UML系统建模与分析设计 课件 第5、6章 系统设计与对象动态交互模型、系统动态建模-状态模型

UML系统建模与分析设计第五章系统设计与对象动态交互模型本章目的：了解UML软件开发的系统设计方法与技术掌握系统设计规格说明报告文档书写格式掌握UML中顺序图的描述方法掌握同步消息和异步消息的定义和描述方法掌握UML中合作图的描述方法掌握利用顺序图与合作图建立动态交互模型的方法步骤2024/2/28UML系统建模与分析设计15.1系统设计UML系统建模与分析设计5.1.1反复迭代的系统设计方式

5.1.2系统对象设计

（1）对象接口设计 （2）设计算法和数据结构 （3）确认子系统 （4）子系统间的通信规约2024/2/28UML系统建模与分析设计2UML系统建模与分析设计5.1.3系统体系结构设计

1．任务管理设计 （1）主从结构设计。 （2）分布式结构设计。 2．数据管理设计 （1）定义数据类型。 （2）设计数据管理。数据管理设计提供了持久对象的基本结构。 3．用户界面设计5.1.4

系统设计的优化和审查2024/2/28UML系统建模与分析设计3UML系统建模与分析设计5.1.5系统设计规格说明报告2024/2/28UML系统建模与分析设计4UML系统建模与分析设计5.2交互模型建模5.2.1

对象之间的通信消息内容标识的格式为：[序号][警戒条件]*[重复次数][回送值表：=]操作名参数表）使用规则：1．序号：表示消息在对象间交互的时间顺序号。2．[警戒条件]：选择项，为一布尔条件表达式。3．*[重复次数]：选择项，表示消息重复发送的次数。4．回送值表：以“，”区分的名字表列，分别表示完成指定操作后返回的系列值。可缺省。5．操作名：必须是接收该消息的对象类角色中的操作名。6．“（）”内的参数表是以“，”号区分的实参表，传送给接收消息的对象中的某个操作。2024/2/28UML系统建模与分析设计5UML系统建模与分析设计5.2.2同步通信与异步通信（1）简单消息：表示控制流。（2）同步消息：它是一种嵌套的控制流。（3）异步消息：它是异步控制流。（4）返回消息：表示控制流从过程调用的返回。2024/2/28UML系统建模与分析设计6UML系统建模与分析设计5.3顺序图建模

顺序图用来描述对象间的交互行为。它注重消息的时间顺序，即对象间消息的发送和接收的顺序。顺序图还揭示了一个特定场景的交互，即系统执行期间发生在某个时间点的对象之间的特定交互，它适合于描述实时系统中的时间特性和时间约束。2024/2/28UML系统建模与分析设计7UML系统建模与分析设计5.3.1

顺序图的组成成分2024/2/28UML系统建模与分析设计8UML系统建模与分析设计（1）对象：顺序图中所包含的每个对象用一个 对象框（短式）表示，对象名需带下划线。（2）生存线：对象框下画的一条垂直虚线，称 为该对象的生存线，表示对象的生存时间。（3）激活期：对象生存线上的一个细长方形 框，表示该对象的激活时间段，即活动期 间。（4）消息：对象之间消息的发送和接收用两个 对象生存线（激活期）之间的消息箭头线。5.3.1

顺序图的组成成分（con.）2024/2/28UML系统建模与分析设计9UML系统建模与分析设计5.3.2

对象之间的同步与异步操作1．对象之间的同步操作同步消息的发送者把进程控制传递给消息的接收者，然后暂停活动，等待消息的接收者放弃或返回控制；同步消息的接收者执行所请求的操作，如果需要的话，可以把控制传递给另一个对象角色，请求做某个操作，并且当该操作完成后把控制返回给原来的同步消息的发送者；同步消息的接收者也可以直接返回或发送信息给原来的消息发送者。2024/2/28UML系统建模与分析设计102024/2/28UML系统建模与分析设计11UML系统建模与分析设计5.3.2

对象之间的同步与异步操作（con.）2．对象之间的异步操作异步消息的发送者通过发消息把信号传递给消息的接收者，然后继续自己的活动，不等待消息接收者返回信息或控制；异步消息的接收者执行所请求的操作，操作完成后可以向异步消息的发送者返回信息；异步消息的发送者和接收者采用并发工作方式。一条异步消息每次只发一个信号，即只做一件事，可以做的事情有：创建一个新对象；创建一个新线程，此时异步消息连接到一个激活期的顶部；与一个正在运行的线程通信。2024/2/28UML系统建模与分析设计12UML系统建模与分析设计5.3.3顺序图中的分支控制图5-5带条件和分支并发执行的顺序图2024/2/28UML系统建模与分析设计135.3.4顺序图中的约束标记图5-6中带有时间延迟标记的顺序图UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计145.3.5顺序图中的循环处理操作UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计155.3.6对象的创建和消亡UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计165.4合作图建模

合作图可以用来描述系统对象之间的交互,强调这组对象之间的关系。UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计175.4.1合作图的组成成分1．对象2．链接图5-9带有关联角色的合作图UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计185.4.2合作图中对象的创建与消亡对象创建：{new}；对象消亡：{destroyed}；对象创建并消亡：{transient}。

UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计19UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计20UML系统建模与分析设计5.4.3嵌套消息与顺序消息的标识1．嵌套消息序号的标识

图5-12采用层次嵌套消息描述的销售合同管理系统中的处理付款单合作图2024/2/28UML系统建模与分析设计215.4.3嵌套消息与顺序消息的标识（con.)2．顺序消息序号的标识UML系统建模与分析设计图5-13采用顺序消息序号描述的销售合同管理系统中的处理付款单合作图2024/2/28UML系统建模与分析设计22UML系统建模与分析设计5.4.4异步操作中的回调消息1．自调用2．异步操作中的回调图5-14具有回调消息的合作图2024/2/28UML系统建模与分析设计23图5-15具有回调消息的顺序图UML系统建模与分析设计5.4.4异步操作中的回调消息（con.）2024/2/28UML系统建模与分析设计245.4.5循环发送同一个重复消息UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计25UML系统建模与分析设计5.5动态交互模型

——控制流建模（1）进程：进程是一个动作流；能够与其他进 程并发执行。（2）线程：线程是进程内部的一个动作流；能 够与其他线程并发执行。（3）主动对象：一个拥有进程或线程的对象。（4）被动对象：必须由其它对象发来的消息进 行触发，才执行动作的对象。（5）主动对象类：主动对象类是主动对象的抽 象。2024/2/28UML系统建模与分析设计265.6

动态交互模型建模案例

——“销售合同管理”子系统5.6.1子系统的用例模型和对象静态模型UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计27UML系统建模与分析设计5.6.2顺序图建模步骤1.确定交互和涉及的对象（1）启动系统（2）循环处理付款单（3）核对销售合同（4）核对合同的销售货物清单（5）核对库房货物清单（6）核查预警量（7）打印库存预警清单（8）打印出库单2024/2/28UML系统建模与分析设计28UML系统建模与分析设计5.6.2顺序图建模步骤（con.）2．顺序图中对象排列的原则（1）对象横向排列在顺序图的顶部；（2）最重要的对象在最左边（如对全局进行 初始的对象）；（3）交互密切的对象尽可能相邻；（4）交互中创建的对象，应放置在其创建的 时间点上；（5）每个对象有一个下垂的生命线。2024/2/28UML系统建模与分析设计295.6.2顺序图建模步骤（con.）3．消息传递（1）消息传递的方向：按时间顺序从上到下在对象的生命线之间传递；（2）在消息箭头线上标出消息标签的内容、约束或构造型；（3）发送和接收消息的对象生命线必须处在激活期；（4）交互中对象的创建和销毁必须绘出构造型和标记；（5）区别同步消息和异步消息的图标表示符；（6）标出消息的循环结构及出口条件；（7）顺序图从初始化消息开始，以其返回消息终止。UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计305.6.2顺序图建模步骤（con.）图5-18“付款单处理”用例的顺序图（1）UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计31UML系统建模与分析设计5.6.3合作图建模步骤1．确定交互及涉及的对象2．合作图中对象排列的原则（1）最重要的对象应在图的中央；（2）与其有直接交互的对象放置在邻近；（3）对象初始化；（4）选择初始对象。2024/2/28UML系统建模与分析设计325.6.3合作图建模步骤（con.）UML系统建模与分析设计图5-20“履约合同检查”用例的合作图2024/2/28UML系统建模与分析设计33UML系统建模与分析设计5.6.3合作图建模步骤（con.）3．链接与消息传递（1）标明对象之间的链接；（2）在链接上标明消息的序号；（3）在消息箭头线上标出消息标签的内容、约束或构造型；（4）区别同步消息和异步消息的图标表示符；（5）合作图从初始对象开始，到其终止对象结束。2024/2/28UML系统建模与分析设计345.6.3合作图建模步骤（con.）图5-21“履约合同检查”用例的顺序图UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计355.7本章小结

UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计36UML系统建模与分析设计本章目的：●了解对象状态变化和活动变化的描述方式●掌握UML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●掌握用状态图和活动图建立对象动态行为模型的方法和步骤

第六章系统动态建模——状态模型2024/2/28UML系统建模与分析设计37UML系统建模与分析设计6.1.1对象状态的基本描述图符

6.1状态图的基本组成成分2024/2/28UML系统建模与分析设计38UML系统建模与分析设计6.1.1对象状态的基本描述图符

2024/2/28UML系统建模与分析设计39UML系统建模与分析设计6.1.3一个无人职守电梯升降的状态图2024/2/28UML系统建模与分析设计40UML系统建模与分析设计6.2.1对象的状态属性6.2状态的分类与描述6-4一个设备使用状况的状态图2024/2/28UML系统建模与分析设计41UML系统建模与分析设计6.2.2简单状态与嵌套状态动作：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；●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。活动：一组可执行的动作，后栋具有以下特征：●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。2024/2/28UML系统建模与分析设计42UML系统建模与分析设计6.2.2简单状态与嵌套状态6-5描述设备（车床）状况的嵌套状态图

2024/2/28UML系统建模与分析设计43UML系统建模与分析设计6.2.3状态的顺序迁移

6.2.4状态的并发迁移与同步2024/2/28UML系统建模与分析设计44UML系统建模与分析设计6.2.4状态的并发迁移与同步6-7采用同步并发迁移图符描述的并发子状态图

2024/2/28UML系统建模与分析设计45UML系统建模与分析设计6.2.5嵌套状态中的历史状态指示器

6-8带有历史指示器的软件安装过程状态图2024/2/28UML系统建模与分析设计46UML系统建模与分析设计6.3.1状态的迁移触发6.3状态迁移的触发与描述

描述状态迁移的形式化语法格式如下：

事件[条件]/动作表达式发送子句说明：●事件：指已发生并可能引发某种活动的一件事；●[条件]：由方括号围起的关系或逻辑表达式；●动作表达式：一个触发状态迁移时可执行的过程表达式；●发送子句：动作的一个特例，说明调用的事件名（操作）是哪个对象的。2024/2/28UML系统建模与分析设计47UML系统建模与分析设计6.3.2引起状态迁移触发的事件事件是指已发生并可能引发某种活动的一件事。事件的描述格式：

事件名(参数表）说明：●事件名：必须引用接收事件的对象类中的一个操作或信号。●参数表：传送给该事件的形式参数，为任选项。2024/2/28UML系统建模与分析设计48UML系统建模与分析设计6.3.2引起状态迁移触发的事件

6-9电烤箱控制系统状态图

2024/2/28UML系统建模与分析设计49UML系统建模与分析设计6.3.3引起状态迁移触发的条件

条件是一个由方括号围起的关系或逻辑表达式。6.3.4

触发状态迁移的动作表达式动作表达式是一个触发状态迁移时可执行的过程表达式。6.3.5状态迁移的分类（1）自迁移（2）内部迁移（3）自动迁移（4）复合迁移2024/2/28UML系统建模与分析设计50UML系统建模与分析设计6.3.5状态迁移的分类6-10两种形式的条件分支状态迁移图

2024/2/28UML系统建模与分析设计51UML系统建模与分析设计6.3.6状态图之间的通信联系6-11

状态图之间的消息发送2024/2/28UML系统建模与分析设计52UML系统建模与分析设计6.4.1活动图与状态图的区别6.4活动图的基本概念与组成成分

活动状态迁移不需要事件触发，活动执行完毕可以直接进入下一个活动状态；活动置于责任区（泳道）中，责任区将活动按责任目标和组织归属的原则分类。2024/2/28UML系统建模与分析设计53UML系统建模与分析设计6.4.2一个简单的出库单发放活动图6-12检查合同、核对付款单并发放出库单的活动图

2024/2/28UML系统建模与分析设计54UML系统建模与分析设计6.4.3活动图中的几个基本概念1．动作状态表达不可中断的动作或操作的执行。2．活动状态拥有一组不可中断的动作或操作，表达一个非原子的运行。2024/2/28UML系统建模与分析设计55UML系统建模与分析设计3．动作流

表达不可中断的动作或操作的执行。6-13描述一个打印所有履约合同信息的活动图2024/2/28UML系统建模与分析设计56UML系统建模与分析设计4．泳道泳道代表对象对活动的责任。

6-14销售合同从签订到履约的活动图

2024/2/28UML系统建模与分析设计57UML系统建模与分析设计5．活动图中的对象

6-15活动图中的对象及对象流2024/2/28UML系统建模与分析设计58UML系统建模与分析设计6.5.1活动图中的同步线程6.5活动图中的并发与同步活动

6-16活动图中的条件线程

2024/2/28UML系统建模与分析设计59UML系统建模与分析设计6.5.2动态并发活动

6.5活动图中的并发与同步活动

6-17

动态并发活动图

2024/2/28UML系统建模与分析设计60UML系统建模与分析设计6.5.3具有层次关系的活动图6-18“核对付款单”子活动图2024/2/28UML系统建模与分析设计61UML系统建模与分析设计6.6.1系统的用例模型和对象静、动态模型6.6动态状态模型建模案例

——“信贷管理”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2024/2/28UML系统建模与分析设计62UML系统建模与分析设计2024/2/28UML系统建模与分析设计63UML系统建模与分析设计6.6.2状态图建模步骤（1）确定状态图描述的主体。（2）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。（4）确定状态的序号。（5）确定触发状态迁移的事件。（6）附上必要的动作。（7）简化状态图。（8）确定状态的可实现性。（9）确定无死锁状态。（10）审核状态图。2024/2/28UML系统建模与分析设计64UML系统建模与分析设计6.6.3“信贷管理”子系统状态图建模6-20

信贷管理子系统（用例）的状态图

2024/2/28UML系统建模与分析设计65UML系统建模与分析设计6.6.3“信贷管理”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