UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計 課件 第5、6章 系統(tǒng)設(shè)計與對象動態(tài)交互模型、系統(tǒng)動態(tài)建模-狀態(tài)模型

UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計第五章系統(tǒng)設(shè)計與對象動態(tài)交互模型本章目的：了解UML軟件開發(fā)的系統(tǒng)設(shè)計方法與技術(shù)掌握系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格說明報告文檔書寫格式掌握UML中順序圖的描述方法掌握同步消息和異步消息的定義和描述方法掌握UML中合作圖的描述方法掌握利用順序圖與合作圖建立動態(tài)交互模型的方法步驟2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計15.1系統(tǒng)設(shè)計UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.1.1反復(fù)迭代的系統(tǒng)設(shè)計方式

5.1.2系統(tǒng)對象設(shè)計

（1）對象接口設(shè)計 （2）設(shè)計算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) （3）確認(rèn)子系統(tǒng) （4）子系統(tǒng)間的通信規(guī)約2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.1.3系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計

1．任務(wù)管理設(shè)計 （1）主從結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （2）分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計。 2．?dāng)?shù)據(jù)管理設(shè)計 （1）定義數(shù)據(jù)類型。 （2）設(shè)計數(shù)據(jù)管理。數(shù)據(jù)管理設(shè)計提供了持久對象的基本結(jié)構(gòu)。 3．用戶界面設(shè)計5.1.4

系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)化和審查2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計3UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.1.5系統(tǒng)設(shè)計規(guī)格說明報告2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計4UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.2交互模型建模5.2.1

對象之間的通信消息內(nèi)容標(biāo)識的格式為：[序號][警戒條件]*[重復(fù)次數(shù)][回送值表：=]操作名參數(shù)表）使用規(guī)則：1．序號：表示消息在對象間交互的時間順序號。2．[警戒條件]：選擇項(xiàng)，為一布爾條件表達(dá)式。3．*[重復(fù)次數(shù)]：選擇項(xiàng)，表示消息重復(fù)發(fā)送的次數(shù)。4．回送值表：以“，”區(qū)分的名字表列，分別表示完成指定操作后返回的系列值?？扇笔?。5．操作名：必須是接收該消息的對象類角色中的操作名。6．“（）”內(nèi)的參數(shù)表是以“，”號區(qū)分的實(shí)參表，傳送給接收消息的對象中的某個操作。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.2.2同步通信與異步通信（1）簡單消息：表示控制流。（2）同步消息：它是一種嵌套的控制流。（3）異步消息：它是異步控制流。（4）返回消息：表示控制流從過程調(diào)用的返回。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.3順序圖建模

順序圖用來描述對象間的交互行為。它注重消息的時間順序，即對象間消息的發(fā)送和接收的順序。順序圖還揭示了一個特定場景的交互，即系統(tǒng)執(zhí)行期間發(fā)生在某個時間點(diǎn)的對象之間的特定交互，它適合于描述實(shí)時系統(tǒng)中的時間特性和時間約束。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計7UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.3.1

順序圖的組成成分2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計8UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計（1）對象：順序圖中所包含的每個對象用一個 對象框（短式）表示，對象名需帶下劃線。（2）生存線：對象框下畫的一條垂直虛線，稱 為該對象的生存線，表示對象的生存時間。（3）激活期：對象生存線上的一個細(xì)長方形 框，表示該對象的激活時間段，即活動期 間。（4）消息：對象之間消息的發(fā)送和接收用兩個 對象生存線（激活期）之間的消息箭頭線。5.3.1

順序圖的組成成分（con.）2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計9UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.3.2

對象之間的同步與異步操作1．對象之間的同步操作同步消息的發(fā)送者把進(jìn)程控制傳遞給消息的接收者，然后暫?；顒?，等待消息的接收者放棄或返回控制；同步消息的接收者執(zhí)行所請求的操作，如果需要的話，可以把控制傳遞給另一個對象角色，請求做某個操作，并且當(dāng)該操作完成后把控制返回給原來的同步消息的發(fā)送者；同步消息的接收者也可以直接返回或發(fā)送信息給原來的消息發(fā)送者。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計102024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計11UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.3.2

對象之間的同步與異步操作（con.）2．對象之間的異步操作異步消息的發(fā)送者通過發(fā)消息把信號傳遞給消息的接收者，然后繼續(xù)自己的活動，不等待消息接收者返回信息或控制；異步消息的接收者執(zhí)行所請求的操作，操作完成后可以向異步消息的發(fā)送者返回信息；異步消息的發(fā)送者和接收者采用并發(fā)工作方式。一條異步消息每次只發(fā)一個信號，即只做一件事，可以做的事情有：創(chuàng)建一個新對象；創(chuàng)建一個新線程，此時異步消息連接到一個激活期的頂部；與一個正在運(yùn)行的線程通信。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計12UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.3.3順序圖中的分支控制圖5-5帶條件和分支并發(fā)執(zhí)行的順序圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計135.3.4順序圖中的約束標(biāo)記圖5-6中帶有時間延遲標(biāo)記的順序圖UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計145.3.5順序圖中的循環(huán)處理操作UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計155.3.6對象的創(chuàng)建和消亡UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計165.4合作圖建模

合作圖可以用來描述系統(tǒng)對象之間的交互,強(qiáng)調(diào)這組對象之間的關(guān)系。UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計175.4.1合作圖的組成成分1．對象2．鏈接圖5-9帶有關(guān)聯(lián)角色的合作圖UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計185.4.2合作圖中對象的創(chuàng)建與消亡對象創(chuàng)建：{new}；對象消亡：{destroyed}；對象創(chuàng)建并消亡：{transient}。

UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計19UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計20UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.4.3嵌套消息與順序消息的標(biāo)識1．嵌套消息序號的標(biāo)識

圖5-12采用層次嵌套消息描述的銷售合同管理系統(tǒng)中的處理付款單合作圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計215.4.3嵌套消息與順序消息的標(biāo)識（con.)2．順序消息序號的標(biāo)識UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計圖5-13采用順序消息序號描述的銷售合同管理系統(tǒng)中的處理付款單合作圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計22UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.4.4異步操作中的回調(diào)消息1．自調(diào)用2．異步操作中的回調(diào)圖5-14具有回調(diào)消息的合作圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計23圖5-15具有回調(diào)消息的順序圖UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.4.4異步操作中的回調(diào)消息（con.）2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計245.4.5循環(huán)發(fā)送同一個重復(fù)消息UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計25UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.5動態(tài)交互模型

——控制流建模（1）進(jìn)程：進(jìn)程是一個動作流；能夠與其他進(jìn) 程并發(fā)執(zhí)行。（2）線程：線程是進(jìn)程內(nèi)部的一個動作流；能 夠與其他線程并發(fā)執(zhí)行。（3）主動對象：一個擁有進(jìn)程或線程的對象。（4）被動對象：必須由其它對象發(fā)來的消息進(jìn) 行觸發(fā)，才執(zhí)行動作的對象。（5）主動對象類：主動對象類是主動對象的抽 象。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計265.6

動態(tài)交互模型建模案例

——“銷售合同管理”子系統(tǒng)5.6.1子系統(tǒng)的用例模型和對象靜態(tài)模型UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計27UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.6.2順序圖建模步驟1.確定交互和涉及的對象（1）啟動系統(tǒng)（2）循環(huán)處理付款單（3）核對銷售合同（4）核對合同的銷售貨物清單（5）核對庫房貨物清單（6）核查預(yù)警量（7）打印庫存預(yù)警清單（8）打印出庫單2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.6.2順序圖建模步驟（con.）2．順序圖中對象排列的原則（1）對象橫向排列在順序圖的頂部；（2）最重要的對象在最左邊（如對全局進(jìn)行 初始的對象）；（3）交互密切的對象盡可能相鄰；（4）交互中創(chuàng)建的對象，應(yīng)放置在其創(chuàng)建的 時間點(diǎn)上；（5）每個對象有一個下垂的生命線。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計295.6.2順序圖建模步驟（con.）3．消息傳遞（1）消息傳遞的方向：按時間順序從上到下在對象的生命線之間傳遞；（2）在消息箭頭線上標(biāo)出消息標(biāo)簽的內(nèi)容、約束或構(gòu)造型；（3）發(fā)送和接收消息的對象生命線必須處在激活期；（4）交互中對象的創(chuàng)建和銷毀必須繪出構(gòu)造型和標(biāo)記；（5）區(qū)別同步消息和異步消息的圖標(biāo)表示符；（6）標(biāo)出消息的循環(huán)結(jié)構(gòu)及出口條件；（7）順序圖從初始化消息開始，以其返回消息終止。UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計305.6.2順序圖建模步驟（con.）圖5-18“付款單處理”用例的順序圖（1）UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計31UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.6.3合作圖建模步驟1．確定交互及涉及的對象2．合作圖中對象排列的原則（1）最重要的對象應(yīng)在圖的中央；（2）與其有直接交互的對象放置在鄰近；（3）對象初始化；（4）選擇初始對象。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計325.6.3合作圖建模步驟（con.）UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計圖5-20“履約合同檢查”用例的合作圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計33UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5.6.3合作圖建模步驟（con.）3．鏈接與消息傳遞（1）標(biāo)明對象之間的鏈接；（2）在鏈接上標(biāo)明消息的序號；（3）在消息箭頭線上標(biāo)出消息標(biāo)簽的內(nèi)容、約束或構(gòu)造型；（4）區(qū)別同步消息和異步消息的圖標(biāo)表示符；（5）合作圖從初始對象開始，到其終止對象結(jié)束。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計345.6.3合作圖建模步驟（con.）圖5-21“履約合同檢查”用例的順序圖UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計355.7本章小結(jié)

UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計36UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計本章目的：●了解對象狀態(tài)變化和活動變化的描述方式●掌握UML繪制狀態(tài)圖和活動圖的方法和步驟●掌握狀態(tài)模型中并發(fā)行為的描述方法●掌握用狀態(tài)圖和活動圖建立對象動態(tài)行為模型的方法和步驟

第六章系統(tǒng)動態(tài)建?！獱顟B(tài)模型2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計37UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.1.1對象狀態(tài)的基本描述圖符

6.1狀態(tài)圖的基本組成成分2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計38UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.1.1對象狀態(tài)的基本描述圖符

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計39UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.1.3一個無人職守電梯升降的狀態(tài)圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計40UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.2.1對象的狀態(tài)屬性6.2狀態(tài)的分類與描述6-4一個設(shè)備使用狀況的狀態(tài)圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計41UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.2.2簡單狀態(tài)與嵌套狀態(tài)動作：一組可執(zhí)行的語句，動作具有以下特征：●遷移性：與狀態(tài)遷移有關(guān)；●原子性：這組語句不可中斷；●連續(xù)性：一組語句必須連續(xù)執(zhí)行，直到完畢?；顒樱阂唤M可執(zhí)行的動作，后棟具有以下特征：●有限性：完整的活動有一定的期限；●非原子性：這組動作可因某一事件發(fā)生而中斷。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計42UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.2.2簡單狀態(tài)與嵌套狀態(tài)6-5描述設(shè)備（車床）狀況的嵌套狀態(tài)圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計43UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.2.3狀態(tài)的順序遷移

6.2.4狀態(tài)的并發(fā)遷移與同步2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計44UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.2.4狀態(tài)的并發(fā)遷移與同步6-7采用同步并發(fā)遷移圖符描述的并發(fā)子狀態(tài)圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計45UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.2.5嵌套狀態(tài)中的歷史狀態(tài)指示器

6-8帶有歷史指示器的軟件安裝過程狀態(tài)圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計46UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.3.1狀態(tài)的遷移觸發(fā)6.3狀態(tài)遷移的觸發(fā)與描述

描述狀態(tài)遷移的形式化語法格式如下：

事件[條件]/動作表達(dá)式發(fā)送子句說明：●事件：指已發(fā)生并可能引發(fā)某種活動的一件事；●[條件]：由方括號圍起的關(guān)系或邏輯表達(dá)式；●動作表達(dá)式：一個觸發(fā)狀態(tài)遷移時可執(zhí)行的過程表達(dá)式；●發(fā)送子句：動作的一個特例，說明調(diào)用的事件名（操作）是哪個對象的。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計47UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.3.2引起狀態(tài)遷移觸發(fā)的事件事件是指已發(fā)生并可能引發(fā)某種活動的一件事。事件的描述格式：

事件名(參數(shù)表）說明：●事件名：必須引用接收事件的對象類中的一個操作或信號?！駞?shù)表：傳送給該事件的形式參數(shù)，為任選項(xiàng)。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計48UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.3.2引起狀態(tài)遷移觸發(fā)的事件

6-9電烤箱控制系統(tǒng)狀態(tài)圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計49UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.3.3引起狀態(tài)遷移觸發(fā)的條件

條件是一個由方括號圍起的關(guān)系或邏輯表達(dá)式。6.3.4

觸發(fā)狀態(tài)遷移的動作表達(dá)式動作表達(dá)式是一個觸發(fā)狀態(tài)遷移時可執(zhí)行的過程表達(dá)式。6.3.5狀態(tài)遷移的分類（1）自遷移（2）內(nèi)部遷移（3）自動遷移（4）復(fù)合遷移2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計50UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.3.5狀態(tài)遷移的分類6-10兩種形式的條件分支狀態(tài)遷移圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計51UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.3.6狀態(tài)圖之間的通信聯(lián)系6-11

狀態(tài)圖之間的消息發(fā)送2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計52UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.4.1活動圖與狀態(tài)圖的區(qū)別6.4活動圖的基本概念與組成成分

活動狀態(tài)遷移不需要事件觸發(fā)，活動執(zhí)行完畢可以直接進(jìn)入下一個活動狀態(tài)；活動置于責(zé)任區(qū)（泳道）中，責(zé)任區(qū)將活動按責(zé)任目標(biāo)和組織歸屬的原則分類。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計53UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.4.2一個簡單的出庫單發(fā)放活動圖6-12檢查合同、核對付款單并發(fā)放出庫單的活動圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計54UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.4.3活動圖中的幾個基本概念1．動作狀態(tài)表達(dá)不可中斷的動作或操作的執(zhí)行。2．活動狀態(tài)擁有一組不可中斷的動作或操作，表達(dá)一個非原子的運(yùn)行。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計55UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計3．動作流

表達(dá)不可中斷的動作或操作的執(zhí)行。6-13描述一個打印所有履約合同信息的活動圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計56UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計4．泳道泳道代表對象對活動的責(zé)任。

6-14銷售合同從簽訂到履約的活動圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計57UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計5．活動圖中的對象

6-15活動圖中的對象及對象流2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計58UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.5.1活動圖中的同步線程6.5活動圖中的并發(fā)與同步活動

6-16活動圖中的條件線程

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計59UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.5.2動態(tài)并發(fā)活動

6.5活動圖中的并發(fā)與同步活動

6-17

動態(tài)并發(fā)活動圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計60UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.5.3具有層次關(guān)系的活動圖6-18“核對付款單”子活動圖2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計61UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.6.1系統(tǒng)的用例模型和對象靜、動態(tài)模型6.6動態(tài)狀態(tài)模型建模案例

——“信貸管理”子系統(tǒng)

1．系統(tǒng)的用例模型2．對象靜態(tài)模型3．對象動態(tài)交互模型4．對象動態(tài)狀態(tài)模型2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計62UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計63UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.6.2狀態(tài)圖建模步驟（1）確定狀態(tài)圖描述的主體。（2）確定狀態(tài)圖描述的范圍。（3）確定描述主體在其生存期的各種穩(wěn)定狀態(tài)。（4）確定狀態(tài)的序號。（5）確定觸發(fā)狀態(tài)遷移的事件。（6）附上必要的動作。（7）簡化狀態(tài)圖。（8）確定狀態(tài)的可實(shí)現(xiàn)性。（9）確定無死鎖狀態(tài)。（10）審核狀態(tài)圖。2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計64UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.6.3“信貸管理”子系統(tǒng)狀態(tài)圖建模6-20

信貸管理子系統(tǒng)（用例）的狀態(tài)圖

2024/2/28UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計65UML系統(tǒng)建模與分析設(shè)計6.6.3“信貸管理”子系統(tǒng)狀態(tài)圖建模1．文字描述2．確定對象可能的狀態(tài)序列、動作和引發(fā)狀態(tài)遷移的事件3．繪制狀態(tài)圖

（1）起始狀態(tài)（2）“初始化”狀態(tài)（3）“分期還款”狀態(tài)（4）“違約預(yù)警”狀態(tài)（5）“違約警告”狀態(tài)（6）“合