软件工程中的功能性需求和非功能性需求

在软件开发和系统工程中，功能性需求是指程序或系统的预期功能。在系统工程中，系统可以是软件驱动的电子产品，也可以是软件驱动的硬件。需求分析（有时称为需求工程）的多学科工程领域，专注于复杂系统的设计和维护，包括功能性需求。为了确保设计足以实现预期结果，并且最终产品能够发挥设计潜力以满足用户期望，功能性需求规定了系统在典型条件下运行时的预期最终功能。

在本教程中，我们将讨论软件工程中使用的两个重要术语：功能性需求和非功能性需求，以及它们之间的比较。理解这两个术语之间的区别有助于确保交付的产品能够满足客户的期望。

那么，废话不多说，我们开始吧。

功能需求

功能性需求定义了系统或系统元素必须具备的合格功能，并且必须以不同的形式进行记录。功能性需求描述了系统与其功能相关的行为。

功能性需求应以简单的语言书写，以便于理解。功能性需求的例子包括身份验证、业务规则、审计跟踪、认证要求、交易更正等。

这些需求使我们能够验证应用程序是否提供了应用程序功能性需求中提到的所有功能。它们支持任务、活动、用户目标，以便于项目管理。

准备功能性需求的方法有很多。最常见的方法是将其记录在文本形式中。准备功能性需求的其他格式包括用例、模型、原型、用户故事和图表。

功能性需求的重要性

由于它们规定了系统必须具备的精确功能，因此功能性需求至关重要。功能性需求在以下方面具有益处：

• 在指导阶段，开发人员在功能系统的指导下创建和开发系统功能。
• 为了支持测试，系统测试程序基于功能性需求，这保证了系统按预期运行。
• 为了满足利益相关者的期望：通过使系统功能更加清晰，功能性需求有助于开发团队满足利益相关者的期望。

功能性需求文档

通常，功能性需求使用以下一种形式进行记录：

• 用例：用例描述了用户（或系统）如何与系统交互以完成特定活动。
• 用户故事：用户故事解释了系统用户如何设想其功能。“作为 [用户]，我希望 [执行一项任务]，以便 [我能实现我的目标]”是他们使用的格式。
• 系统规格：这些是非常详细的文档，概述了系统预期执行的每一项任务，涉及输入、输出、过程和错误控制。

非功能性需求：它们是什么？

出乎意料的是，非功能性需求 (NFRs) 规定了系统必须如何运行的标准。与侧重于系统应做什么的功能性需求不同，非功能性规格涵盖了几乎所有重要的系统功能特性，例如，一组特定的活动或服务应如何执行。无论如何，它们规定了系统的质量属性，包括可用性、安全性、可扩展性。非功能性需求规定了系统运行的特性，确保其按照利益相关者和用户的性能和行为期望运行。

非功能性需求示例

非功能性标准决定了一个好系统的质量和性能。其中包括：

1. 性能：一个系统可以在不显着降低性能的情况下同时支持 1,000 名用户。
2. 可扩展性：如果系统要容纳不断增长的用户和交易量，则必须允许水平扩展。
3. 安全性：符合行业标准，所有数据在传输过程中必须是安全的（TLS 1.2）。
4. 可用性：系统每年的正常运行时间必须至少达到 99.9%。
5. 易用性：界面易于使用，访问任何重要功能最多需要三次点击。
6. 合规性：系统应根据《通用数据保护条例》(GDPR) 处理个人数据。
7. 可维护性：由于代码编写良好并遵循健全的设计，因此可以轻松进行升级和维护。

非功能性需求的重要性

非功能性需求至关重要，因为它们会影响系统在不同场景下的表现。因此，系统可确保其满足商业和监管要求，同时提供积极的用户体验。

1. 设定质量标准级别：NFRs 规定了系统为保证您的程序的可靠、安全和无缝运行必须满足的性能要求。
2. 指导架构选择：非功能性需求影响重要的系统级架构和设计决策，例如平台和技术的选择。
3. 提升用户满意度：NFRs 通过解决可用性、性能和安全问题，提高用户满意度和整体用户体验。

非功能性需求文档

通常，非功能性需求记录在：

• 服务水平协议 (SLAs)：这些协议规定了系统必须提供的服务水平，例如正常运行时间、响应时间或其他性能指标。
• 质量属性场景：这些描述了系统的质量特性以及在特定情况（例如，在等待流量高峰时）下预期的性能结果。

技术架构和设计文档概述了系统必须满足的技术和架构要求。这些要求涵盖了可扩展性、性能和安全性。

非功能性需求和功能性需求之间的重要区别

功能性需求和非功能性需求之间的区别如下：

功能性和非功能性需求的重要性

1. 均衡发展：仅使用功能性需求开发的系统可以按预期工作，但其扩展性差、不安全，或者运行水平无法让最终用户接受。为了满足用户和企业的期望，系统必须同时满足功能性和非功能性需求。
2. 有效的系统设计：如果不满足非功能性需求，系统仍然可能在功能上准确，但安全性和性能会下降，这通常是不可接受的。例如，一个网站在显示产品详情（功能性需求）时可能运行良好，但在 1000 人同时访问时可能会出现故障（非功能性需求）。通过同时考虑这两种需求，开发人员可以创建安全、可扩展、健壮且性能更好的软件。这将提高用户满意度，并进一步减少系统故障的数量。

管理功能性和非功能性需求的最佳方法

1. 与利益相关者进行开放诚实的沟通

与利益相关者进行有效沟通是成功收集功能性和非功能性需求的第一个步骤。要编写一份全面的需求，理解用户、业务所有者和技术团队的期望至关重要。

2. 确定需求的优先级

并非所有需求都同等重要。为了帮助指导开发决策并防止范围蔓延，应根据用户需求、技术可行性和业务价值对功能性和非功能性需求进行排序。

3. 使用结构化的文档

创建准确反映这两种需求的文档。在项目过程中更有效地跟踪需求更新和修改的一种方法是使用结构化的模板和评审委员会，例如在设计系统文档中找到的。

4. 定期验证和测试

功能性和非功能性属性都必须定期进行测试。功能测试确保系统按预期运行，而性能测试将确定系统是否满足预期的速度、可靠性和可扩展性等非功能性需求。

5. 审查和修改需求

随着开发的深入，审查需求以确保它们仍然合理且可实现。由于用户期望、公司目标和不断变化的环境可能会发生变化，因此需要持续的评估和修改。

总结

对于每一个强大、高性能的软件工程解决方案，功能性和非功能性需求都至关重要；它们就像一枚硬币的两面。

一个成功的软件项目必须在这两套需求之间取得平衡，才能使最终产品具有功能性、有效性、可靠性和吸引力。