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本節(jié)和大家學(xué)習(xí)一下UML動(dòng)態(tài)建模機(jī)制，主要包括消息，狀態(tài)圖，順序圖，合作圖和活動(dòng)圖介紹及四種圖的運(yùn)用等內(nèi)容，相信通過(guò)本節(jié)的介紹你對(duì)UML動(dòng)態(tài)建模機(jī)制一定會(huì)有深刻的認(rèn)識(shí)。
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UML動(dòng)態(tài)建模機(jī)制
1.消息
在面向?qū)ο蠹夹g(shù)中，對(duì)象間的交互是通過(guò)對(duì)象間消息的傳遞來(lái)完成的。在UML的四個(gè)動(dòng)態(tài)模型中均用到消息這個(gè)概念。通常，當(dāng)一個(gè)對(duì)象調(diào)用另一個(gè)對(duì)象中的操作時(shí)，即完成了一次消息傳遞。當(dāng)操作執(zhí)行后，控制便返回到調(diào)用者。對(duì)象通過(guò)相互間的通信進(jìn)行合作，并在其生命周期中根據(jù)通信的結(jié)果不斷改變自身的狀態(tài)。
在UML中，消息的圖形表示是用帶有箭頭的線(xiàn)段將消息的發(fā)送者和接收者聯(lián)系起來(lái)，箭頭的類(lèi)型表示消息的類(lèi)型，如圖2所示。
UML定義中UML動(dòng)態(tài)建模的消息類(lèi)型有三種:
簡(jiǎn)單消息表示簡(jiǎn)單的控制流。用于描述控制如何在對(duì)象間進(jìn)行傳遞，而不考慮通信的細(xì)節(jié)。
同步消息表示嵌套的控制流。操作的調(diào)用是一種典型的同步消息。調(diào)用者發(fā)出消息后必須等待消息返回，只有當(dāng)處理消息的操作執(zhí)行完畢后，調(diào)用者才可繼續(xù)執(zhí)行自己的操作。
異步消息表示異步控制流。當(dāng)調(diào)用者發(fā)出消息后不用等待消息的返回即可繼續(xù)執(zhí)行自己的操作。異步消息主要用于描述實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的并發(fā)行為。
2.狀態(tài)圖
UML動(dòng)態(tài)建模狀態(tài)圖用來(lái)描述一個(gè)特定對(duì)象的所有可能狀態(tài)及其引起狀態(tài)轉(zhuǎn)移的事件。大多數(shù)面向?qū)ο蠹夹g(shù)都用狀態(tài)圖表示單個(gè)對(duì)象在其生命周期中的行為。一個(gè)狀態(tài)圖包括一系列的狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移。
狀態(tài) 所有對(duì)象都具有狀態(tài)，狀態(tài)是對(duì)象執(zhí)行了一系列活動(dòng)的結(jié)果。當(dāng)某個(gè)事件發(fā)生后，對(duì)象的狀態(tài)將發(fā)生變化。狀態(tài)圖中定義的狀態(tài)有:初態(tài)、終態(tài)、中間狀態(tài)、復(fù)合狀態(tài)。其中，初態(tài)是狀態(tài)圖的起始點(diǎn)，而終態(tài)則是狀態(tài)圖的終點(diǎn)。一個(gè)狀態(tài)圖只能有一個(gè)初態(tài)，而終態(tài)則可以有多個(gè)。
中間狀態(tài)包括兩個(gè)區(qū)域:名字域和內(nèi)部轉(zhuǎn)移域，如圖3所示。圖中內(nèi)部轉(zhuǎn)移域是可選的，其中所列的動(dòng)作將在對(duì)象處于該狀態(tài)時(shí)執(zhí)行，且該動(dòng)作的執(zhí)行并不改變對(duì)象的狀態(tài)。
一個(gè)狀態(tài)可以進(jìn)一步地細(xì)化為多個(gè)子狀態(tài)，我們將可以進(jìn)一步細(xì)化的狀態(tài)稱(chēng)作復(fù)合狀態(tài)。子狀態(tài)之間有"或關(guān)系"和"與關(guān)系"兩種關(guān)系?；蜿P(guān)系說(shuō)明在某一時(shí)刻僅可到達(dá)一個(gè)子狀態(tài)。例如，一個(gè)處于行駛狀態(tài)的汽車(chē)，在"行駛"這個(gè)復(fù)合狀態(tài)中有向前和向后兩個(gè)不同的子狀態(tài)，在某一時(shí)刻汽車(chē)要么向前，要么向后。與關(guān)系說(shuō)明復(fù)合狀態(tài)中在某一時(shí)刻可同時(shí)到達(dá)多個(gè)子狀態(tài)。具有并發(fā)子狀態(tài)的狀態(tài)圖稱(chēng)為并發(fā)狀態(tài)圖。
轉(zhuǎn)移 狀態(tài)圖中狀態(tài)之間帶箭頭的連線(xiàn)被稱(chēng)為轉(zhuǎn)移。狀態(tài)的變遷通常是由事件觸發(fā)的，此時(shí)應(yīng)在轉(zhuǎn)移上標(biāo)出觸發(fā)轉(zhuǎn)移的事件表達(dá)式。假如轉(zhuǎn)移上未標(biāo)明事件，則表示在源狀態(tài)的內(nèi)部活動(dòng)執(zhí)行完畢后自動(dòng)觸發(fā)轉(zhuǎn)移。#p#
3.順序圖
UML動(dòng)態(tài)建模順序圖用來(lái)描述對(duì)象之間動(dòng)態(tài)的交互關(guān)系，著重體現(xiàn)對(duì)象間消息傳遞的時(shí)間順序。順序圖存在兩個(gè)軸:水平軸表示不同的對(duì)象，垂直軸表示時(shí)間。順序圖中的對(duì)象用一個(gè)帶有垂直虛線(xiàn)的矩形框表示，并標(biāo)有對(duì)象名和類(lèi)名。垂直虛線(xiàn)是對(duì)象的生命線(xiàn)，用于表示在某段時(shí)間內(nèi)對(duì)象是存在的。對(duì)象間的通信通過(guò)在對(duì)象的生命線(xiàn)間畫(huà)消息來(lái)表示。消息的箭頭指明消息的類(lèi)型。
順序圖中的消息可以是信號(hào)、操作調(diào)用或類(lèi)似于C++中的RPC和Java中的RMI。當(dāng)收到消息時(shí)，接收對(duì)象立即開(kāi)始執(zhí)行活動(dòng)，即對(duì)象被激活了。通過(guò)在對(duì)象生命線(xiàn)上顯示一個(gè)細(xì)長(zhǎng)矩形框來(lái)表示激活。
消息可以用消息名及參數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)。消息也可帶有順序號(hào)，但較少使用。消息還可帶有條件表達(dá)式，表示分支或決定是否發(fā)送消息。假如用于表示分支，則每個(gè)分支是相互排斥的，即在某一時(shí)刻僅可發(fā)送分支中的一個(gè)消息。
在順序圖的左邊可以有說(shuō)明，用于說(shuō)明消息發(fā)送的時(shí)刻、描述動(dòng)作的執(zhí)行情況以及約束等。一個(gè)典型的例子就是用于說(shuō)明一個(gè)消息是重復(fù)發(fā)送的。另外，可以定義兩個(gè)消息間的時(shí)間限制。
一個(gè)對(duì)象可以通過(guò)發(fā)送消息來(lái)創(chuàng)建另一個(gè)對(duì)象，當(dāng)一個(gè)對(duì)象被刪除或自我刪除時(shí)，該對(duì)象用"X"標(biāo)識(shí)。
另外，在很多算法中，遞歸是一種很重要的技術(shù)。當(dāng)一個(gè)操作直接或間接調(diào)用自身時(shí)，即發(fā)生了遞歸。產(chǎn)生遞歸的消息總是同步消息，返回消息應(yīng)是一個(gè)簡(jiǎn)單消息。
4.合作圖
合作圖用于描述相互合作的對(duì)象間的交互關(guān)系和鏈接關(guān)系。雖然順序圖和合作圖都用來(lái)描述對(duì)象間的交互關(guān)系，但側(cè)重點(diǎn)不一樣。順序圖著重體現(xiàn)交互的時(shí)間順序，合作圖則著重體現(xiàn)交互對(duì)象間的靜態(tài)鏈接關(guān)系。
UML動(dòng)態(tài)建模中合作圖對(duì)象的外觀與順序圖中的一樣。假如一個(gè)對(duì)象在消息的交互中被創(chuàng)建，則可在對(duì)象名稱(chēng)之后標(biāo)以。類(lèi)似地，假如一個(gè)對(duì)象在交互期間被刪除，則可在對(duì)象名稱(chēng)之后標(biāo)以。對(duì)象間的鏈接關(guān)系類(lèi)似于類(lèi)圖中的聯(lián)系。通過(guò)在對(duì)象間的鏈接上標(biāo)志帶有消息串的消息來(lái)表達(dá)對(duì)象間的消息傳遞。
鏈接
鏈接用于表示對(duì)象間的各種關(guān)系，包括組成關(guān)系的鏈接、聚集關(guān)系的鏈接、限定關(guān)系的鏈接以及導(dǎo)航鏈接。各種鏈接關(guān)系與類(lèi)圖中的定義相同，在鏈接的端點(diǎn)位置可以顯示對(duì)象的角色名和模板。
消息流
在合作圖的鏈接線(xiàn)上，可以用帶有消息串的消息來(lái)描述對(duì)象間的交互。消息的箭頭指明消息的流動(dòng)方向。消息串說(shuō)明要發(fā)送的消息、消息的參數(shù)、消息的返回值以及消息的序列號(hào)等。
5.活動(dòng)圖
活動(dòng)圖的應(yīng)用非常廣泛，它既可用來(lái)描述操作的行為，也可以描述用例和對(duì)象內(nèi)部的工作過(guò)程。UML動(dòng)態(tài)建模中活動(dòng)圖是由狀態(tài)圖變化而來(lái)的，它們各自用于不同的目的?；顒?dòng)圖依據(jù)對(duì)象狀態(tài)的變化來(lái)捕捉動(dòng)作與動(dòng)作的結(jié)果?；顒?dòng)圖中一個(gè)活動(dòng)結(jié)束后將立即進(jìn)入下一個(gè)活動(dòng)。圖1給出了一個(gè)活動(dòng)圖的例子。
活動(dòng)和轉(zhuǎn)移
一項(xiàng)操作可以描述為一系列相關(guān)的活動(dòng)?；顒?dòng)僅有一個(gè)起始點(diǎn)，但可以有多個(gè)結(jié)束點(diǎn)?；顒?dòng)間的轉(zhuǎn)移答應(yīng)帶有g(shù)uard-condition、send-clause和action-expression，其語(yǔ)法與狀態(tài)圖中定義的相同。一個(gè)活動(dòng)可以順序地跟在另一個(gè)活動(dòng)之后，這是簡(jiǎn)單的順序關(guān)系。假如在活動(dòng)圖中使用一個(gè)菱形的判定標(biāo)志，則可以表達(dá)條件關(guān)系，判定標(biāo)志可以有多個(gè)輸入和輸出轉(zhuǎn)移，但在活動(dòng)的運(yùn)作中僅觸發(fā)其中的一個(gè)輸出轉(zhuǎn)移。
活動(dòng)圖對(duì)表示并發(fā)行為也很有用。在活動(dòng)圖中，使用一個(gè)稱(chēng)為同步條的水平粗線(xiàn)可以將一條轉(zhuǎn)移分為多個(gè)并發(fā)執(zhí)行的分支，或?qū)⒍鄠€(gè)轉(zhuǎn)移合為一條轉(zhuǎn)移。此時(shí)，只有輸入的轉(zhuǎn)移全部有效，同步條才會(huì)觸發(fā)轉(zhuǎn)移，進(jìn)而執(zhí)行后面的活動(dòng)，如圖2所示。
泳道
活動(dòng)圖告訴你發(fā)生了什么，但沒(méi)有告訴你該項(xiàng)活動(dòng)由誰(shuí)來(lái)完成。在程序設(shè)計(jì)中，這意味著活動(dòng)圖沒(méi)有描述出各個(gè)活動(dòng)由哪個(gè)類(lèi)來(lái)完成。泳道解決了這一問(wèn)題。它將活動(dòng)圖的邏輯描述與順序圖、合作圖的責(zé)任描述結(jié)合起來(lái)。如圖2所示，泳道用矩形框來(lái)表示，屬于某個(gè)泳道的活動(dòng)放在該矩形框內(nèi)，將對(duì)象名放在矩形框的頂部，表示泳道中的活動(dòng)由該對(duì)象負(fù)責(zé)。
對(duì)象
在活動(dòng)圖中可以出現(xiàn)對(duì)象。對(duì)象可以作為活動(dòng)的輸入或輸出，對(duì)象與活動(dòng)間的輸入/輸出關(guān)系由虛線(xiàn)箭頭來(lái)表示。假如僅表示對(duì)象受到某一活動(dòng)的影響，則可用不帶箭頭的虛線(xiàn)來(lái)連接對(duì)象與活動(dòng)，如圖2所示。
信號(hào)
在活動(dòng)圖中可以表示信號(hào)的發(fā)送與接收，分別用發(fā)送和接收標(biāo)志來(lái)表示。發(fā)送和接收標(biāo)志也可與對(duì)象相連，用于表示消息的發(fā)送者和接收者。
6.四種圖的運(yùn)用
上面對(duì)UML中用于描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的四個(gè)圖做了簡(jiǎn)單地介紹。UML動(dòng)態(tài)建模中這四個(gè)圖均可用于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)建模，但它們各自的側(cè)重點(diǎn)不同，分別用于不同的目的。下面對(duì)如何正確使用這幾個(gè)圖做一簡(jiǎn)單的總結(jié)，在實(shí)際的建模過(guò)程中要根據(jù)具體情況靈活運(yùn)用這些建議。
首先，不要對(duì)系統(tǒng)中的每個(gè)類(lèi)都畫(huà)狀態(tài)圖。盡管這樣做很***，但太浪費(fèi)精力，其實(shí)你可能只關(guān)心某些類(lèi)的行為。正確的做法是:為幫助理解類(lèi)而畫(huà)它的狀態(tài)圖。狀態(tài)圖描述跨越多個(gè)用例的單個(gè)對(duì)象的行為，而不適合描述多個(gè)對(duì)象間的行為合作。為此，常將狀態(tài)圖與其它技術(shù)組合使用。
順序圖和合作圖適合描述單個(gè)用例中幾個(gè)對(duì)象的行為。其中順序圖突出對(duì)象間交互的順序，而合作圖的布局方法能更清楚地表示出對(duì)象之間靜態(tài)的連接關(guān)系。當(dāng)行為較為簡(jiǎn)單時(shí)，順序圖和合作圖是***的選擇。但當(dāng)行為比變復(fù)雜時(shí)，這兩個(gè)圖將失去其清楚度。因此，假如想顯示跨越多用例或多線(xiàn)程的復(fù)雜行為，可考慮使用活動(dòng)圖。另外，順序圖和合作圖僅適合描述對(duì)象之間的合作關(guān)系，而不適合對(duì)行為進(jìn)行精確定義，假如想描述跨越多個(gè)用例的單個(gè)對(duì)象的行為，應(yīng)當(dāng)使用狀態(tài)圖。
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