参与者使用的。所以从用例图中，我们可以得到对于被定义系统的一个总体印象。

与传统的功能分解方式相比，用例方法完全是从外部来定义系统的功能，它把需求与设计完全分离开来。在面向对象的分析设计方法中，用例模型主要用于表述系统的功能性需求，系统的设计主要由对象模型来记录表述。另外，用例定义了系统功能的使用环境与上下文，每一个用例描述的是一个完整的系统服务。用例方法比传统的SRS更易于被用户所理解，它可以作为开发人员和用户之间针对系统需求进行沟通的一个有效手段。

在RUP中，用例被作为整个软件开发流程的基础，很多类型的开发活动都把用例作为一个主要的输入工件(Artifact)，如项目管理、分析设计、测试等。根据用例来对目标系统进行测试，可以根据用例中所描述的环境和上下文来完整地测试一个系统服务，可以根据用例的各个场景(Scenario)来设计测试用例，完全地测试用例的各种场景可以保证测试的完备性。

2. 建立用例模型
使用用例的方法来描述系统的功能需求的过程就是用例建模，用例模型主要包括以下两部分内容：

• 用例图(Use Case Diagram)
  确定系统中所包含的参与者、用例和两者之间的对应关系，用例图描述的是关于系统功能的一个概述。
• 用例规约(Use Case Specification)
  针对每一个用例都应该有一个用例规约文档与之相对应，该文档描述用例的细节内容。

在用例建模的过程中，我们建议的步聚是先找出参与者，再根据参与者确定每个参与者相关的用例，最后再细化每一个用例的用例规约。

2.1 寻找参与者
所谓的参与者是指所有存在于系统外部并与系统进行交互的人或其他系统。通俗地讲，参与者就是我们所要定义系统的使用者。寻找参与者可以从以下问题入手：

• 系统开发完成之后，有哪些人会使用这个系统？
• 系统需要从哪些人或其他系统中获得数据？
• 系统会为哪些人或其他系统提供数据？
• 系统会与哪些其他系统相关联？
• 系统是由谁来维护和管理的？

这些问题有助于我们抽象出系统的参与者。对于ATM机的例子，回答这些问题可以使我们找到更多的参与者：操作员负责维护和管理ATM机系统、ATM机也需要与后台服务器进行通讯以获得有关用户帐号的相关信息。

2.1.1 系统边界决定了参与者

参与者是由系统的边界所决定的，如果我们所要定义的系统边界仅限于ATM机本身，那么后台服务器就是一个外部的系统，可以抽象为一个参与者。

如果我们所要定义的系统边界扩大至整个银行系统，ATM机和后台服务器都是整个银行系统的一部分，这时候后台服务器就不再被抽象成为一个参与者。

值得注意的是，用例建模时不要将一些系统的组成结构作为参与者来进行抽象，如在ATM机系统中，打印机只是系统的一个组成部分，不应将它抽象成一个独立的参与者；在一个MIS管理系统中，数据库系统往往只作为系统的一个组成部分，一般不将其单独抽象成一个参与者。

2.1.2 特殊的参与者――系统时钟

有时候我们需要在系统内部定时地执行一些操作，如检测系统资源使用情况、定期地生成统计报表等等。从表面上看，这些操作并不是由外部的人或系统触发的，应该怎样用用例方法来表述这一类功能需求呢？对于这种情况，我们可以抽象出一个系统时钟或定时器参与者，利用该参与者来触发这一类定时操作。从逻辑上，这一参与者应该被理解成是系统外部的，由它来触发系统所提供的用例对话。

2.2 确定用例
找到参与者之后，我们就可以根据参与者来确定系统的用例，主要是看各参与者需要系统提供什么样的服务，或者说参与者是如何使用系统的。寻找用例可以从以下问题入手（针对每一个参与者）：

• 参与者为什么要使用该系统？
• 参与者是否会在系统中创建、修改、删除、访问、存储数据？如果是的话，参与者又是如何来完成这些操作的？
• 参与者是否会将外部的某些事件通知给该系统？
• 系统是否会将内部的某些事件通知该参与者？

综合以上所述，ATM系统的用例图可表示如下，

在用例的抽取过程中，必须注意：用例必须是由某一个主角触发而产生的活动，即每个用例至少应该涉及一个主角。如果存在与主角不进行交互的用例，就可以考虑将其并入其他用例；或者是检查该用例相对应的参与者是否被遗漏，如果是，则补上该参与者。反之，每个参与者也必须至少涉及到一个用例，如果发现有不与任何用例相关联的参与者存在，就应该考虑该参与者是如何与系统发生对话的，或者由参与者确定一个新的用例，或者该参与者是一个多余的模型元素，应该将其删除。

可视化建模的主要目的之一就是要增强团队的沟通，用例模型必须是易于理解的。用例建模往往是一个团队开发的过程，系统分析员在建模过程中必须注意参与者和用例的名称应该符合一定的命名约定，这样整个用例模型才能够符合一定的风格。如参与者的名称一般都是名词，用例名称一般都是动宾词组等。

对于同一个系统，不同的人对于参与者和用例都可能有不同的抽象结果，因而得到不同的用例模型。我们需要在多个用例模型方案中选择一种"最佳"（或"较佳"）的结果，一个好的用例模型应该能够容易被不同的涉众所理解，并且不同的涉众对于同一用例模型的理解应该是一致的。

2.3 描述用例规约
应该避免这样一种误解――认为由参与者和用例构成的用例图就是用例模型，用例图只是在总体上大致描述了系统所能提供的各种服务，让我们对于系统的功能有一个总体的认识。除此之外，我们还需要描述每一个有例的详细信息，这些信息包含在用例规约中，用例模型是由用例图和每一个用例的详细描述――用例规约所组成的。RUP中提供了用例规约的模板，每一个用例的用例规约都应该包含以下内容：

• 简要说明 (Brief Description)
  简要介绍该用例的作用和目的。
• 事件流 (Flow of Event)
  包括基本流和备选流，事件流应该表示出所有的场景。
• 用例场景 (Use-Case Scenario)
  包括成功场景和失败场景，场景主要是由基本流和备选流组合而成的。
• 特殊需求 (Special Requirement)
  描述与该用例相关的非功能性需求（包括性能、可靠性、可用性和可扩展性等）和设计约束（所使用的操作系统、开发工具等）。
• 前置条件 (Pre-Condition)
  执行用例之前系统必须所处的状态。
• 后置条件 (Post-Condition)
  用例执行完毕后系统可能处于的一组状态。

用例规约基本上是用文本方式来表述的，为了更加清晰地描述事件流，也可以选择使用状态图、活动图或序列图来辅助说明。只要有助于表达的简洁明了，就可以在用例中任意粘贴用户界面和流程的图形化显示方式，或是其他图形。如活动图有助于描述复杂的决策流程，状态转移图有助于描述与状态相关的系统行为，序列图适合于描述基于时间顺序的消息传递。

2.3.1 基本流

基本流描述的是该用例最正常的一种场景，在基本流中系统执行一系列活动步骤来响应参与者提出的服务请求。我们建议用以下格式来描述基本流：

1) 每一个步骤都需要用数字编号以清楚地标明步骤的先后顺序。

2) 用一句简短的标题来概括每一步骤的主要内容，这样阅读者可以通过浏览标题来快速地了解用例的主要步骤。在用例建模的早期，我们也只需要描述到事件流步骤标题这一层，以免过早地陷入到用例描述的细节中去。

3) 当整个用例模型基本稳定之后，我们再针对每一步骤详细描述参与者和系统之间所发生的交互。建议采用双向(roundtrip)描述法来保证描述的完整性，即每一步骤都需要从正反两个方面来描述:(1)参与者向系统提交了什么信息；(2)对此系统有什么样的响应。具体例子请参见附录。

在描述参与者和系统之间的信息交换时，需指出来回传递的具体信息。例如，只表述参与者输入了客户信息就不够明确，最好明确地说参与者输入了客户姓名和地址。通常可以利用词汇表让用例的复杂性保持在可控范围内，可以在词汇表中定义客户信息等内容，使用例不至于陷入过多的细节。

2.3.2 备选流

备选流负责描述用例执行过程中异常的或偶尔发生的一些情况，备选流和基本流的组合应该能够覆盖该用例所有可能发生的场景。在描述备选流时，应该包括以下几个要素：

1) 起点：该备选流从事件流的哪一步开始；

2) 条件：在什么条件下会触发该备选流；

3) 动作：系统在该备选流下会采取哪些动作；

4) 恢复：该备选流结束之后，该用例应如何继续执行。

备选流的描述格式可以与基本流的格式一致，也需要编号并以标题概述其内容，编号前可以加以字母前缀A(Alternative)以示与基本流步骤相区别。

2.3.3 用例场景

用例在实际执行的时候会有很多的不同情况发生，称之为用例场景；也可以说场景是用例的实例，我们在描述用例的时候要覆盖所有的用例场景，否则就有可能导致需求的遗漏。在用例规约中，场景的描述可以由基本流和备选流的组合来表示。场景既可以帮助我们防止需求的遗漏，同时也可以对后续的开发工作起到很大的帮助：开发人员必须实现所有的场景、测试人员可以根据用例场景来设计测试用例。

2.3.4 特殊需求

特殊需求通常是非功能性需求，它为一个用例所专有，但不适合在用例的事件流文本中进行说明。特殊需求的例子包括法律或法规方面的需求、应用程序标准和所构建系统的质量属性（包括可用性、可靠性、性能或支持性需求等）。此外，其他一些设计约束，如操作系统及环境、兼容性需求等，也可以在此节中记录。

需要注意的是，这里记录的是专属于该用例的特殊需求；对于一些全局的非功能性需求和设计约束，它们并不是该用例所专有的，应把它们记录在《补充规约》中。

2.3.5 前置和后置条件

前置条件是执行用例之前必须存在的系统状态，后置条件是用例一执行完毕后系统可能处于的一组状态。

2.4 检查用例模型
用例模型完成之后，可以对用例模型进行检查，看看是否有遗漏或错误之处。主要可以从以下几个方面来进行检查：

• 功能需求的完备性
  现有的用例模型是否完整地描述了系统功能，这也是我们判断用例建模工作是否结束的标志。如果发现还有系统功能没有被记录在现有的用例模型中，那么我们就需要抽象一些新的用例来记录这些需求，或是将他们归纳在一些现有的用例之中。
• 模型是否易于理解
  用例模型最大的优点就在于它应该易于被不同的涉众所理解，因而用例建模最主要的指导原则就是它的可理解性。用例的粒度、个数以及模型元素之间的关系复杂程度都应该由该指导原则决定。
• 是否存在不一致性
  系统的用例模型是由多个系统分析员协同完成的，模型本身也是由多个工件所组成的，所以我们要特别注意不同工件之前是否存在前后矛盾或冲突的地方，避免在模型内部产生不一致性。不一致性会直接影响到需求定义的准确性。
• 避免二义性语义
  好的需求定义应该是无二义性的，即不同的人对于同一需求的理解应该是一致的。在用例规约的描述中，应该避免定义含义模糊的需求，即无二义性。

3. 系统需求
RUP中根据FURPS+模型将系统需求分为以下几类：

• 功能(Functionality)
• 可用性(Usability)
• 可靠性(Reliability)
• 性能(Performance)
• 可支持性(Supportability)
• 设计约束等

除了第一项功能性需求之外的其他需求都归之为非功能性需求。

3.1 需求工件集
用例模型主要用于描述系统的功能性需求，对于其他的非功能性需要用其他文档来记录。RUP中定义了如下的需求工件集合。

• 用例模型：记录功能性需求
  • 用例图：描述参与者和用例之间的关系
  • 用例规约：描述每一个用例的细节信息
• 补充规约：记录一些全局性的功能需求、非功能性需求和设计约束等
• 词汇表：记录一些系统需求相关的术语

在实际应用中，除了这些工件之外，我们还可以根据实际需求灵活选用其他形式的文档来补充说明需求。并不是所有的系统需求都适保合用用例模型来描述的，如编译器，我们很难用用例方法来表述它所处理的语言的方法规则，在这种情况下，采用传统的BNF范式来表述更加合适一些。在电信软件行业中，很多电信标准都是采用SDL语言来描述的，我们也不必用UML来改写这些标准（UML对SDL存在着这样的兼容性），只需将SDL形式的电信标准作为需求工件之一，在其他工件中对其加以引用就可以了。总之，万万不可拘泥于用例建模的形式，应灵活运用各种方式的长处。

3.2 补充规约
补充规约记录那些在用例模型中不易表述的系统需求，主要包括以下内容。

• 功能性
  功能性需求主要在用例模型中刻画，但是也有部分需求不适合在用例中表述。有些功能性需求是全局性的，适用于所有的用例，如出错处理、I18N支持等，我们不需要在所有的用例中描述这些功能性需求，只需要在补充规约中统一描述就可以了。
• 可用性
  记录所有可用性相关的需求，如系统的使用者所需要的培训时间、是否应附合一些常见的可用性标准如Windows界面风格等。
• 可靠性
  定义系统可靠性相关的各种指标，包括：
  
  • 可用性：指出可用时间百分比(xx.xx%)，系统处于使用、维护、降级模式等操作的小时数；
  • 平均故障间隔时间(MTBF)：通常表示为小时数，但也可表示为天数、月数或年数；
  • 平均修复时间(MTTR)：系统在发生故障后可以暂停运行的时间；
  • 精确度：指出系统输出要求具备的精密度（分辨率）和精确度（按照某一已知的标准）；
  • 最高错误或缺陷率：通常表示为bugs/KLOC（每千行代码的错误数目）或bugs/function-point（每个功能点的错误数目）。
• 性能
  记录系统性能相关的各种指标，包括：
  
  • 对事务的响应时间（平均、最长）；
  • 吞吐量（例如每秒处理的事务数）；
  • 容量（例如系统可以容纳的客户或事务数）；
  • 降级模式（当系统以某种形式降级时可接受的运行模式）；
  • 资源利用情况：内存、磁盘、通信等。
• 可支持性
  定义所有与系统的可支持性或可维护性相关的需求，其中包括编码标准、命名约定、类库、如何来对系统进行维护操作和相应的维护实用工具等。
• 设计约束
  设计约束代表已经批准并必须遵循的设计决定，其中包括软件开发流程、开发工具、系统构架、编程语言、第三方构件类库、运行平台和数据库系统等等。

3.3 词汇表
词汇表主要用于定义项目特定的术语，它有助于开发人员对项目中所用的术语有统一的理解和使用，它也是后续阶段中进行对象抽象的基础。

4. 调整用例模型
在一般的用例图中，我们只表述参与者和用例之间的关系，即它们之间的通讯关联。除此之外，我们还可以描述参与者与参与者之间的泛化(generalization)、用例和用例之间的包含(include)、扩展(extend)和泛化(generalization)关系。我们利用这些关系来调整已有的用例模型，把一些公共的信息抽取出来重用，使得用例模型更易于维护。但是在应用中要小心选用这些关系，一般来说这些关系都会增加用例和关系的个数，从而增加用例模型的复杂度。而且一般都是在用例模型完成之后才对用例模型进行调整，所以在用例建模的初期不必要急于抽象用例之间的关系。

4.1 参与者之间的关系
参与者之间可以有泛化(Generalization)关系（或称为"继承"关系）。例如在需求分析中常见的权限控制问题（如下图所示），一般的用户只可以使用一些常规的操作，而管理员除了常规操作之外还需要进行一些系统管理工作，操作员既可以进行常规操作又可以进行一些配置操作。

在这个例子中我们会发现管理员和操作员都是一种特殊的用户，他们拥有普通用户所拥有的全部权限，此外他们还有自己独有的权限。这里我们可进一步把普通用户和管理员、操作员之间的关系抽象成泛化(Generalization)关系，管理员和操作员可以继承普通用户的全部特性（包括权限），他们又可以有自己独有的特性（如操作、权限等）。这样可以显著减速少用例图中通讯关联的个数，简化用例模型，使之更易于理解。

4.2 用例之间的关系
用例描述的是系统外部可见的行为，是系统为某一个或几个参与者提供的一段完整的服务。从原则上来讲，用例之间都是并列的，它们之间并不存在着包含从属关系。但是从保证用例模型的可维护性和一致性角度来看，我们可以在用例之间抽象出包含(include)、扩展(extend)和泛化(generalization)这几种关系。这几种关系都是从现有的用例中抽取出公共的那部分信息，然后通后过不同的方法来重用这部公共信息，以减少模型维护的工作量。

4.2.1 包含(include)

包含关系是通过在关联关系上应用<<include>>构造型来表示的，如下图所示。它所表示的语义是指基础用例(Base)会用到被包含用例(Inclusion)，具体地讲，就是将被包含用例的事件流插入到基础用例的事件流中。

包含关系是UML1.3中的表述，在UML1.1中，同等语义的关系被表述为使用(uses)，如下图。

在ATM机中，如果查询、取现、转帐这三个用例都需要打印一个回执给客户，我们就可以把打印回执这一部分内容提取出来，抽象成为一个单独的用例"打印回执"，而原有的查询、取现、转帐三个例都会包含这个用例。每当以后要对打印回执部分的需求进行修改时，就只需要改动一个用例，而不用在每一个用例都作相应修改，这样就提高了用例模型的可维护性。

在基础用例的事件流中，我们只需要引用被包含用例即可。

查询-基本事件流

1. 用户插入信用卡

2. 输入密码

3. 选择查询

4. 查看帐号余额

5. 包含用例"打印回执"

6. 退出系统，取回信用卡

在这个例子中，多个用例需要用到同一段行为，我们可以把这段共同的行为单独抽象成为一个用例，然后让其他的用例来包含这一用例。从而避免在多个用例中重复性地描述同一段行为，也可以防止该段行为在多个用例中的描述出现不一致性。当需要修改这段公共的需求时，我们也只需要修改一个用例，避免同时修改多个用例而产生的不一致性和重复性工作。

有时当某一个用例的事件流过于复杂时，为了简化用例的描述，我们也可以把某一段事件流抽象成为一个被包含的用例。这种情况类似于在过程设计语言中，将程序的某一段算法封装成一个子过程，然后再从主程序中调用这一子过程。

4.2.2 扩展(extend)

扩展（extend）关系如下图所示，基础用例(Base)中定义有一至多个已命名的扩展点，扩展关系是指将扩展用例(Extension)的事件流在一定的条件下按照相应的扩展点插入到基础用例(Base)中。对于包含关系而言，子用例中的事件流是一定插入到基础用例中去的，并且插入点只有一个。而扩展关系可以根据一定的条件来决定是否将扩展用例的事件流插入基础用例事件流，并且插入点可以有多个。

例如对于电话业务，可以在基本通话(Call)业务上扩展出一些增值业务如：呼叫等待(Call Waiting)和呼叫转移(Call Transfer)。我们可以用扩展关系将这些业务的用例模型描述如下。

在这个例子中，呼叫等待和呼叫转移都是对基本通话用例的扩展，但是这两个用例只有在一定的条件下（如应答方正忙或应答方无应答）才会将被扩展用例的事件流嵌入基本通话用例的扩展点，并重用基本通话用例中的事件流。

值得注意的是扩展用例的事件流往往可以也可抽象为基础用例的备选流，如上例中的呼叫等待和呼叫转移都可以作为基本通话用例的备选流而存在。但是基本通话用例已经是一个很复杂的用例了，选用扩展关系将增值业务抽象成为单独的用例可以避免基础用例过于复杂，并且把一些可选的操作独立封装在另外的用例中。

4.2.3 泛化(generalization)

当多个用例共同拥有一种类似的结构和行为的时候，我们可以将它们的共性抽象成为父用例，其他的用例作为泛化关系中的子用例。在用例的泛化关系中，子用例是父用例的一种特殊形式，子用例继承了父用例所有的结构、行为和关系。在实际应用中很少使用泛化关系，子用例中的特殊行为都可以作为父用例中的备选流存在。

以下是一个用例泛化关系的例子，执行交易是一种交易抽象，执行房产交易和执行证券交易都是一种特殊的交易形式。

用例泛化关系中的事件流示例如下：

4.3 调整用例模型
用例模型建成之后，我们可以对用例模型进行检视，看是否可以进一步简化用例模型、提高重用程度、增加模型的可维护性。主要可以从以下检查点(checkpoints)入手:

• 用例之间是否相互独立？如果两个用例总是以同样的顺序被激活，可能需要将它们合并为一个用例。
• 多个用例之间是否有非常相似的行为或事件流？如果有，可以考虑将它们合并为一个用例。
• 用例事件流的一部分是否已被构建为另一个用例？如果是，可以让该用例包含(include)另一用例。
• 是否应该将一个用例的事件流插入另一个用例的事件流中？如果是，利用与另一个用例的扩展关系(extend)来建立此模型。

5. 管理用例模型复杂度
一般小型的系统，其用例模型中包含的参与者和用例不会太多，一个用例图就可以容纳所有的参与者，所有的参与者和用例也可以并存于同一个层次结构中。对于较复杂的大中型系统，用例模型中的参与者和用例会大大增加，我们需要一些方法来有效地管理由于规模上升而造成的复杂度。

5.1 用例包
包(Package)是UML中最常用的管理模型复杂度的机制，包也是UML中语义最简单的一种模型元素，它就是一种容器，在包中可以容纳其他任意的模型元素（包括其他的包）。在用例模型中，我们可以用构造型(Sterotype)<<use case>>来扩展标准UML包的语义，这种新的包叫作用例包(Use Case Package)，用于分类管理用例模型中的模型元素。

我们可以根据参与者和用例的特性来对它们进行分类，分别置于不同的用例包管理之下。例如对于一个大型的企业管理信息系统，我们可以根据参与者和用例的内容将它们分别归于人力资源、财务、采购、销售、客务服务这些用例包之下。这样我们将整个用例模型划分成为两个层次，在第一层次我们看到的是系统功能总共分为五部分，在第二层次我们可以分别看到每一用例包内部的参与者和用例。

一个用例模型需要有多少个用例包取决你想怎么样来管理用例模型的复杂度（包括参与者和用例的个数，以及它们之间的相互关系）。UML中的包其实就类似于文件系统中的目录，文件数量少的时候不需要额外的目录，文件数量一多就需要有多个目录来分类管理，同样一组文件不同的人会创建不同的目录结构来进行管理，关键是要保证在目录结构下每一个文件都要易于访问。同样的道理存在于用例建模之中，如何创建用例包以及用例包的个数取决于不同的系统和系统分析员，但要保证整个用例模型易于理解。

5.2 用例的粒度
我的系统需要有多少个用例？这是很多人在用例建模时会产生的疑惑。描述同一个系统，不同的人会产生不同的用例模型。例如对于各种系统中常见的"维护用户"用例，它里面包含了添加用户、修改用户信息、删除用户等操作，这些操作在该用例的事件流可以表述成为基本流的子事件流(subflow)。

维护用户-基本事件流

该基本流由三个子事件流构成：

1) 添加用户子事件流
…

2) 修改用户 子事件流
…

3) 删除用户子事件流
…

但是你也可以根据该用例中的具体操作把它抽象成为三个用例，它所表示的系统需求和单个用例的模型是完全一样的。

应该如何确定用例的粒度呢？在一次技术研讨会上，有人问起Ivar Jacoboson博士，一个系统需要有多少个用例？大师的回答是20个，当然他的意思是最好将用例模型的规模控制在几十个用例左右，这样比较容易来管理用例模型的复杂度。在用例个数大致确定的条件下，我们就很容易来确定用例粒度的大小。对于较复杂的系统，我们需要控制用例模型一级的复杂度，所以可以将复杂度适当地移往每一个用例的内部，也就是让一个用例包含较多的需求信息量。对于比较简单的系统，我们则可以将复杂度适度地曝露在模型一级，也就是我们可以将较复杂的用例分解成为多个用例。

用例的粒度不但决定了用例模型级的复杂度，而且也决定了每一个用例内部的复杂度。我们应该根据每个系统的具体情况，因时因宜地来把握各个层次的复杂度，在尽可能保证整个用例模型的易理解性前提下决定用例的大小和数目。

5.3 用例图
用例图的主要作用是描述参与者和用例之间的关系，简单的系统中只需要有一个用例图就可以把所有的关系都描述清楚。复杂的系统中可以有多个用例图，例如每个用例包都可以有一个独立的用例图来描述该用例包中所有的参与者和用例的关系。

在一个用例模型中，如果参与者和用例之间存在着多对多的关系，并且他们之间的关系比较复杂，如果在同一个用例图中表述所有的参与者和用例就显得不够清晰，这时我们可创建多个用例图来分别表示各种关系。

如果想要强调某一个参与者和多个用例的关系，你就可以以该参与者为中心，用一个用例图表述出该参与者和多个用例之间的关系。在这个用例图中，我们强调的是该参与者会使用系统所提供的哪些服务。

如果想要强调某一个用例和多个参与者之间的关系，你就可以以该用例为中心，用一个用例图表述出该用例和多个参与者之间的关系。在这个用例图中，我们强调的是该用例会涉及到哪些参与者，或者说该用例所表示的系统服务有哪些使用者。

总之在用例建模过程中，你可以根据自己的需要创建任意多个用例图，用不同的用例来强调参与者和用例之间不同的关系。但是最重要的是要考虑整个用例模型的可理解性，如果可以用一个用例图把意思表述清楚，就不要再用第二个，因为越是简洁的模型越易于理解。

参考资料

• 参与本文的讨论论坛
  
  
• 样例代码
  
  
• Jeffrey Friedl, Mastering Regular Expressions, O'Reilly
  
  
• Mendel Cooper, Advanced Bash-Scripting Guide
  
  
• Michael Jang, Mastering Redhat 9
  

内容： 1. 传统开发流程的问题 2. 采用迭代化开发控制项目风险 3. 管理迭代化的软件项目 对本文的评价

1. 传统开发流程的问题
传统的软件开发流程是一个文档驱动的流程，它将整个软件开发过程划分为顺序相接的几个阶段，每个阶段都必需完成全部规定的任务（文档）后才能够进入下一个阶段。如必须完成全部的系统需求规格说明书之后才能够进入概要设计阶段，编码必需在系统设计完成之后才能够进行。这就意味着只有当所有的系统模块全部开发完成之后，我们才进行系统集成，对于一个由上百个模块组的复杂系统来说，这是一个非常艰巨而漫长的工作。

随着我们所开发的软件项目越来越复杂，传统的瀑布型开发流程不断地暴露出以下问题：

• 需求或设计中的错误往往只有到了项目后期才能够被发现例如：系统交付客户之后才发现原先对于需求的理解是错误的，系统设计中的问题要到测试阶段才能被发现。
• 对于项目风险的控制能力较弱项目风险在项目开发较晚的时候才能够真正降低，往往是经过系统测试之后，才能确定该设计是否能够真正满足系统需求。
• 软件项目常常延期完成或开发费用超出预算项目开发进度往往会被意外发生的问题所打乱，需要进行返工或其他一些额外的开发周期，造成项目延期或费用超支。
• 项目管理人员专注于文档的完成和审核来估计项目的进展情况所以项目经理对于项目状态的估计往往是不准确的，当他回答系统已完成了80%的开发任务时，剩下20%的开发任务实际上消耗的是整个项目80%的开发资源。

在传统的瀑布模型中，需求和设计中的问题是无法在项目开发的前期被检测出来的，只有当第一次系统集成时，这些设计缺陷才会在测试中暴露出来，从而导致一系列的返工：重新设计、编码、测试，进而导致项目的延期和开发成本的上升。

2. 采用迭代化开发控制项目风险
为了解决传统软件开发流程中的问题，我们建议采用迭代化的开发方法来取代瀑布模型。在瀑布模型中，我们要完成的是整个软件系统开发这个大目标。在迭代化的方法中，我们将整个项目的开发目标划分成为一些更易于完成和达到的阶段性小目标，这些小目标都有一个定义明确的阶段性评估标准。迭代就是为了完成一定的阶段性目标而所从事的一系列开发活动，在每个迭代开始前都要根据项目当前的状态和所要达到的阶段性目标制定迭代计划，整个迭代过程包含了需求、设计、实施（编码）、部署、测试等各种类型的开发活动，迭代完成之后需要对迭代完成的结果进行评估，并以此为依据来制定下一次迭代的目标。

与传统的瀑布式开发模型相比较，迭代化开发具有以下特点：

• 允许变更需求
  需求总是会变化，这是事实。给项目带来麻烦的常常主要是需求变化和需求"蠕变"，它们会导致延期交付、工期延误、客户不满意、开发人员受挫。通过向用户演示迭代所产生的部分系统功能，我们可以尽早地收集用户对于系统的反馈，及时改正对于用户需求的理解偏差，从而保证开发出来的系统真正地解决客户的问题。
• 逐步集成元素
  在传统的项目开发中，由于要求一下子集成系统中所有的模块，集成阶段往往要占到整个项目很大比例的工作量（最高可达40%），这一阶段的工作经常是不确定并且非常棘手。在迭代式方法中，集成可以说是连续不断的，每一次迭代都会增量式集成一些新的系统功能，要集成的元素都比过去少得多，所以工作量和难度都是比较低的。
• 尽早降低风险
  迭代化开发的主要指导原则就是以架构为中心，在早期的迭代中所要解决的主要问题就是尽快确定系统架构，通过几次迭代来尽快地设计出能够满足核心需求的系统架构，这样可以迅速降低整个项目的风险。等到系统架构稳定之后，项目的风险就比较低了，这个时候再去实现系统中尚未完成的功能，进而完成整个项目。
• 有助于提高团队的士气
  开发人员通过每次迭代都可以在短期内看到自己的工作成果，从而有助于他们增强信心，更好地完成开发任务。而在非迭代式开发中，开发人员只有在项目接近尾声时才能看到开发的结果，在此之前的相当长时间，大家还是在不确定性中摸索前近。
• 生成更高质量的产品
  每次迭代都会产生一个可运行的系统，通过对这个可运行系统进行测试，我们在早期的迭代中就可以及时发现缺陷并改正，性能上的瓶颈也可以尽早发现并处理。因为在每次迭代中总是不断地纠正错误，我们可以得到更高质量的产品。
• 保证项目开发进度
  每次迭代结束时都会进行评估，来判断该次迭代有没有达到预定的目标。项目经理可以很清楚地知道有哪些需求已经实现了，并且比较准确地估计项目的状态，对项目的开发进度进行必要的调整，保证项目按时完成。
• 容许产品进行战术改变
  迭代化的开发具有更大的灵活性，在迭代过程中可以随时根据业务情况或市场环境来对产品的开发进行调整。例如为了同现有的同类产品竞争，可以决定采用抢先竞争对手一步的方法，提前发布一个功能简化的产品。
• 迭代流程自身可在进行过程中得到改进和精炼
  一次迭代结束时的评估不仅要从产品和进度的角度来考察项目的情况，而且还要分析组织和流程本身有什么待改进之处，以便在下次迭代中更好地完成任务。

迭代化方法解决的主要是对于风险的控制问题，从下图可以看出，传统的开发流程中系统的风险要到项目开发的后期（主要是测试阶段）才能够被真正降低。而迭代化开发中的风险，可以在项目开发的早期通过几次迭代来尽快地解决掉。在早期的迭代中一旦遇到问题，如某一个迭代没有完成预定的目标，我们还可以及时调整开发进度以保证项目按时完成。一般到了项目开发的后期（风险受控阶段），由于大部分高风险的因素（如需求、架构、性能等）都已经解决，这时候只需要投入更多的资源去实现剩余的需求即可。这个阶段的项目开发具有很强的可控性，从而保证我们按时交付一个高质量的软件系统。

迭代化开发不是一种高深的软件工程理论，它提供了一种控制项目风险的非常有效的机制。在日常的工作我们也经常地应用到这一基本思想，如对于一个非常大型的工程项目，我们经常会把它分为几期来分步实施，从而把复杂的问题分解为相对容易解决的小问题，并且能够在较短周期内看到部分系统实现的效果，通过尽早暴露问题来帮助我们及早调整我们的开发资源，加强项目进度的可控程度，保证项目的按时完成。

3. 管理迭代化的软件项目
当我们在实际工作中实践迭代化思想时，Rational统一开发流程RUP(Rational Unified Process)可以给予我们实践的指导。RUP是一个通用的软件流程框架，它是一个以架构为中心、用例驱动的迭代化软件开发流程。RUP是从几千个软件项目的实践经验中总结出来的，对于实际的项目具有很强的指导意义，是软件开发行业事实上的行业标准。

3.1 软件开发的四个阶段
在RUP中，我们把软件开发生命周期划分为四个阶段，每个阶段的结束标志就是一个主要的里程碑（如下图所示）。

这四个阶段主要是为了达到以下阶段性的目标里程碑：

• 先启(Inception)：确定项目开发的目标和范围
• 精化(Elaboration)：确定系统架构和明确需求
• 构建(Construction)：实现剩余的系统功能
• 产品化(Transition)：完成软件的产品化工作，将系统移交给客户

每个目标里程碑都是一个商业上的决策点，如先启阶段结束之后，我们就要决定这个项目是否可行、是否要继续做这个项目。每一个阶段都是由里程碑来决定的，判断一个阶段是否结束的标志就是看项目当前的状态是否满足里碑中所规定的条件。

从这种阶段划分模式中可以看出，项目的主要风险集中在前两个阶段。在精化阶段中经过几次迭代后，我们要为系统建立一个稳定的架构，在此之后再实现更多的系统需求时，不再需要对该架构进行修改。同时，在精化阶段中，我们通过迭代来不断地收集用户的需求反馈，便得系统的需求逐步地明确和完整。

3.2 关于开发资源的分配
基于RUP风险驱动的迭代化开发模式，我们只需要在项目的先启阶段投入少量的资源，对项目的开发前景和商业可行性进行一些探索性的研究。在精化阶段再投入多一些的研发力量来实现一些与架构相关的核心需求，逐步地把系统架构搭建起来。等到这两个阶段结束之后，项目的一些主要风险和问题也得到了解决，这时候再投入整个团队进行全面的系统开发。等到产品化阶段，主要的开发任务已经全部完成，项目不再需要维持一个大规模的开发团队，开发资源也可以随之而减少。在项目开发周期中，开发资源的分配可以如下图所示。

这样安排可以最充分有效地利用公司的开发资源，缓解软件公司对于人力资源不断增长的需求，从而降低成本。另外一方面，由于前两个阶段（先启和精化）的风险较高，我们只是投入部分的资源，一旦发生返工或是项目目标的改变，我们也可以将资源浪费降到最低点。在传统的软件开发流程中，对于开发资源的分配基本上是贯穿整个项目周期而不变的，资源往往没有得到充分有效地利用。

基于这种资源分配模式，一个典型的项目在项目进度和所完成的工作量之间的关系可能如下表中的数据所示。

3.3 迭代策略
关于迭代计划的安排，通常有以下四种典型的策略模式：

• 增量式(Incremental)
  这种模式的特点是项目架构的风险较小（往往是开发一些重复性的项目），所以精化阶段只需要一个迭代。但项目的开发工作量较大，构建阶段需要有多次迭代来实现，每次迭代都在上一次迭代的基础上增加实现一部分的系统功能，通过迭代的进行而逐步实现整个系统的功能。
• 演进式(Evolutionary)
  当项目架构的风险较大时（从未开发过类似项目），需要在精化阶段通过多次迭代来建立系统的架构，架构是通过多次迭代的探索，逐步演化而来的。当架构建立时，往往系统的功能也已经基本实现，所以构建阶段只需要一次迭代。
• 增量提交(Incremental Delivery)
  这种模式的特点产品化阶段的迭代较多，比较常见的例子是项目的难度并不大，但业务需求在不断地发生变化，所以需要通过迭代来不断地部署完成的系统；但同时又要不断地收集用户的反馈来完善系统需求，并通过后续的迭代来补充实现这些需求。应用这种策略时要求系统架构非常稳定，能够适应满足后续需求变化的要求。
• 单次迭代(Grand Design)
  传统的瀑布模型可以看作是迭代化开发的一个特例，整个开发流程只有一次迭代。但这种模式有一个固有的弱点，由于它对风险的控制能力较差，往往会在产品化阶段产生一些额外的迭代，造成项目的延误。

这几种迭代策略只是一些典型模式的代表，实际应用中应根据实际情况灵活应用，最常见的迭代计划往往是这几种模式的组合。

3.4 制定项目开发计划
在迭代化的开发模式中，项目开发计划也是随着项目的进展而不断细化、调整并完善的。传统的项目开发计划是在项目早期制定的，项目经理总是试图在项目的一开始就制定一个非常详细完善的开发计划。与之相反，迭代开发模式认为在项目早期只需要制定一个比较粗略的开发计划，因为随着项目的进展，项目的状态在不断地发生变化，项目经理需要随时根据迭代的结果来对项目计划进行调整，并制定下一次迭代的详细计划。

在RUP中，我们把项目开发计划分为以下三部分：

• 项目计划
  确定整个项目的开发目标和进度安排，包括每一个阶段的起止时间段。
• 阶段计划
  当前阶段中包含有几个迭代，每一次迭代要达到的目标以及进度安排。
• 迭代计划
  针对当前迭代的详细开发计划，包括开发活动以及相关资源的分配。

项目开发计划也是完全体现迭代化的思想，每次迭代中项目经理都会根据项目情况来不断地调整和细化项目开发计划。迭代计划是在对上一次迭代结果进行评估的基础上制定的，如果上一次迭代达到了预定的目标，那么当前迭代只需要解决剩下的问题；如果上一次迭代中留有一些问题还没有解决，则当前迭代还需要继续去解决这些问题。所以必须注意，迭代是不能重叠的，即你还没有完成当前迭代时，你决不能进入下一迭代，因为下一次迭代的计划是根据当前迭代的结果而制定的。