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本文和大家重點(diǎn)討論一下UML模型圖，九種UML模型圖分為三大類：結(jié)構(gòu)分類、動(dòng)態(tài)行為和模型管理，結(jié)構(gòu)分類包括用例圖、類圖、對(duì)象圖、構(gòu)件圖和部署圖，動(dòng)態(tài)行為包括狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、順序圖和協(xié)作圖，模型管理則包含類圖。本文主要介紹一下動(dòng)態(tài)UML模型圖。
UML模型圖
UML定義了九種UML模型圖：用例圖（UseCaseView）、類圖（ClassDiagram）、對(duì)象圖（ObjectDiagram）、構(gòu)件圖（ComponentDiagram）、部署圖（DeploymentDiagram）、狀態(tài)圖（StateChartDiagram）、活動(dòng)圖（ActivityDiagram）、序列圖（SequenceDiagram）以及協(xié)作圖（CollaborationDiagram）。這九種UML模型圖各有側(cè)重，如用例圖側(cè)重描述用戶需求，類圖側(cè)重描述系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)；描述的方面都不相同，如類圖描述的是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，序列圖描述的是系統(tǒng)的行為；抽象的層次也不同，如構(gòu)件圖描述系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)，抽象層次較高，類圖是描述具體模塊的結(jié)構(gòu)，抽象層次一般，對(duì)象圖描述了具體的模塊實(shí)現(xiàn)，抽象層次較低。
在有的文獻(xiàn)書籍中，將這九種UML模型圖分為三大類：結(jié)構(gòu)分類、動(dòng)態(tài)行為和模型管理，結(jié)構(gòu)分類包括用例圖、類圖、對(duì)象圖、構(gòu)件圖和部署圖，動(dòng)態(tài)行為包括狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、順序圖和協(xié)作圖，模型管理則包含類圖。本文則從動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的角度分別介紹UML的九種UML模型圖。
1.動(dòng)態(tài)UML模型圖
動(dòng)態(tài)行為UML模型圖描述了系統(tǒng)隨時(shí)間變化的行為。動(dòng)態(tài)UML模型圖包括：用例圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、順序圖和協(xié)作圖。
1.1用例圖
用例圖從用戶的角度來(lái)描述系統(tǒng)的行為和特征。用例圖一般是用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的需求分析的工具。
用例圖中首先要明確的概念就是用例。用例是系統(tǒng)的一個(gè)功能單元，描述了參與者與系統(tǒng)發(fā)生的一次交互行為。例如：銀行的ATM自動(dòng)提款機(jī)系統(tǒng)，用戶提款就是一個(gè)用例。
用例圖有以下幾種模型元素：用例（UseCase）、參與者（Actor）、關(guān)聯(lián)關(guān)系（Association）、包含關(guān)系（Include）、擴(kuò)展關(guān)系（Extend）以及泛化關(guān)系（Generalization）。用例是以一個(gè)橢圓形來(lái)表示，橢圓中心是用例的名稱；參與者就是與所要建模的系統(tǒng)交互的外部用戶、進(jìn)程或其他系統(tǒng)，參與者是以一個(gè)人形的圖標(biāo)表示；關(guān)聯(lián)關(guān)系描述參與者與其需要交互的用例之間的通信路徑，用一條實(shí)線段表示；包含關(guān)系描述一個(gè)用例利用另一個(gè)用例完成某個(gè)過(guò)程，用一個(gè)帶箭頭的虛線段并在虛線段上以“《include》”作為標(biāo)識(shí)來(lái)表示，箭頭指向被包含的用例；擴(kuò)展關(guān)系描述一個(gè)用例在原有的另一個(gè)用例的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了那個(gè)用例的部分功能，和包含關(guān)系類似，也是以一個(gè)帶箭頭的虛線段表示，不同的是虛線段上顯示的是“《extend》”，箭頭指向被擴(kuò)展的用例；泛化關(guān)系描述用例之間的一般和特殊的關(guān)系，特殊用例是在繼承了一般用例的特性的基礎(chǔ)上添加了新的特性，泛化關(guān)系和擴(kuò)展關(guān)系有相似之處，不同的是擴(kuò)展關(guān)系的需要明確標(biāo)明被擴(kuò)展用例的擴(kuò)展點(diǎn)，擴(kuò)展用例只能擴(kuò)展這些擴(kuò)展點(diǎn)，泛化關(guān)系用一個(gè)帶有空心三角箭頭的實(shí)線段表示。
1.2狀態(tài)圖
UML模型圖中狀態(tài)圖以狀態(tài)的概念描述對(duì)象、子系統(tǒng)、系統(tǒng)在生命周期中的各種行為，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是一個(gè)狀態(tài)圖只描述某一個(gè)對(duì)象（可以是類、程序模塊、系統(tǒng)）的行為。通過(guò)狀態(tài)圖可以知道一個(gè)對(duì)象、子系統(tǒng)、系統(tǒng)的各種狀態(tài)及其收到的消息對(duì)其狀態(tài)的影響。世界萬(wàn)物都有可以描述的狀態(tài)，因此都可以通過(guò)狀態(tài)圖來(lái)描述他們的行為，狀態(tài)圖具有很強(qiáng)的表達(dá)能力。
狀態(tài)圖有以下幾種常用的模型元素：狀態(tài)（State）、轉(zhuǎn)換（Transition）、起始狀態(tài)（StartState）、終止?fàn)顟B(tài)（EndState）。狀態(tài)描述一個(gè)對(duì)象的生命周期中某個(gè)時(shí)間段的特征，狀態(tài)是用圓角的矩形表示；轉(zhuǎn)換描述狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移，用一個(gè)帶箭頭的實(shí)線段表示，還可以給轉(zhuǎn)換添加標(biāo)注，通過(guò)標(biāo)注來(lái)描述引起狀態(tài)轉(zhuǎn)移的事件、條件和要執(zhí)行的操作，標(biāo)注的格式為：事件名[條件]/操作，標(biāo)注的每個(gè)部分都可以省略；起始狀態(tài)描述對(duì)象生命周期的開(kāi)始階段，用一個(gè)黑色的圓表示，有時(shí)為了表述清楚，在不產(chǎn)生混淆概念的情況下，可以省去起始狀態(tài)；終止?fàn)顟B(tài)描述對(duì)象生命周期的終止階段，用一個(gè)帶圓形外框的黑色圓表示，一個(gè)狀態(tài)圖可以有多個(gè)終止?fàn)顟B(tài)，有時(shí)為了表述清楚，在不產(chǎn)生混淆概念的情況下，可以省去終止?fàn)顟B(tài)。
1.3活動(dòng)圖
活動(dòng)圖是通過(guò)一系列活動(dòng)描述對(duì)象的行為，對(duì)象可以是程序、模塊、子系統(tǒng)、系統(tǒng)。通過(guò)活動(dòng)圖，可以了解所描述對(duì)象的要進(jìn)行的各種任務(wù)和過(guò)程。
UML模型圖中活動(dòng)圖常用的模型元素包括：活動(dòng)（Activity）、起始點(diǎn)（Start）、終止點(diǎn)（End）、轉(zhuǎn)換（Transition）、對(duì)象（Object）、條件判斷（Decision）、同步條（SynchronizationBar）、信息流和泳道（Swinlane）?；顒?dòng)描述的是系統(tǒng)要完成的一個(gè)任務(wù)或要進(jìn)行的一個(gè)過(guò)程，是活動(dòng)圖中的一個(gè)原子活動(dòng)，活動(dòng)用一個(gè)圓角的矩形表示，并標(biāo)上活動(dòng)名；起始點(diǎn)描述活動(dòng)圖的開(kāi)始狀態(tài)，與狀態(tài)圖類似，用一個(gè)黑色的圓標(biāo)識(shí)，活動(dòng)圖可以有多個(gè)起始點(diǎn)；終止點(diǎn)描述活動(dòng)圖的終止?fàn)顟B(tài)，與狀態(tài)圖類似，用一個(gè)帶圓圈的黑色圓表示，活動(dòng)圖可以有多個(gè)終止點(diǎn)；轉(zhuǎn)換描述活動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，也就是被描述對(duì)象的控制流，轉(zhuǎn)換用帶箭頭的實(shí)線段表示，箭頭指向轉(zhuǎn)向的活動(dòng)，可以在轉(zhuǎn)換上用文字標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換發(fā)生的條件；對(duì)象是活動(dòng)圖中參與的對(duì)象，它可以發(fā)送信號(hào)給活動(dòng)或是接收活動(dòng)的信號(hào)，也可以表示活動(dòng)的輸入/輸出結(jié)果，對(duì)象的表示和對(duì)象圖中的表示相同。
條件判斷描述活動(dòng)間轉(zhuǎn)換的分支，只有一個(gè)流入的信息流，不同的條件下輸出的信息流有不同的流向，條件判斷用一個(gè)菱形表示;同步條描述活動(dòng)之間的同步，一般有多個(gè)信息流流入，多個(gè)信息流流出，必須是流入的信息流都到達(dá)，流出的信息流才能同時(shí)流出，同步條用一條較粗的水平的或是垂直的實(shí)線段表示；信息流描述活動(dòng)和對(duì)象的交互關(guān)系，對(duì)象可以作為活動(dòng)的輸入/輸出，也可以作為一個(gè)實(shí)體，接收活動(dòng)的信號(hào)或是向活動(dòng)發(fā)送信號(hào)，信息流用帶箭頭的虛線段表示，箭頭標(biāo)識(shí)信息流的方向；泳道描述的是活動(dòng)圖中的活動(dòng)的分組，通常，可以將活動(dòng)按照某種標(biāo)準(zhǔn)分組，泳道在UML活動(dòng)圖中的表示就是在橫向上將活動(dòng)圖劃分出一個(gè)縱向的區(qū)域，同組的活動(dòng)和對(duì)象都在這個(gè)區(qū)域中，區(qū)域之間用虛線分隔。
1.4順序圖
順序圖通過(guò)描述對(duì)象之間的交互來(lái)表達(dá)被描述對(duì)象的行為。順序圖重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)象交互的時(shí)間性順序性。與前面介紹的UML模型圖可以隨意組織模型元素不同，順序圖有一定的結(jié)構(gòu)，可以將順序圖看成一個(gè)二維坐標(biāo)，縱向上表示的是不同的對(duì)象，橫向上是順序的時(shí)間
順序圖常用的模型元素有：對(duì)象（Object）和消息（Message）。對(duì)象是順序圖描述的對(duì)象中的一個(gè)子對(duì)象，對(duì)象的表示和對(duì)象圖的類似，但是順序圖中的對(duì)象只放置在圖中對(duì)象所在的縱向區(qū)域的頂端，同時(shí)有一條向下延伸的虛線，表示對(duì)象的生命線，在對(duì)象正在執(zhí)行動(dòng)作（如向其它對(duì)象發(fā)送消息）的區(qū)間，生命線的虛線就被一個(gè)矩形方塊代替，用來(lái)表示此時(shí)對(duì)象處于激活狀態(tài)，在對(duì)象生命線末尾用一個(gè)“×”標(biāo)識(shí)對(duì)象生命期的結(jié)束；消息是對(duì)象間通訊的信息，可以是控制信息、數(shù)據(jù)信息等，消息可以分為簡(jiǎn)單消息、同步消息、異步消息和返回消息，簡(jiǎn)單消息標(biāo)識(shí)對(duì)象間的一般消息，沒(méi)有具體的細(xì)節(jié)，只描述了對(duì)象間的一次通訊，簡(jiǎn)單消息用一個(gè)帶箭頭的實(shí)線段表示，同步消息描述的是消息的發(fā)送方發(fā)送了消息之后，必須收到回復(fù)消息才能進(jìn)行后續(xù)的動(dòng)作，同步消息用帶實(shí)心三角箭頭的實(shí)線段表示，異步消息描述的是消息的發(fā)送方在發(fā)送了消息之后就能進(jìn)行后續(xù)動(dòng)作，不需要等待回復(fù)消息，返回消息描述的是從同步消息激活的動(dòng)作返回到同步消息發(fā)送者的消息，返回消息用帶箭頭的虛線段表示。
1.5協(xié)作圖
UML模型圖中協(xié)作圖描述在一定的語(yǔ)境中一組對(duì)象以及用來(lái)實(shí)現(xiàn)某些功能的對(duì)象之間的相互作用和對(duì)象之間的關(guān)系。協(xié)作圖可以看成是在對(duì)象圖的基礎(chǔ)上，加入了對(duì)象之間的消息通訊以描述對(duì)象之間的交互。與順序圖不同，協(xié)作圖重點(diǎn)是在空間上描述對(duì)象的交互。
協(xié)作圖除了具有對(duì)象圖的模型元素之外，就是加入了消息（Message），消息是對(duì)象之間的通訊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)象的交互，消息可以分為：指向源的簡(jiǎn)單消息、指向目的的簡(jiǎn)單消息、指向源的異步消息、指向目的的異步消息、指向源的同步消息、指向目的的同步消息，指向源和指向目的都是表示簡(jiǎn)單消息的流向，只是圖形表示的指向不同而已，指向源的簡(jiǎn)單消息和指向目的的簡(jiǎn)單消息都用帶箭頭的線段表示，指向源的簡(jiǎn)單消息只指向左邊邊，指向目的的簡(jiǎn)單消息只指向右邊，指向源的異步消息用帶有下半個(gè)箭頭的實(shí)線段表示，指向目的的異步消息用帶有上半個(gè)箭頭的實(shí)線段表示，指向源的同步消息和指向目的的同步消息用帶實(shí)心三角箭頭的實(shí)線段表示，指向源的同步消息只指向左邊，指向目的的同步消息只指向右邊。
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名稱欄目：UML基礎(chǔ)解析動(dòng)態(tài)UML模型圖
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