课件—UML系统建模与分析设计(6)汇编

1、v在在UML软件开发过程的客户需求分析与系统分析软件开发过程的客户需求分析与系统分析设计各个阶段都要对对象的动态行为进行建模。设计各个阶段都要对对象的动态行为进行建模。v在客户需求分析阶段需要用活动图对用例尽心描在客户需求分析阶段需要用活动图对用例尽心描述，在系统分析阶段要建立基本的对象动态模型，述，在系统分析阶段要建立基本的对象动态模型，在系统设计阶段要对已经建立的对象动态模型采在系统设计阶段要对已经建立的对象动态模型采用循环迭代的方式进一步细化和完善。用循环迭代的方式进一步细化和完善。v对象的动态模型包括交互模型和状态模型，对象对象的动态模型包括交互模型和状态模型，对象的状态模型用状态图和

2、活动图进行描述。的状态模型用状态图和活动图进行描述。第六章第六章 系统动态建模系统动态建模状态模型状态模型本章目的： 了解对象状态变化和活动变化的描述方式了解对象状态变化和活动变化的描述方式 掌握掌握UML绘制状态图和活动图的方法和步骤绘制状态图和活动图的方法和步骤 掌握状态模型中并发行为的描述方法掌握状态模型中并发行为的描述方法 掌握用状态图和活动图建立对象动态行为模掌握用状态图和活动图建立对象动态行为模 型的方法和步骤型的方法和步骤状态图状态图 状态图(State Diagram)用来描述一个特定对象的所有可能的状态及其引起状态转移的事件。一个状态图包括一系列的状态以及状态之间的转移。 通

3、过状态图可以了解一个对象所能到达的所有状态以及通过状态图可以了解一个对象所能到达的所有状态以及对象收到的事件（收到消息，超时，错误等）对对象状态的对象收到的事件（收到消息，超时，错误等）对对象状态的影响等。影响等。 所有的类，只要它有可标记的状态和复杂的行为都应该所有的类，只要它有可标记的状态和复杂的行为都应该有一个状态图。状态图是对单个类的对象的生命周期进行建有一个状态图。状态图是对单个类的对象的生命周期进行建模，描述了对象的动态行为，每个对象被认为是事件驱动的模，描述了对象的动态行为，每个对象被认为是事件驱动的孤立实体。孤立实体。 状态图是对类的一种补充描述，它展示了此类对象所具有状态图是

4、对类的一种补充描述，它展示了此类对象所具有的可能的状态以及某些事件发生时其状态的转移情况。的可能的状态以及某些事件发生时其状态的转移情况。 v交互图为了显示某个特定的用例某个特定的场景交互图为了显示某个特定的用例某个特定的场景下对象发生了哪些交互。下对象发生了哪些交互。v状态图描述对象整个生命其中表现的动态行为，状态图描述对象整个生命其中表现的动态行为，对象响应事件的动作，对象的状态会发生哪些改对象响应事件的动作，对象的状态会发生哪些改变。变。6.1 6.1 状态图状态图什么是状态？什么是状态？ 所有对象都具有状态所有对象都具有状态, ,状态是对象执行了一系列活动的结果。状态是对象执行了一系列

5、活动的结果。当某个事件发生后当某个事件发生后, ,对象的状态将发生变化。对象的状态将发生变化。v对象生命期中的某个条件或状况，在此期间对象将对象生命期中的某个条件或状况，在此期间对象将满足某些条满足某些条件、执行某些活动或等待某些事件件、执行某些活动或等待某些事件。理解理解v对象在任何时候都会处于某种状态中，对象在任何时候都会处于某种状态中，所有对象都有状态所有对象都有状态；v对象所处的状态决定了它如何响应所检测到的事件或所接受的对象所处的状态决定了它如何响应所检测到的事件或所接受的消息；消息；v通常，事件使对象从一个状态转向另一个状态（通常，事件使对象从一个状态转向另一个状态（状态转移状态转

6、移）；）；CD播放器（正常状态下）播放器（正常状态下）初态初态（start state） ：显示状态图中状态机的执行：显示状态图中状态机的执行（execution）的开始；）的开始；v 一个状态机一个状态机只能有一个初态只能有一个初态，因为每一个执行都是从相，因为每一个执行都是从相同的地方开始。同的地方开始。如果一个状态机是由多个状态图描述，则如果一个状态机是由多个状态图描述，则多张图用同一个初态多张图用同一个初态；v 嵌套状态嵌套状态中可以使用新的初态；中可以使用新的初态；终态终态（end state）v 表示一个最后的或者终端状态；表示一个最后的或者终端状态；v 终态的数目可以是不确定的（

7、可以不用画出来）终态的数目可以是不确定的（可以不用画出来）初态初态终态终态对象状态的基本描述图符对象状态的基本描述图符中间状态的组成中间状态的组成v 状态名（状态名（name）v 进入进入/退出动作（退出动作（entry/exit action）v 内部转移（内部转移（internal transition） - 不导致状态改变的转换，不会执行entry和exit动作v 子状态（子状态（substate） - 嵌套在另外一个状态中的状态v 延迟事件（延迟事件（deferred event） - 延迟到下一状态中处理的事件中间态中间态状态名状态名状态变量状态变量活动活动 响应事件的内部动作或活动

8、的列响应事件的内部动作或活动的列表，定义为：表，定义为：事件名事件名 (参数表参数表条件条件)/动作表达式动作表达式 是状态图所显示的类的属性。是状态图所显示的类的属性。 列出了在该状态时要执行的事件和动作。有列出了在该状态时要执行的事件和动作。有3个标准事件：个标准事件： entry事件用于指明进入该状态时的特定动作。事件用于指明进入该状态时的特定动作。 exit事件用于指明退出该状态时的特定动作。事件用于指明退出该状态时的特定动作。 do事件用于指明在该状态中时执行的动作。事件用于指明在该状态中时执行的动作。 例例:无参数无参数迁移迁移loginlogin time=curent time

9、entry/type “login”do/get use namedo/get passwordhelp/display helpexit/login(use_name.password)含有子状态的状态被称为组合状态含有子状态的状态被称为组合状态v 状态名（状态名（name）v 进入进入/退出动作（退出动作（entry/exit action）组合状态的两种类型：组合状态的两种类型：v与子状态与子状态v或子状态或子状态在状态中使用一在状态中使用一个菱形个菱形来表示判断标志。来表示判断标志。同步同步v同步：同步可视化地定义了并发工作流的分劈同步：同步可视化地定义了并发工作流的分劈（fork）与

10、接合（）与接合（join）n分劈是一个源状态分为两个或两个以上的目标状态n接合是两个以上的源状态连接为一个目标状态n同步在状态图中用一条粗短线表示，成为同步杆一个无人职守电梯升降的状态图一个无人职守电梯升降的状态图下降状态在第一层上升状态向第一层下降空闲状态上升到达到达上升超时下降到达第一层6.2 状态的分类与描述状态的分类与描述v对象属性的任何不同值的组合就是对象的一个状对象属性的任何不同值的组合就是对象的一个状态，全部状态的集合描述了一个对象的状态空间。态，全部状态的集合描述了一个对象的状态空间。但是主要关注的是对于确定的状态有重要意义的但是主要关注的是对于确定的状态有重要意义的属性，状态

11、属性。它的具体特征：属性，状态属性。它的具体特征： （1）一般具有少量的可选值）一般具有少量的可选值 （2）属性值的转换具有一定的限制）属性值的转换具有一定的限制 建立状态模型时，就是要正确找到一个对象建立状态模型时，就是要正确找到一个对象的全部状态属性，并根据它们的值划分状态。的全部状态属性，并根据它们的值划分状态。6-4 6-4 一个设备使用状况的状态图一个设备使用状况的状态图简单状态与嵌套状态简单状态与嵌套状态 简单状态：简单状态：一个不含有嵌套状态的状态一个不含有嵌套状态的状态组合状态：组合状态：如果一个状态内嵌套了若干个状态，则如果一个状态内嵌套了若干个状态，则称该状态为组合状态或超

12、状态称该状态为组合状态或超状态子状态子状态：嵌套在另一个状态中的状态：嵌套在另一个状态中的状态v 简单状态对应一个简单状态对应一个动作动作，嵌套状态中的每个被嵌套的状态，嵌套状态中的每个被嵌套的状态图都对应于该嵌套状态内正在进行的一个图都对应于该嵌套状态内正在进行的一个活动活动。v 动作：一组可执行的语句，动作具有以下特征：动作：一组可执行的语句，动作具有以下特征： 迁移性：与状态迁移有关；迁移性：与状态迁移有关； 原子性：这组语句不可中断；原子性：这组语句不可中断； 连续性：一组语句必须连续执行，直到完毕。连续性：一组语句必须连续执行，直到完毕。v 活动：一组可执行的动作，活动具有以下特征：

13、活动：一组可执行的动作，活动具有以下特征： 有限性：完整的活动有一定的期限；有限性：完整的活动有一定的期限； 非原子性：这组动作可因某一事件发生而中断非原子性：这组动作可因某一事件发生而中断6-5 6-5 描述设备（车床）状况的嵌套状态图描述设备（车床）状况的嵌套状态图 订单处理系统订单处理系统使用组合状态的优点：避免了转移线交叉，使图面清晰，简使用组合状态的优点：避免了转移线交叉，使图面清晰，简化了状态图，更重要的是要清楚地表达了状态的结构关系，化了状态图，更重要的是要清楚地表达了状态的结构关系，便于分清主次，分别对待便于分清主次，分别对待v历史状态：历史状态：使用历史状态，则可以存储给退出

14、组使用历史状态，则可以存储给退出组合状态时所处的子状态，则返回组合状态时可以合状态时所处的子状态，则返回组合状态时可以直接回到相应的子状态；直接回到相应的子状态；6-8 6-8 带有历史指示器的软件安装过程状态图带有历史指示器的软件安装过程状态图 状态的顺序迁移状态的顺序迁移 v顺序状态表示状态的顺序迁移，也称为不相交状顺序状态表示状态的顺序迁移，也称为不相交状态，表明状态图中的状态没有迁移现象，状态之态，表明状态图中的状态没有迁移现象，状态之间的迁移是串行的，即一个接一个顺序迁移。间的迁移是串行的，即一个接一个顺序迁移。状态的并发迁移与同步状态的并发迁移与同步 v一个状态也可以有多个并发的子

15、状态，并发子状一个状态也可以有多个并发的子状态，并发子状态之间用虚线分隔。态之间用虚线分隔。6-7 6-7 采用同步并发迁移图符描述的并发子状态图采用同步并发迁移图符描述的并发子状态图 状态图小结状态图小结为什么要对状态图进行建模？为什么要对状态图进行建模？1.对象可能会有不同的状态，某些行为依赖于这些状态。对象可能会有不同的状态，某些行为依赖于这些状态。例如，按下开关按钮时，电灯将改变当前的状态（由关例如，按下开关按钮时，电灯将改变当前的状态（由关变开或由开变关），因此：变开或由开变关），因此：1.需要记录对象当前的状态需要记录对象当前的状态2.发生了某种事件才会引起状态间的转移发生了某种事

16、件才会引起状态间的转移3.由一个状态转到另一个状态的过程通常通过方法调用实现由一个状态转到另一个状态的过程通常通过方法调用实现 2.状态图通常作为状态图通常作为对类图的补充对类图的补充 状态图的建模状态图的建模v建模步骤：建模步骤：找出适合用模型描述其行为的找出适合用模型描述其行为的类类。确定对象可能存在的确定对象可能存在的状态状态。确定引起状态转换的确定引起状态转换的事件事件。确定转换进行时对象执行的相应确定转换进行时对象执行的相应动作动作。对建模的结果进行相应的精化和细化。对建模的结果进行相应的精化和细化。v书的状态图书的状态图：v借阅证的状态图：借阅证的状态图：6.4 活动图活动图v活动

17、图活动图(Activity Diagram)的应用非常广泛的应用非常广泛,它它既可用来描述操作既可用来描述操作(类的方法类的方法)的行为的行为,也可以描述也可以描述用例和对象内部的工作过程用例和对象内部的工作过程,并可用于表示并行过并可用于表示并行过程。程。v 活动图是由状态图变化而来的活动图是由状态图变化而来的,它们各自用于不同它们各自用于不同的目的。活动图描述了系统中各种活动的的目的。活动图描述了系统中各种活动的执行的顺执行的顺序。刻化一个方法中所要进行的各项活动的执行流序。刻化一个方法中所要进行的各项活动的执行流程。程。v 活动图中一个活动结束后将立即进入下一个活动活动图中一个活动结束后

18、将立即进入下一个活动(在状态图中状态的变迁可能需要事件的触发在状态图中状态的变迁可能需要事件的触发)。v活动图用来建模活动图用来建模某个过程某个过程的的活动序列活动序列，以活动为，以活动为中心；中心；v状态图用来建模状态图用来建模对象生命周期中对象生命周期中的所有阶段，以的所有阶段，以状态为中心状态为中心存款存款一个简单的出库单发放活动图一个简单的出库单发放活动图 6-12 6-12 检查合同、核对付款单并发放出库单的活动图检查合同、核对付款单并发放出库单的活动图 6.4.1 活动图中的几个基本概念活动图中的几个基本概念 构成活动图的模型元素有：活动、转移、对象、构成活动图的模型元素有：活动、

19、转移、对象、信号、泳道等。信号、泳道等。v、活动、活动n是构成活动图的核心元素，是具有内部动作的状态，由隐含的事件触发活动的转移。n活动的解释依赖于作图的目的和抽象层次，在概念层描述中，活动表示要完成的一些任务；在说明层和实现层中，活动表示类中的方法。n活动用圆角框表示，标注活动名。动作状态动作状态v指执行指执行原子的、不可中断的原子的、不可中断的动作；动作；v并在此动作完成后通过完成并在此动作完成后通过完成转换转换转向另一个状态转向另一个状态的状态；的状态；v动作状态使用平滑的圆角矩形表示，动作状态所动作状态使用平滑的圆角矩形表示，动作状态所表示的动作写在圆角矩形内部。表示的动作写在圆角矩形

20、内部。理解：理解： 动作状态是原子的；动作状态是原子的； 不可中断的状态；不可中断的状态； 瞬时的行为，它所占用的处理事件极短；瞬时的行为，它所占用的处理事件极短； 动作状态和状态图中的状态不同，它不能有入口动作状态和状态图中的状态不同，它不能有入口动作和出口动作，更不能有内部转移；动作和出口动作，更不能有内部转移； 在一张活动图中，动作状态允许多处出现在一张活动图中，动作状态允许多处出现活动状态活动状态v用于表达状态机中的一个用于表达状态机中的一个非原子非原子的运行；的运行；v可以给出入口动作和出口动作等信息；可以给出入口动作和出口动作等信息；理解：理解： 分解分解成其他子活动或动作状态；成

21、其他子活动或动作状态； 可以被可以被中断中断； 活动状态的内部活动可以用另一个活动图来表示；活动状态的内部活动可以用另一个活动图来表示； 和动作状态不同，活动状态可以有入口动作和出和动作状态不同，活动状态可以有入口动作和出口动作，也可以有内部转移；口动作，也可以有内部转移； 动作状态是活动状态的一个特例动作状态是活动状态的一个特例，如果某个活动，如果某个活动状态只包括一个动作，那么它就是一个动作状态。状态只包括一个动作，那么它就是一个动作状态。 n转移描述活动之间的关系，描述由于隐含事件引起的活动变迁，即转移可以连接各活动及特殊活动（初态、终态、判断、同步线）。n转移用带箭头的直线表示，可标注

22、执行该转移的条件，无标注表示顺序执行。v 在活动图中在活动图中,使用一个称为同步条的水平粗线可以将一条使用一个称为同步条的水平粗线可以将一条转移分为多个转移分为多个并发执行并发执行的分支的分支,或将或将多个转移合为一条转多个转移合为一条转移移。此时。此时,只有输入的转移全部有效只有输入的转移全部有效,同步条才会触发转移同步条才会触发转移,进而执行后面的活动进而执行后面的活动,如图所示。如图所示。理解：理解：v汇合汇合代表两个或多个并发控制流同步发生，当代表两个或多个并发控制流同步发生，当所有的控制流都达到汇合点后，控制才能继续往所有的控制流都达到汇合点后，控制才能继续往下进行。下进行。每个汇合

23、可以有两个或多个输入转换和每个汇合可以有两个或多个输入转换和一个输出转换；一个输出转换；v分叉分叉可以用来描述并发线程，可以用来描述并发线程，每个分叉可以有每个分叉可以有一个输入转换和两个或多个输出转换一个输入转换和两个或多个输出转换，每个转换，每个转换都可以是独立的控制流；都可以是独立的控制流；v3 泳道泳道n泳道进一步描述完成活动的对象，并聚合一组活动。活动图是另一种描述交互的方式，描述采取何种动作，做什么（对象状态改变），何时发生（动作序列），以及在何处发生（泳道）。n泳道也是一种分组机制。n泳道区分了负责活动的对象，明确地表示了哪些活动是由哪些对象进行的；n每个活动只能明确地属于一个泳

24、道；n泳道没有顺序，不同泳道中的活动既可以顺序进行也可以并发进行，动作流和对象流允许穿越分隔线。 活动图说明了代表一般销售流程的业务用例工作流程。在此示例中，活动图说明了代表一般销售流程的业务用例工作流程。在此示例中，泳道代表组织中的各个部门。泳道代表组织中的各个部门。6-14 6-14 销售合同从签订到履约的活动图销售合同从签订到履约的活动图 v 4 对象流对象流v 对象流是对象流是动作状态或者活动状态动作状态或者活动状态与与对象对象之间的依赖之间的依赖关系，表示动作使用对象或者动作对对象的影响。关系，表示动作使用对象或者动作对对象的影响。v 活动图中可以出现对象，对象作为活动的输入输出，用

25、活动图中可以出现对象，对象作为活动的输入输出，用虚箭头表示。虚箭头表示。v 对象流中的对象特点：对象流中的对象特点：一个对象可以由多个动作操纵；一个对象可以由多个动作操纵；一个动作输出的对象可以作为另一个动作输入的对象；一个动作输出的对象可以作为另一个动作输入的对象；在活动图中在活动图中，同一个对象可以多次出现，它的每一次出现同一个对象可以多次出现，它的每一次出现表明该对象正处于对象生存期的不同时间点表明该对象正处于对象生存期的不同时间点；6-15 6-15 活动图中的对象及对象流活动图中的对象及对象流 v5 发送和接收信号发送和接收信号n活动图中可发送和接收信号，发送符号对应于与转移联系在一

26、起的发送短句。接收符号也同转移联系在一起。n转移又分两种：发送信号的转移和接收信号的转移。发送和接收信号可以和消息的的发送对象和接收对象联系在一起。描述学生注册入学用例的活动图描述学生注册入学用例的活动图活动图建模技术活动图建模技术 识别要对其工作流描述的识别要对其工作流描述的类或对象类或对象。 确定工作流的初始状态和终止状态，明确工作流确定工作流的初始状态和终止状态，明确工作流的的边界边界。 对对动作状态或活动状态动作状态或活动状态建模建模。 对对动作流动作流建模建模。 对对对象流对象流建模建模。 对建立的模型进行精化和细化。对建立的模型进行精化和细化。实例实例实例实例 “餐馆订餐餐馆订餐”

27、系统的用例图系统的用例图“记录预约”用例的事件路径如下： 1接待员输入要预约的日期接待员输入要预约的日期2系统显示该日的预约系统显示该日的预约3有一张合适的餐桌可以使用，接待员输入顾客的姓名和有一张合适的餐桌可以使用，接待员输入顾客的姓名和电话号码、预约的时间、用餐人数和餐桌号电话号码、预约的时间、用餐人数和餐桌号 3a） 没有合适的餐桌可以使用没有合适的餐桌可以使用 3a1） 用例终止用例终止4系统记录并显示该预约系统记录并显示该预约 4a） 输入的预约人数多于餐桌能容纳的人数输入的预约人数多于餐桌能容纳的人数 4a1） 系统发出一个警告信息，询问用户是否想要继续预约系统发出一个警告信息，询

28、问用户是否想要继续预约 4a1a） 如果回答如果回答“否否”，用例将不进行预约而终止，用例将不进行预约而终止 4a1b） 如果回答如果回答“是是”，预约将被输入，并附有一个警告标志，预约将被输入，并附有一个警告标志建模主事件流建模扩展事件流划分游泳道后的活动图活动图实例活动图实例 1 1、图书馆、图书馆系统管理员系统管理员通过图书管理系统对读者的通过图书管理系统对读者的借阅进行管理（查询、添加、删除和更新借阅信借阅进行管理（查询、添加、删除和更新借阅信息），请画出系统管理员维护借阅者账户信息的活息），请画出系统管理员维护借阅者账户信息的活动图。动图。 2.2.图书管理员的日常工作主要是通过图书

29、管理系统图书管理员的日常工作主要是通过图书管理系统处理借书与还书，借阅者借阅书籍的数量是受限制处理借书与还书，借阅者借阅书籍的数量是受限制的，超过还书期限需要缴纳罚金。请给出图书管理的，超过还书期限需要缴纳罚金。请给出图书管理员的活动图员的活动图 活动图实例活动图实例活动图实例活动图实例 3 3、借阅者通过自助终端可以查找书籍，查看书籍、借阅者通过自助终端可以查找书籍，查看书籍信息，只有在登陆帐户的情况下才能保存书籍记录，信息，只有在登陆帐户的情况下才能保存书籍记录，请给出借阅者的活动图。请给出借阅者的活动图。活动图实例活动图实例总结nUML中的图及其相互关系中的图及其相互关系6.6.1 6.

30、6.1 系统的用例模型和对象静、动态模型系统的用例模型和对象静、动态模型 6.6 6.6 动态状态模型建模案例动态状态模型建模案例 “信贷管理信贷管理”子系统子系统 1系统的用例模型2对象静态模型3对象动态交互模型4对象动态状态模型UML系统建模与分析设计6.6.2 6.6.2 状态图建模步骤状态图建模步骤 （1）确定状态图描述的主体。）确定状态图描述的主体。（2）确定状态图描述的范围。）确定状态图描述的范围。（3）确定描述主体在其生存期的各种稳定状态。）确定描述主体在其生存期的各种稳定状态。（4）确定状态的序号。）确定状态的序号。（5）确定触发状态迁移的事件。）确定触发状态迁移的事件。（6）

31、附上必要的动作。）附上必要的动作。（7）简化状态图。）简化状态图。（8）确定状态的可实现性。）确定状态的可实现性。（9）确定无死锁状态。）确定无死锁状态。（10）审核状态图。）审核状态图。6.6.3 6.6.3 “信贷管理信贷管理”子系统状态图建模子系统状态图建模6-20 6-20 信贷管理子系统（用例）的状态图信贷管理子系统（用例）的状态图 6.6.3 6.6.3 “信贷管理信贷管理”子系统状态图建模子系统状态图建模1文字描述2确定对象可能的状态序列、动作和引发状态迁移的事件3绘制状态图（1）起始状态（2）“初始化”状态（3）“分期还款”状态（4）“违约预警”状态（5）“违约警告”状态（6）“合同履约”状态（7）“提示信息1”状态（8）“提示信息2”状态（9）“提示信息3”状态（10）结束状态细分为4 4审核状态图审核状态图6-22 6-22 “初始化初始化”状态的详细描述状态的详细描述 6.6.46.6.4系统的活动图的建模步骤系统的活动图的建模步骤 1业务工作流建模的步骤业务工作流建模的步骤（1）确定对象：找出负责实现工作流的对象：）确定对象：找出负责实现工作流的对象：（2）确定范围（边界）：明确起始状态和结束状态。）确定范围（边界）：明确起始状态和结束状态。（3）确定活动（动作）序列）确定活