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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，相信通過本節(jié)的介紹你對UML動(dòng)態(tài)建模機(jī)制一定會有深刻的認(rèn)識。
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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，對象間的交互是通過對象間消息的傳遞來完成的。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)對象調(diào)用另一個(gè)對象中的操作時(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。對象通過相互間的通信進(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段將消息的發(fā)送者和接收者聯(lián)系起來，箭頭的類型表示消息的類型，如圖2所示。
UML定義中UML動(dòng)態(tài)建模的消息類型有三種:
簡單消息表示簡單的控制流。用于描述控制如何在對象間進(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)圖用來描述一個(gè)特定對象的所有可能狀態(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) 所有對象都具有狀態(tài)，狀態(tài)是對象執(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，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)刻汽車要么向前，要么向后。與關(guān)系說明復(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)之間帶箭頭的連線被稱為轉(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)建模順序圖用來描述對象之間動(dòng)態(tài)的交互關(guān)系，著重體現(xiàn)對象間消息傳遞的時(shí)間順序。順序圖存在兩個(gè)軸:水平軸表示不同的對象，垂直軸表示時(shí)間。順序圖中的對象用一個(gè)帶有垂直虛線的矩形框表示，并標(biāo)有對象名和類名。垂直虛線是對象的生命線，用于表示在某段時(shí)間內(nèi)對象是存在的。對象間的通信通過在對象的生命線間畫消息來表示。消息的箭頭指明消息的類型。
順序圖中的消息可以是信號、操作調(diào)用或類似于C++中的RPC和Java中的RMI。當(dāng)收到消息時(shí)，接收對象立即開始執(zhí)行活動(dòng)，即對象被激活了。通過在對象生命線上顯示一個(gè)細(xì)長矩形框來表示激活。
消息可以用消息名及參數(shù)來標(biāo)識。消息也可帶有順序號，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明，用于說明消息發(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)對象可以通過發(fā)送消息來創(chuàng)建另一個(gè)對象，當(dāng)一個(gè)對象被刪除或自我刪除時(shí)，該對象用"X"標(biāo)識。
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)簡單消息。
4.合作圖
合作圖用于描述相互合作的對象間的交互關(guān)系和鏈接關(guān)系。雖然順序圖和合作圖都用來描述對象間的交互關(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)交互對象間的靜態(tài)鏈接關(guān)系。
UML動(dòng)態(tài)建模中合作圖對象的外觀與順序圖中的一樣。假如一個(gè)對象在消息的交互中被創(chuàng)建，則可在對象名稱之后標(biāo)以。類似地，假如一個(gè)對象在交互期間被刪除，則可在對象名稱之后標(biāo)以。對象間的鏈接關(guān)系類似于類圖中的聯(lián)系。通過在對象間的鏈接上標(biāo)志帶有消息串的消息來表達(dá)對象間的消息傳遞。
鏈接
鏈接用于表示對象間的各種關(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)系與類圖中的定義相同，在鏈接的端點(diǎn)位置可以顯示對象的角色名和模板。
消息流
在合作圖的鏈接線上，可以用帶有消息串的消息來描述對象間的交互。消息的箭頭指明消息的流動(dòng)方向。消息串說明要發(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等。
5.活動(dòng)圖
活動(dòng)圖的應(yīng)用非常廣泛，它既可用來描述操作的行為，也可以描述用例和對象內(nèi)部的工作過程。UML動(dòng)態(tài)建模中活動(dòng)圖是由狀態(tài)圖變化而來的，它們各自用于不同的目的。活動(dòng)圖依據(jù)對象狀態(tài)的變化來捕捉動(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)。活動(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)圖對表示并發(fā)行為也很有用。在活動(dòng)圖中，使用一個(gè)稱為同步條的水平粗線可以將一條轉(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，但沒有告訴你該項(xiàng)活動(dòng)由誰來完成。在程序設(shè)計(jì)中，這意味著活動(dòng)圖沒有描述出各個(gè)活動(dòng)由哪個(gè)類來完成。泳道解決了這一問題。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。如圖2所示，泳道用矩形框來表示，屬于某個(gè)泳道的活動(dòng)放在該矩形框內(nèi)，將對象名放在矩形框的頂部，表示泳道中的活動(dòng)由該對象負(fù)責(zé)。
對象
在活動(dòng)圖中可以出現(xiàn)對象。對象可以作為活動(dòng)的輸入或輸出，對象與活動(dòng)間的輸入/輸出關(guān)系由虛線箭頭來表示。假如僅表示對象受到某一活動(dòng)的影響，則可用不帶箭頭的虛線來連接對象與活動(dòng)，如圖2所示。
信號
在活動(dòng)圖中可以表示信號的發(fā)送與接收，分別用發(fā)送和接收標(biāo)志來表示。發(fā)送和接收標(biāo)志也可與對象相連，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UML中用于描述系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為的四個(gè)圖做了簡單地介紹。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。下面對如何正確使用這幾個(gè)圖做一簡單的總結(jié)，在實(shí)際的建模過程中要根據(jù)具體情況靈活運(yùn)用這些建議。
首先，不要對系統(tǒng)中的每個(gè)類都畫狀態(tài)圖。盡管這樣做很***，但太浪費(fèi)精力，其實(shí)你可能只關(guān)心某些類的行為。正確的做法是:為幫助理解類而畫它的狀態(tài)圖。狀態(tài)圖描述跨越多個(gè)用例的單個(gè)對象的行為，而不適合描述多個(gè)對象間的行為合作。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)對象的行為。其中順序圖突出對象間交互的順序，而合作圖的布局方法能更清楚地表示出對象之間靜態(tài)的連接關(guān)系。當(dāng)行為較為簡單時(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象之間的合作關(guān)系，而不適合對行為進(jìn)行精確定義，假如想描述跨越多個(gè)用例的單個(gè)對象的行為，應(yīng)當(dāng)使用狀態(tài)圖。
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