統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模

2019-11-17 04:50:49

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　　靜可描形，動(dòng)可描行。動(dòng)和靜是辯證的兩面，在UML中，靜態(tài)建模可以描述系統(tǒng)的組織和結(jié)構(gòu)，而動(dòng)態(tài)建模則可描述系統(tǒng)的行為和動(dòng)作。

　　前一節(jié)中介紹的類圖和對(duì)象圖主要用于靜態(tài)建模，本節(jié)我們將描述UML中的動(dòng)態(tài)建模機(jī)制。在動(dòng)態(tài)建模機(jī)制中，以消息來完成對(duì)象之間的交互，用狀態(tài)圖、順序圖、協(xié)作圖和活動(dòng)圖來描述系統(tǒng)的行為。

　　4.1消息

　　在面向?qū)ο箢I(lǐng)域，兩個(gè)對(duì)象的交互是通過消息的發(fā)送和接收來完成的。消息分為簡(jiǎn)單消息、同步消息和異步消息：

　　（1）簡(jiǎn)單消息：只是表示控制如何從一個(gè)對(duì)象發(fā)給另一個(gè)對(duì)象，并不包含控制的細(xì)節(jié)；

　　（2）同步消息：同步意味著阻塞和等待，假如對(duì)象A給對(duì)象B發(fā)送一個(gè)消息，對(duì)象A會(huì)等待對(duì)象B執(zhí)行完這個(gè)消息，接著才進(jìn)行自身的工作；

　　（3）異步消息：異步意味著非阻塞，假如對(duì)象A給對(duì)象B發(fā)送一個(gè)消息，對(duì)象A不必等待對(duì)象B執(zhí)行完這個(gè)消息，就可以接著進(jìn)行自身的工作。

　　4.2順序圖

　　順序圖（也稱序列圖）是一種交互圖（Interaction Diagram，用于描述執(zhí)行系統(tǒng)功能的各個(gè)角色之間相互傳遞消息的順序關(guān)系，顯示跨越多個(gè)對(duì)象的系統(tǒng)控制流程），強(qiáng)調(diào)的是時(shí)間和消息的次序，用來說明系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)情況，順序圖由參與者、對(duì)象、對(duì)象生命線和消息組成。一個(gè)順序圖顯示了一系列的對(duì)象（通常是類的實(shí)例，也可以代表其他事物的實(shí)例，例如協(xié)作、組件和節(jié)點(diǎn)）和在這些對(duì)象之間發(fā)送和接收的消息。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖一）

圖4.1 圖書入庫(kù)順序圖

　　圖書治理系統(tǒng)中圖書入庫(kù)的順序圖如圖4.1所示，對(duì)于順序圖，往往在文字表述上會(huì)出現(xiàn)"當(dāng)…時(shí)…"、"首先"、"然后"、"接著"、"…發(fā)出…消息"，"…響應(yīng)…消息"等詞匯。例如圖4.1的順序圖可用文字表達(dá)為：

　　當(dāng)治理人員把新書入庫(kù)時(shí)，首先要求登錄（輸入用戶名和口令），經(jīng)系統(tǒng)的"注冊(cè)表單"驗(yàn)證，若正確無誤，則可繼續(xù)下一步交互，否則拒絕該治理人員進(jìn)入系統(tǒng)。若登錄正確，治理人員可發(fā)出查詢請(qǐng)求消息，系統(tǒng)的"圖書入庫(kù)表單"對(duì)象響應(yīng)請(qǐng)求。若治理人員發(fā)出增加或刪除庫(kù)存圖書請(qǐng)求，"庫(kù)存圖書"對(duì)象將響應(yīng)該消息，找出數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)并執(zhí)行相應(yīng)的操作。此后，治理人員應(yīng)按下提交鍵確認(rèn)請(qǐng)求，"圖書入庫(kù)表單"接口對(duì)象應(yīng)該響應(yīng)該請(qǐng)求，并發(fā)出存儲(chǔ)消息，才由"庫(kù)存圖書"對(duì)象響應(yīng)存儲(chǔ)消息，進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)操作。假如治理人員結(jié)束圖書入庫(kù)，發(fā)出退出系統(tǒng)的請(qǐng)求，則系統(tǒng)的"注冊(cè)表單"接口對(duì)象響應(yīng)請(qǐng)求，關(guān)閉系統(tǒng)。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖二）

圖4.2 購(gòu)買商品順序圖

　　而圖4.2則給出了電子購(gòu)物系統(tǒng)中購(gòu)買商品的順序圖，通過觀察順序圖，我們可以很清楚地看出顧客購(gòu)買商品的流程。4.3狀態(tài)圖

　　狀態(tài)圖是UML中的狀態(tài)機(jī)視圖。狀態(tài)機(jī)由對(duì)象的各個(gè)狀態(tài)和連接這些狀態(tài)的轉(zhuǎn)換組成。每個(gè)狀態(tài)對(duì)一個(gè)對(duì)象在其生命期中滿足某種條件的一個(gè)時(shí)間段建模，當(dāng)一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，它會(huì)觸發(fā)狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致對(duì)象從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)化到另一新的狀態(tài)。與轉(zhuǎn)換相關(guān)的活動(dòng)執(zhí)行時(shí)，轉(zhuǎn)換也同時(shí)發(fā)生。

　　狀態(tài)圖用于描述對(duì)象可以擁有的狀態(tài)以及引起狀態(tài)相互轉(zhuǎn)移的事件和條件，它揭示了對(duì)象的生命周期，是針對(duì)類的一種建模工具。狀態(tài)是對(duì)象前一次操作的結(jié)果，事件是引起狀態(tài)向另一狀態(tài)轉(zhuǎn)化的活動(dòng)。所有對(duì)象都有狀態(tài)，但通常只對(duì)具有復(fù)雜行為的類建立狀態(tài)圖。狀態(tài)圖強(qiáng)調(diào)的是事件驅(qū)動(dòng)的對(duì)象的動(dòng)作，這在對(duì)反應(yīng)式系統(tǒng)的建模是相當(dāng)重要的。

　　兩個(gè)類的狀態(tài)圖之間可以相互發(fā)送消息，一個(gè)狀態(tài)還可以有嵌套的子狀態(tài)，各子狀態(tài)之間的關(guān)系可以為與/或關(guān)系。

　　在如圖4.3所示的車載GPS終端系統(tǒng)中，車載GPS終端一方面與GPS衛(wèi)星通信，另一方面將從GPS衛(wèi)星獲得的位置信息（經(jīng)度、維度等）通過GSM短消息與車輛監(jiān)控調(diào)度中心進(jìn)行交互。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖三）

圖4.3 車載GPS終端系統(tǒng)

　　在這樣的系統(tǒng)中，鑒于通信過程中GPS終端可能處于不同的狀態(tài)，我們可用狀態(tài)圖來對(duì)其進(jìn)行描述，這樣很直觀和明確。圖4.4給出了GPS終端的狀態(tài)（待命、有問題、通話中、短消息通訊中）及其狀態(tài)之間的變遷關(guān)系。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖四）

圖4.4 GPS終端的狀態(tài)圖

　　4.4 活動(dòng)圖

　　活動(dòng)圖用于描述系統(tǒng)、用例、程序模塊中的邏輯流程的先后執(zhí)行次序、并行次序，是對(duì)人類組織的現(xiàn)實(shí)世界中的工作流程的建模，有助于理解系統(tǒng)高層活動(dòng)的執(zhí)行行為。

　　活動(dòng)圖中的主要概念是"活動(dòng)"，而"活動(dòng)"的具體含義又取決于作圖目的和抽象層次：

　　（1）當(dāng)活動(dòng)圖用于描述系統(tǒng)行為時(shí)，主要側(cè)重于系統(tǒng)多個(gè)用例活動(dòng)之間相互制約的執(zhí)行順序，同時(shí)，識(shí)別出系統(tǒng)中存在的可以并行進(jìn)行的用例，此時(shí)，活動(dòng)表示系統(tǒng)要完成的任務(wù)；

　　（2）當(dāng)活動(dòng)圖用于描述用例時(shí)，用于描述用例中的操作執(zhí)行次序和操作完成的結(jié)果，顯示多個(gè)對(duì)象的操作是如何相互結(jié)合起來共同完成用例的一個(gè)腳本，揭示出操作之間的并行性，為編碼實(shí)現(xiàn)提供開發(fā)并行程序的便利，此時(shí)，活動(dòng)表示類中的方法，即操作。答應(yīng)將某個(gè)組織或執(zhí)行者要完成的若干操作聚集在泳道中，以明確責(zé)任。

　　活動(dòng)圖用于低層次程序模塊的作用類似于流程圖，但活動(dòng)圖還可以描述并行操作，而流程圖則只能描述串行操作。例如，圖4.5給出了生產(chǎn)治理系統(tǒng)中的定單處理用例的活動(dòng)圖，它明顯地帶有流程圖的特色，但是，它還表示了處理過程中的并行過程。圖4.5中的付款認(rèn)可活動(dòng)屬于財(cái)務(wù)治理用部門的職責(zé)，其它活動(dòng)屬于銷售部門的職責(zé)，這兩個(gè)部門在并行運(yùn)作。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖五）

圖4.5 定單處理的活動(dòng)圖

　　圖4.6則給出了藥品治理系統(tǒng)中藥品采購(gòu)入庫(kù)過程的活動(dòng)圖。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖六）

圖4.6 藥品入庫(kù)的活動(dòng)圖

4.5協(xié)作圖

　　與順序圖一樣，協(xié)作圖也是一種交互圖，用于描述對(duì)象之間的協(xié)作關(guān)系，其模型元素與序列圖的基本相同，但它側(cè)重于描述對(duì)象之間是如何相互連接的，強(qiáng)調(diào)的是發(fā)送和接收消息的對(duì)象之間的組織結(jié)構(gòu)。順序圖著重體現(xiàn)對(duì)象間消息傳遞的時(shí)間順序，協(xié)作圖著重于哪些對(duì)象間有消息傳遞，表達(dá)了對(duì)象之間的靜態(tài)連接關(guān)系。順序圖和協(xié)作圖是同構(gòu)的，它們相互之間可以轉(zhuǎn)化而不損失信息，依靠工具協(xié)作圖和順序圖可互相轉(zhuǎn)換。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖七）

圖4.7 注冊(cè)新課程的協(xié)作圖

　　圖4.7給出了注冊(cè)新課程的協(xié)作圖，圖中描述了注冊(cè)者、課程表單、治理員和課程對(duì)象之間的協(xié)作關(guān)系，對(duì)象之間的連接關(guān)系上給出了發(fā)送和接收的消息。

　　4.6 UML圖之間的關(guān)系

　　連載2-4給出了多種類型的圖，這些圖之間存在著或直接或間接的關(guān)系（如圖4.8），這體現(xiàn)了UML中的辯證法。

統(tǒng)一建模語(yǔ)言UML輕松入門之動(dòng)態(tài)建模（圖八）

圖4.8 UML圖的關(guān)系

　　用例圖主要用來描述系統(tǒng)的外部行為；類圖和對(duì)象圖用來定義類和對(duì)象以及它們的屬性和操作；狀態(tài)圖描述類的對(duì)象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件；順序圖顯示對(duì)象之間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系，它強(qiáng)調(diào)對(duì)象之間消息發(fā)送的順序，同時(shí)顯示對(duì)象之間的交互；合作圖強(qiáng)調(diào)對(duì)象間的動(dòng)態(tài)合作關(guān)系；活動(dòng)圖描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動(dòng)以及活動(dòng)間的約束關(guān)系，有利于識(shí)別并行活動(dòng)。

　　除此之外，我們還沒有具體講解的包圖用于描述系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)，構(gòu)件圖描述代碼部件的物理結(jié)構(gòu)及各部件之間的依靠關(guān)系，配置圖定義系統(tǒng)中軟硬件的物理體系結(jié)構(gòu)。

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