UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)教程(第2版) 課件 第9-11章 活動(dòng)圖、狀態(tài)機(jī)圖、組件圖與部署圖

UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)SystemAnalysis&Design冀振燕北京交通大學(xué)

第九章活動(dòng)圖活動(dòng)圖組成元素活動(dòng)圖的應(yīng)用UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi2活動(dòng)圖活動(dòng)圖主要是一個(gè)流圖，描述了從活動(dòng)到活動(dòng)的流。活動(dòng)是在狀態(tài)機(jī)中進(jìn)行的一個(gè)非原子的執(zhí)行，它由一系列的動(dòng)作組成。動(dòng)作是由可執(zhí)行的不可分的計(jì)算組成，這些計(jì)算可以引起系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化或者返回一個(gè)值。交互作用圖強(qiáng)調(diào)從對(duì)象到對(duì)象的控制流。活動(dòng)圖則強(qiáng)調(diào)從活動(dòng)到活動(dòng)的控制流?；顒?dòng)圖主要包含下列元素：●活動(dòng)狀態(tài) ●動(dòng)作狀態(tài)●躍遷 ●對(duì)象UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi3活動(dòng)圖活動(dòng)圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi4組成元素動(dòng)作狀態(tài)在用活動(dòng)圖描述的控制流中，或者要計(jì)算為屬性賦值的表達(dá)式，或者調(diào)用對(duì)象的操作，或者發(fā)送信號(hào)給對(duì)象，或者創(chuàng)建、破壞對(duì)象，所有這些可執(zhí)行的、不可分的計(jì)算都被稱為動(dòng)作狀態(tài)。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi5組成元素活動(dòng)狀態(tài)與動(dòng)作狀態(tài)相反，活動(dòng)狀態(tài)是非原子的、可以分解的，也就是說(shuō)活動(dòng)狀態(tài)是可以被打斷的。通常，活動(dòng)狀態(tài)需要一段時(shí)間才能完成?；顒?dòng)狀態(tài)和動(dòng)作狀態(tài)的UML符號(hào)沒(méi)有區(qū)別，但是活動(dòng)狀態(tài)可以有入口動(dòng)作、出口動(dòng)作（入口動(dòng)作和出口動(dòng)作分別是進(jìn)入或離開(kāi)狀態(tài)時(shí)要執(zhí)行的動(dòng)作）和對(duì)子狀態(tài)機(jī)的規(guī)定。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi6組成元素躍遷當(dāng)狀態(tài)的活動(dòng)或動(dòng)作完成時(shí)，控制流立即傳遞到下一個(gè)動(dòng)作或活動(dòng)狀態(tài)。躍遷被用來(lái)表示從一個(gè)動(dòng)作或活動(dòng)狀態(tài)傳遞到下一個(gè)動(dòng)作或活動(dòng)狀態(tài)的路徑。躍遷的UML符號(hào)可以用簡(jiǎn)單的有向線表示。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi7組成元素分支在流圖中，還可以含有分支，分支定義了基于布爾表達(dá)式的替換路徑。分支起始于判定。分支有一個(gè)輸入，有兩個(gè)或多個(gè)輸出。在每個(gè)輸出的躍遷上，均有一個(gè)布爾表達(dá)式，只有該表達(dá)式為真時(shí)，該輸出躍遷才能發(fā)生。各個(gè)輸出的護(hù)衛(wèi)條件不應(yīng)該重復(fù)，否則，控制流是有歧義的；但這些護(hù)衛(wèi)條件應(yīng)該覆蓋所有的可能性，否則，控制流會(huì)停滯?？梢砸?guī)定一個(gè)輸出躍遷的護(hù)衛(wèi)表達(dá)式為else，如果沒(méi)有其他的護(hù)衛(wèi)表達(dá)式為真，控制流則轉(zhuǎn)向該躍遷。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi8分叉和聯(lián)結(jié)在UML中，使用同步條來(lái)規(guī)定這些并行控制流的分叉與聯(lián)結(jié)（ForkandJoin）。同步條的UML符號(hào)是一條粗的水平線或垂直線。分叉和聯(lián)結(jié)應(yīng)該是平衡的，也就是說(shuō)，離開(kāi)分叉的控制流的數(shù)目應(yīng)該與進(jìn)入相應(yīng)聯(lián)結(jié)的控制流數(shù)目相等。并行控制流的活動(dòng)可以通過(guò)發(fā)送信號(hào)來(lái)彼此通信。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi9組成元素分叉和聯(lián)結(jié)UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi10組成元素泳道活動(dòng)圖描述了某項(xiàng)活動(dòng)發(fā)生了什么，但沒(méi)有說(shuō)明由誰(shuí)來(lái)完成。在程序設(shè)計(jì)中，這意味著活動(dòng)圖沒(méi)有描述出各個(gè)活動(dòng)由哪個(gè)類來(lái)完成，泳道（Swimlane）解決了這一問(wèn)題。泳道的UML符號(hào)用矩形框來(lái)表示。將對(duì)象名放在矩形框的頂部，將屬于某個(gè)對(duì)象的活動(dòng)放在該對(duì)象的泳道內(nèi)，而泳道中的活動(dòng)則由相應(yīng)對(duì)象負(fù)責(zé)。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi11組成元素對(duì)象流與活動(dòng)圖有關(guān)的控制流可能涉及對(duì)象?？梢詫?duì)象放在活動(dòng)圖中，并用箭頭將對(duì)象和產(chǎn)生、破壞或修改該對(duì)象的活動(dòng)或躍遷連接起來(lái)，這被稱作對(duì)象流（ObjectFlow），因?yàn)樗砹藢?duì)象在控制流中的參與?；顒?dòng)圖除了可以說(shuō)明對(duì)象流，還可以說(shuō)明對(duì)象的角色、狀態(tài)和屬性值的變化。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi12組成元素對(duì)象流UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi13活動(dòng)圖的應(yīng)用通?？梢詫⒒顒?dòng)圖用于以下兩種情況。（1）為工作流建模。在為工作流建模時(shí)，應(yīng)完成如下內(nèi)容。確定工作流的中心。這是因?yàn)閷?duì)于比較復(fù)雜的系統(tǒng)，用一個(gè)活動(dòng)圖描述所有重要的工作流是不可能的。選擇與工作流有關(guān)的商業(yè)對(duì)象，并為每個(gè)重要的商業(yè)對(duì)象創(chuàng)建一個(gè)泳道。識(shí)別工作流初始狀態(tài)的前置條件和工作流最終狀態(tài)的后置條件，這有利于確定工作流的邊界。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi14活動(dòng)圖的應(yīng)用（接上頁(yè)）從工作流的初始狀態(tài)開(kāi)始，確定隨時(shí)間發(fā)生的活動(dòng)和動(dòng)作，并將它們作為活動(dòng)狀態(tài)或動(dòng)作狀態(tài)放在活動(dòng)圖中。對(duì)于復(fù)雜的動(dòng)作或多次出現(xiàn)的動(dòng)作集合，可以將它們合并為活動(dòng)狀態(tài)，再提供一個(gè)單獨(dú)的活動(dòng)圖來(lái)展開(kāi)活動(dòng)狀態(tài)。用躍遷連接活動(dòng)狀態(tài)和動(dòng)作狀態(tài)，并考慮分支、分叉和聯(lián)結(jié)。如果在工作流中涉及重要的對(duì)象，則將對(duì)象放在圖中，必要時(shí)描述對(duì)象屬性值和狀態(tài)的變化。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi15活動(dòng)圖的應(yīng)用（2）為操作建模。為操作建立模型，應(yīng)完成以下內(nèi)容。收集與操作有關(guān)的抽象，包括操作的參數(shù)、返回類型、操作所在類的屬性等。識(shí)別工作流初始狀態(tài)的前置條件和最終狀態(tài)的后置條件，還要識(shí)別出在操作執(zhí)行過(guò)程中必須持有的類的不變量。從工作流的初始狀態(tài)開(kāi)始，確定隨時(shí)間發(fā)生的活動(dòng)和動(dòng)作，并將它們作為活動(dòng)狀態(tài)或動(dòng)作狀態(tài)放在活動(dòng)圖中。必要時(shí)使用分支、分叉和聯(lián)結(jié)。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi16publicvoidhandleThread(intstate){for(inti=0;i<controls.length;i++){if(state==CustomControlsContext.START){if(controls[i]instanceof

CustomControls){((CustomControls)controls[i]).start();}}elseif(state==CustomControlsContext.STOP){if(controls[i]instanceof

CustomControls){((CustomControls)controls[i]).stop();}}}}UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi下面是一段Java源代碼，是方法handleThread(intstate)的源代碼，下頁(yè)圖示的活動(dòng)圖則描述了該方法的流程。17活動(dòng)圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi18小結(jié)在UML中，活動(dòng)圖是為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方面建模的7個(gè)圖之一?；顒?dòng)圖主要是一個(gè)流圖，它描述了從活動(dòng)到活動(dòng)的控制流，它還可以用來(lái)描述對(duì)象在控制流的不同點(diǎn)從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)時(shí)的對(duì)象流。本章介紹了活動(dòng)圖的語(yǔ)義和功能，并對(duì)活動(dòng)圖的組成部分，包括動(dòng)作狀態(tài)、活動(dòng)狀態(tài)、躍遷、分支、分叉和聯(lián)結(jié)、泳道、對(duì)象流逐一進(jìn)行了講解，舉例說(shuō)明如何使用活動(dòng)圖為工作流建模和為操作建模。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi19UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)SystemAnalysis&Design冀振燕北京交通大學(xué)

第十章?tīng)顟B(tài)機(jī)圖狀態(tài)機(jī)圖狀態(tài)機(jī)圖的應(yīng)用UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi21狀態(tài)機(jī)圖狀態(tài)機(jī)圖（StateMachineDiagrams）給出了一個(gè)狀態(tài)機(jī)，強(qiáng)調(diào)了從狀態(tài)到狀態(tài)的控制流。狀態(tài)機(jī)（StateMachine）定義了對(duì)象在生命周期中響應(yīng)事件所經(jīng)歷的狀態(tài)的序列以及對(duì)象對(duì)這些事件的響應(yīng)。狀態(tài)機(jī)由狀態(tài)、躍遷、事件、活動(dòng)、動(dòng)作等組成。狀態(tài)（State）代表對(duì)象在生命周期中的一種條件或狀況，在這種狀況下，對(duì)象滿足某個(gè)條件，或執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作、或等待某個(gè)事件。一個(gè)狀態(tài)在一個(gè)有限的時(shí)間段內(nèi)存在。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi22狀態(tài)機(jī)圖事件（Event）是一個(gè)重要事件的規(guī)范，該事件在時(shí)間和空間域中有一個(gè)位置。躍遷（Transition）是兩個(gè)狀態(tài)之間的關(guān)系，它表示第一個(gè)狀態(tài)的對(duì)象將執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作，如果規(guī)定的事件發(fā)生或規(guī)定的條件被滿足，則對(duì)象進(jìn)入第二個(gè)狀態(tài)?；顒?dòng)（Activity）是狀態(tài)機(jī)中正在執(zhí)行的可分解的計(jì)算。動(dòng)作（Action）是可執(zhí)行的、不可分的計(jì)算，該計(jì)算造成了模型的狀態(tài)變化或者值的返回。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi23狀態(tài)機(jī)圖狀態(tài)機(jī)圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi24狀態(tài)機(jī)圖的應(yīng)用交互作用圖描述了多個(gè)對(duì)象間的交互作用，而狀態(tài)機(jī)圖描述單個(gè)對(duì)象在它的整個(gè)生命周期的行為?；顒?dòng)圖描述了從活動(dòng)到活動(dòng)的控制流，狀態(tài)機(jī)圖描述了從事件到事件的控制流。狀態(tài)機(jī)圖可以用來(lái)描述整個(gè)系統(tǒng)、子系統(tǒng)、或類的動(dòng)態(tài)方面，還可以描述用例的一個(gè)腳本。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi25狀態(tài)機(jī)圖的應(yīng)用為一個(gè)事件驅(qū)動(dòng)對(duì)象建模，應(yīng)完成如下內(nèi)容。確定狀態(tài)機(jī)的上下文。狀態(tài)機(jī)的上下文可以是類、用例、子系統(tǒng)或系統(tǒng)整體。確定初始狀態(tài)和最終狀態(tài)。通過(guò)考慮對(duì)象能夠存在一段時(shí)間的條件，確定對(duì)象的穩(wěn)定狀態(tài)。確定穩(wěn)定狀態(tài)在對(duì)象生命周期中的局部排序。確定觸發(fā)從狀態(tài)到狀態(tài)躍遷的事件。確定狀態(tài)變化的動(dòng)作?？紤]使用子狀態(tài)、分支、歷史狀態(tài)等來(lái)簡(jiǎn)化狀態(tài)機(jī)圖。確定是否所有的狀態(tài)都在事件的某個(gè)組合中可達(dá)。確定沒(méi)有狀態(tài)是死狀態(tài)。死狀態(tài)是指沒(méi)有事件或事件組合可以使對(duì)象從這個(gè)狀態(tài)中躍出。檢查狀態(tài)機(jī)是否違反所期望的事件順序和響應(yīng)。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi26電梯系統(tǒng)的狀態(tài)機(jī)圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi27…intsum=0;…publicintregister(Students){switch(state){caseOpen:if(sum<40){ state=Open; sum=sum+1; }elsestate=Close;break; caseClose: System.out.println(“theclassisfull”); } returnsum;}UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi28下面是一段Java源代碼和對(duì)應(yīng)的狀態(tài)機(jī)圖小結(jié)狀態(tài)機(jī)圖描述了一個(gè)特定對(duì)象的所有可能狀態(tài)，以及引起狀態(tài)躍遷的事件。狀態(tài)機(jī)圖用來(lái)模擬系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方面，這些動(dòng)態(tài)方面指系統(tǒng)對(duì)象按事件發(fā)生順序排序的行為。狀態(tài)機(jī)圖可以用來(lái)描述整個(gè)系統(tǒng)、子系統(tǒng)或類的動(dòng)態(tài)方面，還可以用來(lái)描述用例的一個(gè)腳本。本章介紹了狀態(tài)機(jī)圖的語(yǔ)義和功能，并舉例說(shuō)明了如何應(yīng)用狀態(tài)機(jī)圖為事件驅(qū)動(dòng)的對(duì)象建模。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi29UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)SystemAnalysis&Design冀振燕北京交通大學(xué)

第十一章組件圖與部署圖組件圖組件圖的應(yīng)用部署圖部署圖的應(yīng)用UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi31組件圖組件圖（ComponentDiagram）描述了組件及組件間的關(guān)系，表示了組件之間的組織和依賴關(guān)系。組件圖是用來(lái)為面向?qū)ο笙到y(tǒng)的物理實(shí)現(xiàn)建模的兩種圖之一。組件圖包含下列元素：組件。接口。依賴關(guān)系、類屬關(guān)系、關(guān)聯(lián)關(guān)系和實(shí)現(xiàn)關(guān)系。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi32組件圖組件圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi33組件圖的應(yīng)用組件圖為系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)視建模，通常可以用在下述4種情況。1.為源代碼建模用組件圖為源代碼建模時(shí)，應(yīng)注意以下內(nèi)容：將源代碼文件表示為文件的組件衍型。對(duì)于大系統(tǒng)，用包將源代碼文件分組?？紤]使用標(biāo)記值來(lái)描述源代碼文件的一些信息，例如，源代碼文件的版本號(hào)、作者、修改日期等。使用依賴關(guān)系來(lái)描述這些文件之間的編譯依賴關(guān)系。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi34組件圖的應(yīng)用2.為可執(zhí)行版本建?？梢杂媒M件圖來(lái)描述構(gòu)成軟件系統(tǒng)的組件以及組件間的關(guān)系。在為一個(gè)可執(zhí)行版本建模時(shí)，應(yīng)注意以下內(nèi)容。確定系統(tǒng)的組件集?？紤]組件集中每個(gè)組件的衍型?？紤]組件集中組件之間的關(guān)系。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi35組件圖的應(yīng)用3.為數(shù)據(jù)庫(kù)建模在為物理數(shù)據(jù)庫(kù)建模時(shí)應(yīng)注意以下內(nèi)容。識(shí)別出模型中代表邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)模式的類。確定將這些類映射到表的策略。確定過(guò)程需要考慮數(shù)據(jù)庫(kù)的物理分布。創(chuàng)建含有table組件的組件圖，為映射進(jìn)行可視化建模。如果可能，使用工具的幫助將邏輯設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為物理設(shè)計(jì)。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi36組件圖的應(yīng)用為數(shù)據(jù)庫(kù)建模的組件圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi37組件圖的應(yīng)用4.為自適應(yīng)系統(tǒng)建模在為自適應(yīng)系統(tǒng)建模時(shí)，應(yīng)注意以下內(nèi)容。需要考慮從一個(gè)節(jié)點(diǎn)遷移到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的組件的物理分布?？梢酝ㄟ^(guò)在組件圖中使用位置標(biāo)記值來(lái)標(biāo)出組件實(shí)例的位置。如果需要描述引起組件遷移的活動(dòng)，則需要?jiǎng)?chuàng)建含有組件實(shí)例的相應(yīng)交互作用圖。具有不同位置標(biāo)記值的同一個(gè)組件實(shí)例可以在圖中出現(xiàn)多次，以表示組件實(shí)例的位置變化。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi38部署圖部署圖（DeploymentDiagram）描述了節(jié)點(diǎn)和運(yùn)行其上的組件的配置。部署圖描述了運(yùn)行系統(tǒng)的硬件拓?fù)?，它為系統(tǒng)中物理節(jié)點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)之間關(guān)系的靜態(tài)方面建立了可視化的模型，并規(guī)定了構(gòu)造的細(xì)節(jié)。部署圖含有：節(jié)點(diǎn)。依賴、關(guān)聯(lián)關(guān)系。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi39部署圖課程表制定系統(tǒng)部署圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi40部署圖的應(yīng)用部署圖通常用來(lái)描述下列3種系統(tǒng)的靜態(tài)部署視。1.為嵌入式系統(tǒng)建模部署圖可用來(lái)為構(gòu)成嵌入式系統(tǒng)的設(shè)備和處理器建模。為嵌入式系統(tǒng)建模，應(yīng)注意以下內(nèi)容。確定嵌入式系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)。使用UML的擴(kuò)充機(jī)制定義特定于系統(tǒng)的衍型（甚至使用特定圖標(biāo)），為不常見(jiàn)的設(shè)備提供可視化的表示。在部署圖中，規(guī)定處理器和設(shè)備之間的關(guān)系。如果必要，為智能化的設(shè)備提供更詳細(xì)的部署圖。UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi41自動(dòng)加油站系統(tǒng)部署圖UML系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)第2版ZhenyanJi42部署圖的應(yīng)用2.為客戶/服務(wù)器系統(tǒng)建?？蛻?服務(wù)器系統(tǒng)是分布式系統(tǒng)的一種，這種系統(tǒng)需要考慮客戶端和服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)連接以及系統(tǒng)的軟件組件在節(jié)點(diǎn)上的物理分布，可以用部署圖來(lái)描述這種系統(tǒng)的拓?fù)洹榭蛻?服務(wù)器系統(tǒng)建模時(shí)，要注意以下內(nèi)容。確定代表系統(tǒng)的客戶端處理器、服務(wù)器端處理