[发明专利]一种上下文感知的动态需求跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及软件开发管理技术领域，尤其涉及一种上下文感知的动态需求跟踪方法。

背景技术

软件需求跟踪是“一种描述和跟踪整个需求生命周期（包括前向和后向）的能力”。软件需求跟踪可以帮助人们在高层的特征或功能和低层的软件制品之间建立映射关系，这将大大地提高开发人员在维护代码时的效率。一旦高层的需求发生变化，开发人员便可以通过这种映射关系快速地找到与之相对的一系列软件制品，从而保证了高层需求与不同软件制品之间的一致性。

软件需求跟踪辅助软件开发生命周期中很多活动的执行，它不仅可以作为确认和验证系统功能的活动的一种方式，挖掘代码变更背后蕴含的设计决策，帮助开发人员对系统组件进行复用，最后它还可以作为变更管理的重要依据。AybükeAurum等学者提出“若在软件开发生命周期中忽略了需求跟踪，或使用了不完整、不一致的需求跟踪关系，将导致系统质量的下降和反复修改，从而提高了系统开发的时间和成本”。因此，软件需求跟踪被认为是一个影响软件开发和维护过程中各个阶段的重要因素，并影响最终软件产品的质量。

美国食品和药物管理局（FDA）声明，在软件开发过程中，必须使用需求跟踪分析来验证软件的所有需求都得到实现，而且所有的软件制品都可以跟踪到软件需求。美国联邦航空局通过DO-178B认证标准对所有新开发的航空软件进行验证，要求在开发的每个阶段“软件开发人员都必须证明设计与需求之间的可跟踪性”。此外，越来越多的组织在采用标准化软件开发过程（例如CMMI）时，也要求将需求跟踪实践纳入自身的开发及管理过程中。

由于需求跟踪在软件开发和管理过程中的重要性，由美国美国国家航空航天局出资，多位来自美国和欧洲学术界、工业界和政府的著名学者和研究人员在2006年组建了卓越软件跟踪性中心（Center of Excellence for Software Traceability,CoEST），专门解决在实施软件需求跟踪时所面临的挑战。美国国家科学基金会特别资助一个讨论会来讨论需求跟踪所遇到的一系列重大挑战（Grand Challenges of Traceability,GCT）。除此之外，美国国家科学基金会还提供了300万美元用于帮助需求跟踪研究社区将所研究出的技术或方法服务于软件行业协会和政府团队。

需求跟踪方法有静态跟踪和动态跟踪两种。传统的需求跟踪大多以静态跟踪为主，主要有需求跟踪矩阵和需求跟踪图等方法。静态需求跟踪需要进行手动设置，面临着易于出错、代价过大等问题。特别是在项目规模较大且周期较长的时候，跟踪关系的维护便成了一个巨大的负担。

在2005年的需求工程大会上，Cleland-Huang提出“动态需求跟踪（Dynamic Requirement Traceability）”。动态需求跟踪从手工建立需求跟踪代价过高且易于出错的问题入手，以自动化技术为手段辅助开发人员建立和维护需求跟踪关系，而且在需求发生变更的时候可以根据跟踪关系自动提出变更提醒。因此，对动态需求跟踪的研究是现阶段的主要方向。主要的动态跟踪方法有基于信息检索的跟踪、基于规则的跟踪等。

下面将对几种主要的需求跟踪技术作一概述。

需求跟踪矩阵

需求跟踪矩阵（Requirements Traceability Matrix，RTM）是表示需求和其他系统元素之间联系链的最普遍方式。需求跟踪矩阵可以保持需求和其他软件制品之间的双向跟踪能力。双向跟踪能力是正向跟踪和逆向跟踪的能力，也就是从需求跟踪到最终产品和从最终产品回溯到需求的能力。需求跟踪矩阵的优点是易于创建和维护，可以很容易发现需求在软件制品之间的不一致情况，有助于开发人员及时纠正偏差。其缺点是，当需求或软件制品发生变更时，开发人员要及时更新需求跟踪矩阵。否则，随着开发工作的进行，跟踪矩阵会变得越来越不准确，并最终导致跟踪的失败。

需求跟踪图

需求跟踪图通过软件人员自已定义的对象和关系，将需求项与测试用例、设计文档和代码等软件制品之间的关系通过图形方式进行表述。需求跟踪图的一大特点是允许对象之间存在多种软件人员自定义的跟踪链，软件人员可以根据需要对它们进行调整以适应不同的环境。通过数学方法，软件人员可以为彼此之间没有直接链接关系的对象建立跟踪。由于需求跟踪图中的对象和关系都是由用户定义的，它们所表达的意义也就易于被软件人员所理解。但另一方面，它仍然没有解决跟踪关系难于维护的问题。而且，多种跟踪链的存在会更得跟踪关系的维护变得更加困难。

基于信息检索的动态需求跟踪