Post by "WantSong", 04-10-2007, 9:25
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Peter Zielczynski ([email=PZielczynski@tact.com?subject=%E4%BB%8E%E7%94%A8%E4%BE%8B%E5%88%B0%E6%B5%8B%E8%AF%95%E7%94%A8%E4%BE%8B%E7%9A%84%E8%BF%BD%E8%B8%AA]PZielczynski@tact.com[/email]), 技术方案经理, A Consulting Team, Inc. http://www.ibm.com/developerworks/cn/rational/04/r-3217/
本文阐述了一种从用例产生功能测试用例的正式方法，包括如何创建一个用例，产生所有场景，并且创建合理的测试用例，以及使用IBM Rational RequisitePro进行从用例到场景和测试用例的追踪。
需求类型概览
一个需求被定义成 "系统必须遵从的条件或能力"。
它可以是：
- 一个顾客或用户所需要的，用以解决一个问题或达成一个目标的能力
- 一个必须被一个系统所满足和拥有的，用以满足一个合同、标准、规格、规则或其它正式强制文档的能力
- 一个被涉众所强加的限制
图1显示了带有不同需求级次的需求金字塔
图1. 需求金字塔
最高层的是涉众需求。通常，一个项目包含五到十五个这样的高层需求。较低层次的是特性，用例和补充规约。不同层次的需求有不同的细节。越低的层次需要越多的细节。例如，一个需求可以是："数据必须是持久的"。特性可以将此需求精化为："系统应当使用一个关系数据库"。在补充规约层次，需求会更加详细："系统应当使用Oracle 9i数据库"。层次越低，需要越详细的需求。
需求之间的追踪关系
追踪是这样一种技术，在系统中它能为不同层次的需求之间提供关联。这个技术帮助你确定任何需求的起源。图 2 阐述了从高层次到低层次需求是如何被追踪的。每一个需求通常映射到几个特性，然后这几个特性映射到用例和补充需求。
图2. 追踪需求金字塔
用例描述了功能性的需求，补充规约描述了非功能性的项目。另外，每个用例映射到许多场景。映射用例到场景，是一对多的关系。 场景映射到测试用例也是多对一的关系。另一方面，在需要与特性之间，是多对多的映射。
追踪起到了几个重要的作用：
- 验证一个实现是否完成了所有的需求：用户要求的每一件事情都被实现了
- 验证应用程序只做了所要求的事情：不会去实现用户从未要求的事情
- 有助于变更管理：当一些需求变更后，我们想知道哪些测试用例应当被重新执行以测试这个变化
一个追踪项是一个项目元素，其需要从另一个元素进行追踪。按照IBM Rational RequisitePro，它是一个需求类型的实例所表示的任何事情。在RequisitePro中一些需求类型的例子是涉众需求，特性，用例，参与者，和术语条款。
在RequisitePro中，有一种按照特定视图展示追踪性的便利方法。图3 显示了将特性映射到用例的一个例子。
图3. 在RequisitePro中的追踪关系
这里有一些问题，这些箭头应指向哪里：是从更低的层次到更高的层次，还是从更高的层次到更低的层次。甚至在RequisitePro中的两个例子使用了两个不同的方法。答案是没有关系，只要你在项目中始终如一地使用它们就可以了。
参与者和用例
参与者是与系统交互的某人或某事。用例是根据操作顺序的一个系统描述。它为参与者产生了一个看的见的结果或数据值。以下是用例的一些特征：
- 被参与者初始化
- 模拟参与者和系统之间的交互
- 描述操作的序列
- 获取功能需求
- 为参与者提供数据值
- 表示完整的和有意义的事件流
用例的目的是促使开发者、顾客和用户之间对系统应做些什么达成一致。用例在开发者和顾客之间达成了某种契约。它同时也是用例实现的基础，它在程序设计中起到了非常重要的作用。另外，你可以从用例中产生序列图，协作图和类图。此外，你可以从用例产生用户文档。用例可能还在计划迭代的技术内容方面有帮助，并且使系统开发者更好地了解系统的意图。最后，你可以使用它们作为测试例程的输入。
用例图显示了参与者和用例之间的关系。在本文我们使用一个在线书店作为项目的一个例子。图4 展示了这个项目的用例图。
图4. 用例图
用例的通用格式是：
- 简要描述
- 事件流
- 特殊需求
- 前提条件
- 后置条件
- 扩展点
- 环境图
- 活动图
基本流程包括最通常的一系列行为，此步骤发生在每件事正确运转的时候。可选流程表现了流程的变更，包括不很普遍的情况和错误条件。环境图是用例图的一部分，向参与者和其它用例显示了特殊用例之间的关联。活动图是一个解释用例的流程图。环境图和活动图不是必须的，但是可以帮助你可视化用例和它在项目中的位置。
在我们的在线书店项目中，用例的基本流程的安置顺序也许像这样：
- B1 用户在浏览器输入网站的地址。系统显示登陆界面。
- B2 用户输入电子邮件地址和密码。系统确认正确的登陆，显示主页，并且提示输入搜索字符串
- B3 用户输入搜索字符串—书名的一部分。系统返回与搜索标准匹配的全部书籍。
- B4 用户选择一本书。系统显示这本书的详细信息。
- B5 用户把这本书放在购物车中。购物车中的货物显示给用户
- B6 用户选择"进入到结帐" 选项。系统索要送货地址。
- B7 用户确认送货地址。系统显示送货选项。
- B8 用户选择送货选项。系统询问使用哪种信用卡。
- B9 用户确认储存在系统中的信用卡。系统请求最终确认此次订购。
- B10 用户订购。系统返回确认数量。
除了基本流程以外，还有许多可选流程。例如，第一个可选流程描述了当用户是一个新的用户时所发生的事情(不是在线书店的已注册用户)。在基本流程中，用户经常拥有一个用户ID和密码。相反，可选流程 1描述了当第一次用用户需要注册并提供顾客数据时的情况。可选流程的另一个例子是无效的密码。用户输入了错误的密码，系统显示错误信息。
表 1 显示了"安置顺序"用例中的可选流程：
| 表 1: 可选流程 | | A1 | 未注册用户 | | A2 | 无效密码 | | A3 | 没有找到匹配搜索标准的书 | | A4 | 下架书籍 | | A5 | 在购物车中放入一本书后继续购物 | | A6 | 输入新的地址 | | A7 | 输入新的信用卡 | | A8 | 取消订单 |
下列约定用于为事件流命名：
基本流程：B
可选流程：A1，A2， A3，...
在基本流程中的步骤：B1，B2， B3， ...
在可选流程1中的步骤：A1.1， A1.2， A1.3， ...
在可选流程2中的步骤： A2.1， A2.2， A2.3， ...
为得到可选流程，使用活动图 5。图 5显示了描述用例的活动图。
图5. 活动图
基本流程是一条向下的直线，然而可选流程可以是向前或向后的循环线。
如何从用例创建测试用例
在创建一个测试用例之前，你需要为所给用例确定全部的场景。一个场景是用例的一个实例。它描述了一个贯穿事件流的特殊路径。图6是一个假设的图表，它描绘了一个拥有基本流程B和可选流程A1， A2， A3，A4的用例。为了找到全部的场景，我们需要画出贯穿于此图的所有场景。
图6. 在用例中找到场景
每一个可选流程都有一个场景，并且每个结合的可选流程都有一个场景。显然，这里场景多于可选流程，因为一个场景用于A1,另一个场景用于A2，还有一个场景用于这两个的结合。
描述场景最简单的方法是提供一系列的可选流程，例如，做两遍流程A2，然后做一遍流程A6：
SC16：A2，A2，A6。
另一种描述场景的方法是列出它的所有步骤，但是这种方法既困难又未必详细。
如果你陷了无限循环(向后循环)，这时该怎么办？理论上它将产生无限的场景。图 7显示了一个无限循环。
图7. 无限循环。
最合理的方法是做一遍基本流程，一遍循环流程，然后再做一遍循环流程。如果程序能为这两个循环都工作的话，你能假设它能为所有的循环工作。
书籍订阅的例子中包含了一个基本流程和8个可选流程。它们中的4个向前走，另外4个向后走。如果你想描述全部可能的用例结合，你将有超过4000个场景(这里有8个可选流程，我们想让其中4个做两次，因为他们向后循环，所以是2的(8+4)次幂,，等于4096。很明显，我们不需要把他们全部做完。
选择能代表这四千个场景的一个合理子集。通常，明智的做法是选择一个基础流程，一个覆盖了每一个可选流程的场景，以及一些合理的可选流程的结合。使用表1的例子，做一个包含流程A1和A7的场景也许没有什么意义，因为它们在图标上分隔太远以至于不能互相影响。但是，做A1和A2是有意义的，因为他们互相紧埃，之间互相影响。
表 2 图解了选择的场景：一个代表基本流程，8个代表每一个可选流程，6个反射可一些流程的结合(特别是那些拥有两个距离很近的向后循环)。
以下15个场景值得测试：
表2. 值得测试的场景
| 表2：获取选择的场景 | | 场景 1 基础流程 | 场景 9 A8 | | 场景 2 A1 | changjing 10 A1，A2 | | 场景 3 A2 | 场景 11 A3，A4 | | 场景 4 A3 | 场景 12 A4，A5 | | 场景 5 A4 | 场景 13 A3，A5 | | 场景 6 A5 | 场景 14 A6， A7 | | 场景 7 A6 | 场景 15 A7，A8 | | 场景 8 A7 |
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在RequisitePro中如何创建一个场景
在RequisitePro中场景不是一个标准的需求类型，所以你需要增加它成为一个新的需求种类。为了完成它，去ProjectProperties，选择Requirement Types 标签，然后点击 Add。接下来，填充到适当的区域 (如图 8所示)，然后点击OK。
图8. 增加一个需求类型场景
创建了这个需求类型之后，我们应当输入全部的场景并设置从用例到这些场景的追踪，如图 9所示。
图9. 从用例到场景的追踪
在RequisitePro中，你可以用用例的名字和一系列可选流程的名字为场景命名(例如：UC1， A6， A7)。
既然你有了所有的场景，你就需要获得测试用例。这里需要完成4个步骤：
- 为用例的每个步骤确定变量
- 为每个变量有效地确定不同的选项
- 在测试用例中测试结合选项
- 为变量赋值
以下部分描述了这些步骤的细节。
步骤1：为每个用例步骤确定变量
在所给场景的所有步骤中你需要确定全部输入的变量。例如，在某些步骤中，如果用户输入了用户ID和密码，这就产生了两个变量。一个变量是用户ID，另一个变量是密码。变量也可以被用户选择(例如，保存更改或取消)。
这里是书籍订购例子的全部变量：
在步骤B2中，这里有两个变量：电子邮件地址和密码。它们全是字符串。在步骤B3中，搜索一本书，这个变量是一个搜索字符串，因此它也是字符串。在步骤B4，我们需要从系统返回的目录中选择一本书。在步骤 B8中，我们需要选择送货方式。Amazon.com 提供了4个选择。
步骤2：为每个变量有效地确定不同的选项
如果它们引发不同的系统行为，选项将是"明显不同的"。例如，如果我们选择大概6到10的字符长的用户id，以下的输入显然是不同的 ：
- Alex ——因为太短，我们希望显示一个错误的信息
- Alexandria ——因为它是一个有效的用户id
- Alexandrena ——因为太长，我们期待系统可以阻止我们输入如此长的id
然而，"Alexandria" 和 "JohnGordon" 却不是明显不同，因为它们都是有效的用户id，可以使系统有相同的反应。
以下的指导方针描述了一些特殊的例子。
一个选项可以认为是非常不同的，如果：
- 它引发了不同的程序流程 (通常是一个可选流程) 例如
- 它引发不同的错误信息例如
- 如果电子邮件太长，信息就会是 "电子邮件应当在50个字符以内"
- 如果电子邮件没有包含 @ 符号，信息就会是："无效的电子邮件地址"
- 它显示了不同的用户界面例如
- 如果付费的方式是信用卡，在区域里显示的是信用卡号输入号码，产品有效期和持卡人的姓名。
- 它使得在下框中有不同的选则可以使用 例如
顾客注册界面包含了 "国家和州/省"的下拉框。"州/省"的下拉框一般是基于国家的选择：比如美国，它包含了全部的州，加拿大是全部的省，其他国家是缺省的。它创建了3个不同的选项： - 一些商业规则的输入例如
假设这里已有一项规则 "如果实下午6点以后下订单是，用户选择头天晚上送货，将会通知这本书将会在后天到达。"，我们有两个：独立的选择- 头天晚上发货，在下午6点之前下订单
- 头天晚上发货，在下午6点以后下订单
- 这里有一个边缘情况例如
因为密码应当包含至少6个字符，我们因该测试： - 改变某些事情对使用默认例如
在信用卡支付界面，持卡人的名字通常是订货人的姓名。这就产生了2个独立的选项： - 没有明确定义输入格式，不同的用户有不同的理解例如
不同的人有不同的书写电话号码的方法：- 使用括号 (973) 123 4567
- 使用破折号 973-123-4567
- 数字间使用空格 973 123 4567
- 不同的国家有不同的规则例如
信用卡有效日期的格式在美国和加拿大就不同
如果我们测试数字，我们会考虑以下选项：
- 常规的以及从应用观点上是合理的数字
- 0
- 负数
- 带两位小数的数字
- 能输入的最大数字(99999999999999 - 输入最多的9)
你怎么知道区域内能够输入的最大和最小的长度？这个需求可以从不同的来源得到。有时，它来自于商业的分析或顾客。例如，如果我们输入Dun 和 Bradstreet 数字，这就被看成是一个公司，它总是包含9个数字。这是商业的需求。
然而，它一般不会来自于顾客和用户。如果你问客户姓名区域有多长，它们会告诉你不用担心长度，只要要合理即可。在此例中，设计步骤决定了变量的长度而不是需求步骤所决定的。
另一种情形，数据分析师或者数据库设计者会提出建议——例如，在如果公司的全部应用软件中姓名应在30个字符以内，你的申请的用户名就得依照这个标准。
不管需求的来源是何处，在我们做测试用例之前它都要被同意并且备份。
这里有一个关于上述讨论的需求应该在哪里进行文档化的问题。在用例中一个增加这个需求的地方是被称为SpecialRequirements的地方。另外一个可以放置这种需求的地方是术语表或者数据字典。另外，你可以详细说明一个独立的文档类型，在那里你可以描述全部应用程序中的所有变量。在许多用例中如果同样的变量出现在许多界面中时，这就变得特别有意义，因此你可以在一个文档里说的所有名字截止在30个字符以内，全部的地址截至在100个字符以内。然而，如它们对一个用例是特殊的，最好把它们加到那个用例的特殊需求中。
表 3显示了在示例项目的基础数据流程中为变量确定的选项：
| 步骤 | 变量 | 测试选项 | | B1 | 网站 | 实际URL |
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| | B2 | 电子邮件 | 正常 | 空白 | 最少允许字符数(1 字符) | 最多允许字符数(50 字符) | 比允许最多字符多一个字符(51 字符) | 非常长 (257 字符) | 无效 (缺少 @ 字符) | | B2 | 密码 | 正常 | 空白 | 太短(5 字符) | 最少允许字符数(6 字符) | 最多允许字符数 (10 字符) | 比允许最多字符数多一个字符(11 字符) | 非常长 (257 字符) | | B3 | 搜索字符串 | 正常 | 空白 | 最少允许字符数 (1 字符) | 最多允许字符数 (300 字符) | 比允许最多字符数多一个字符 (301 字符) |
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| | B4 | 选择 | 第一次选择 | 最后一次选择 |
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| | B5 | 行为选择 | 加入购物车 |
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| | B6 | 行为选择 | 进行结帐 |
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| | B7 | 送货地址 | 确认地址 |
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| | B8 | 发货方式 | 5 天 | 3 天 | 2 天 | 头天晚上 |
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| | B9 | 支付方式 | 确认信用卡 |
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| | B10 | 行为选择 | 下订单 |
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步骤 3：将待测试选项合并到测试用例中
在前面的步骤，你确定了所有的选项。在此步骤，你需要在一系列的测试用例中使它们结合在一起。
图 10用图描述了测试的选项。每一个纵队都有一个需要测试的变量，每一行是一个选项：R 是正常， E 是空, 然后是一个字符，50个字符，51个字符，等等。 "L" 代表非常大， "I" 代表非法的。
图 10：每个步骤的待测试选项
后面有妨碍的选项把用户从基本流程中抛离出去：它们表示在可选流程中描述的一些错误。因为你一般为第一个场景设计特殊用例，所以你可以移动它们(在一些其它的场景中测试它们)。 无论剩下了什么，你需要创建最小数量的覆盖全部情形的测试用例。
通过连接圈创建测试用例，如图 11所示。
图 11：合并选项以创建测试用例
为了创建第一个测试用例，你可以选择并连接任何选项。当你创建第二个测试用例时，跳出第一个用例没有使用的选项。继续增加测试用例直到全部图的节点(如图 11所示)被覆盖。通常你需要从4到6测试用例去覆盖全部需要测试的选项。然而，一些特殊的情形需要的更多。
测试用例的分配可以在测试用例分配表格中描绘，如表 4所示。
| 步骤号 | 变量或者选择 | TC1 | TC2 | TC3 | TC4 | | B1 | 网站 | 实际 URL | 实际 URL | 实际 URL | 实际 URL | | B2 | 电子邮件 | 正常 | 最少允许的字符数(1 字符) | 最多允许的字符数 (50 字符) | 正常 | | B2 | 密码 | 正常 | 最少允许的字符数 (6 字符) | 最多允许的字符数 (10 ) | 最少允许的字符数 (6 字符) | | B3 | 搜索字符串 | 正常 | 最少允许的字符数 (1 字符) | 最多允许的字符数(300 字符) | 正常 | | B4 | 选择 | 第一次选择 | 最后一次选择 | 第一次选择 | 最后一次选择 | | B5 | 行为选择 | 添加到购物车中 | 添加到购物车中 | 添加到购物车中 | 添加到购物车中 | | B6 | 行为选择 | 进行结帐 | 进行结帐 | 进行结帐 | 进行结帐 | | B7 | 送货地址 | 确认地址信息 | 确认地址信息 | 确认地址信息 | 确认地址信息 | | B8 | 送货方式 | 5 天 | 3 天 | 2 天 | 头天晚上 | | B9 | 支付方式 | 确认信用卡信息 | 确认信用卡信息 | 确认信用卡信息 | 确认信用卡信息 | | B10 | 行为选择 | 下订单 | 下订单 | 下订单 | 下订单 |
表 4 描述了图11中每列包含不同的测试用例。每一行相应的是用户输入的变量。
步骤 4：为变量赋值
在此步中，你替换如"一个非常长的名字" 或"扩展很长的电话号码"这样的占位符为像"Georgiamitsopolis" 和 "011-48(242) 425-3456 ext. 1234"这样实际有价值的东西。在此步，你还可以分裂表4所示的表格中的测试用例，为每个测试用例创建独立的表格。
如书籍订购使用用例的测试用例 1，你就可以创建一个像表 5这样的表格。这就给你的测试者创建一个文档。测试者将跟随总队2和3的方向，并且记录纵队5，6，7的结果。
表 5：最终的测试用例
| 步骤号 | 变量或选择 | 值 | 预期结果 | 实际结果 | 通过/失败 | 注解 | | B1 | 网站 | www.amazon.com | 登陆界面 |
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| | B2 | 电子邮件地址 | jsmith@hotmail.com |
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| | B2 | 密码 | Johnsm | 主界面 |
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| | B3 | 搜索字符串 | “Rational” | 书本列表 |
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| | B4 | 书本选择 | 第一次选择 | 书本详情 |
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| | B5 | 行为选择 | 添加到购物车中 | 购物车的内容 |
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| | B6 | 行为选择 | 进行结帐 | 地址提示 |
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| | B7 | 送货地址 | 确认地址信息 | 送货提示 |
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| | B8 | 购物方式 | 5 天 | 支付提示 |
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| | B9 | 支付方法 | 确认信用卡信息 | 确认提示 |
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| | B10 | 行为选择 | 下订单 | 订单号 |
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RequisitePro再一次帮助你创建追踪关系。在产生了全部的测试用例以后，你可以设置从场景到测试用例的追踪。
图 12显示了全部的场景：从不同的可选流程合并中产生21个场景。
图12 ：追踪矩阵
在设置了场景和测试用例之间的追踪关系后，我们可以创建一个显示从用例到测试用例全部追踪方法的追踪树。
这里有两个选项。第一个选项——如图 13显示——用于追踪到用例外，用来显示上层的用例并且追踪场景和测试用例。
图 13：用例的追踪树
第二个方法是测试用例中的追踪，如图14所示。在此种情况下，追踪树看起来会有不同：你从测试用例开始，然后追踪场景和用例。
图 14：测试用例的追踪树
进行这种追踪的一个最主要的原因－－并且花费时间将其加入到RequisitePro中－－是为了让你知道当一些事情发生变更时需要重新测试什么。追踪和所谓的可疑关联，如图 15所示，为你显示了由于先前的场景和用例发生了变化，哪些测试用例也要随之改变。
图 15：可疑关联
映射到IBM Rational统一过程
如何映射到IBM Rational统一过程（RUP）呢？它们大多数发生在过程中的先启和精化阶段。只要你有了用例之后，我们就可以开始建立场景和测试用例。图 16描述了这些活动对应于RUP方法论中的哪些地方。
图 16：映射到RUP阶段的追踪活动
当建立场景和测试用例时，你可以给用例设计者反馈并且精炼一下需求。这有助于在过程中尽早改变一些任务，并且最终为团队尽快完成任务做出贡献。在整个精化阶段以及几乎是整个构造阶段中都会使用测试用例。
总结
本文介绍了一种从用例中产生功能测试用例的方法。这是使用此方法的一些益处：
- 用更自动化的方法产生测试用例
- 避免重复测试
- 更好的测试覆盖
- 简化了测试进度的监控
- 简化了测试人员之间的工作负载平衡
- 简化了回归测试
- 通过把一些任务从构造阶段移到精化阶段来缩短项目时间
- 能够帮助尽早地发现缺失的需求
你创建的测试用例能够用于人工测试，也可以用于像IBM Rational Robot这样的自动化测试。这种方法已经在许多项目中获得了成功。
参考资料
- 您可以参阅本文在 developerWorks 全球网站上的英文原文。
- 点击 这里 查看本文最初的RUC介绍。
- 参考文献：
- Jim Heumann, "From Use Cases to Test Cases - Ensuring Quality from the Beginning." RUC 2001.
- Jim Heumann, "Using Use Cases to Create Test Cases." The Rational Edge, June 2001.
- Dean Leffingwell and Don Widrig, "Managing Software Requirements: A Unified Approach". Addison-Wesley, 1999.
- Dean Leffingwell and Don Widrig, "The Role of Requirements Traceability in System Development", The Rational Edge, September 2002.
- Rational Unified Process. Rational Software Corporation, 2001.
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