UML輕松入門--UML動態建模
上一節我們介紹了類圖和對象圖主要用于靜態建模，本節我們將描述UML動態建模機制。在UML動態建模機制中，以消息來完成對象之間的交互，用狀態圖、順序圖、協作圖和活動圖來描述系統的行為。
UML動態建模
在動態建模機制中，以消息來完成對象之間的交互，用狀態圖、順序圖、協作圖和活動圖來描述系統的行為。
4.1消息
在面向對象領域，兩個對象的交互是通過消息的發送和接收來完成的。消息分為簡單消息、同步消息和異步消息：
（1）簡單消息：只是表示控制如何從一個對象發給另一個對象，并不包含控制的細節；
（2）同步消息：同步意味著阻塞和等待，如果對象A給對象B發送一個消息，對象A會等待對象B執行完這個消息，接著才進行自身的工作；
（3）異步消息：異步意味著非阻塞，如果對象A給對象B發送一個消息，對象A不必等待對象B執行完這個消息，就可以接著進行自身的工作。
4.2順序圖
UML動態建模中順序圖（也稱序列圖）是一種交互圖（InteractionDiagram，用于描述執行系統功能的各個角色之間相互傳遞消息的順序關系，顯示跨越多個對象的系統控制流程），強調的是時間和消息的次序，用來說明系統的動態情況，順序圖由參與者、對象、對象生命線和消息組成。一個順序圖顯示了一系列的對象（通常是類的實例，也可以代表其他事物的實例，例如協作、組件和節點）和在這些對象之間發送和接收的消息。圖4.1圖書入庫順序圖
圖書管理系統中圖書入庫的順序圖如圖4.1所示，對于順序圖，往往在文字表述上會出現“當…時…”、“首先”、“然后”、“接著”、“…發出…消息”，“…響應…消息”等詞匯。例如
圖4.1的順序圖可用文字表達為：
當管理人員把新書入庫時，首先要求登錄（輸入用戶名和口令），經系統的“注冊表單”驗證，若正確無誤，則可繼續下一步交互，否則拒絕該管理人員進入系統。若登錄正確，管理人員可發出查詢請求消息，系統的“圖書入庫表單”對象響應請求。若管理人員發出增加或刪除庫存圖書請求，“庫存圖書”對象將響應該消息，找出數據庫中的相關數據并執行相應的操作。此后，管理人員應按下提交鍵確認請求，“圖書入庫表單”接口對象應該響應該請求，并發出存儲消息，才由“庫存圖書”對象響應存儲消息，進行數據庫存儲操作。如果管理人員結束圖書入庫，發出退出系統的請求，則系統的“注冊表單”接口對象響應請求，關閉系統。圖4.2購買商品順序圖
而圖4.2則給出了電子購物系統中購買商品的順序圖，通過觀察順序圖，我們可以很清晰地看出顧客購買商品的流程。#p#
4.3狀態圖
UML動態建模中狀態圖是UML中的狀態機視圖。狀態機由對象的各個狀態和連接這些狀態的轉換組成。每個狀態對一個對象在其生命期中滿足某種條件的一個時間段建模，當一個事件發生時，它會觸發狀態間的轉換，導致對象從一種狀態轉化到另一新的狀態。與轉換相關的活動執行時，轉換也同時發生。
狀態圖用于描述對象可以擁有的狀態以及引起狀態相互轉移的事件和條件，它揭示了對象的生命周期，是針對類的一種建模工具。狀態是對象前一次操作的結果，事件是引起狀態向另一狀態轉化的活動。所有對象都有狀態，但通常只對具有復雜行為的類建立狀態圖。狀態圖強調的是事件驅動的對象的動作，這在對反應式系統的建模是相當重要的。
兩個類的狀態圖之間可以相互發送消息，一個狀態還可以有嵌套的子狀態，各子狀態之間的關系可以為與/或關系。
在如圖4.3所示的車載GPS終端系統中，車載GPS終端一方面與GPS衛星通信，另一方面將從GPS衛星獲得的位置信息（經度、維度等）通過GSM短消息與車輛監控調度中心進行交互。
圖4.3車載GPS終端系統
在這樣的系統中，鑒于通信過程中GPS終端可能處于不同的狀態，我們可用狀態圖來對其進行描述，這樣很直觀和明確。圖4.4給出了GPS終端的狀態（待命、有問題、通話中、短消息通訊中）及其狀態之間的變遷關系。圖4.4GPS終端的狀態圖
4.4活動圖
UML動態建模中活動圖用于描述系統、用例、程序模塊中的邏輯流程的先后執行次序、并行次序，是對人類組織的現實世界中的工作流程的建模，有助于理解系統高層活動的執行行為。
活動圖中的主要概念是“活動”，而“活動”的具體含義又取決于作圖目的和抽象層次：
（1）當活動圖用于描述系統行為時，主要側重于系統多個用例活動之間相互制約的執行順序，同時，識別出系統中存在的可以并行進行的用例，此時，活動表示系統要完成的任務；
（2）當活動圖用于描述用例時，用于描述用例中的操作執行次序和操作完成的結果，顯示多個對象的操作是如何相互結合起來共同完成用例的一個腳本，揭示出操作之間的并行性，為編碼實現提供開發并行程序的便利，此時，活動表示類中的方法，即操作。允許將某個組織或執行者要完成的若干操作聚集在泳道中，以明確責任。
活動圖用于低層次程序模塊的作用類似于流程圖，但活動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給出了生產管理系統中的定單處理用例的活動圖，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中的付款認可活動屬于財務管理用部門的職責，其它活動屬于銷售部門的職責，這兩個部門在并行運作。
圖4.5定單處理的活動圖
圖4.6則給出了藥品管理系統中藥品采購入庫過程的活動圖。
圖4.6藥品入庫的活動圖#p#
4.5協作圖
與順序圖一樣，UML動態建模中協作圖也是一種交互圖，用于描述對象之間的協作關系，其模型元素與序列圖的基本相同，但它側重于描述對象之間是如何相互連接的，強調的是發送和接收消息的對象之間的組織結構。順序圖著重體現對象間消息傳遞的時間順序，協作圖著重于哪些對象間有消息傳遞，表達了對象之間的靜態連接關系。順序圖和協作圖是同構的，它們相互之間可以轉化而不損失信息，依靠工具協作圖和順序圖可互相轉換。
圖4.7注冊新課程的協作圖
圖4.7給出了注冊新課程的協作圖，圖中描述了注冊者、課程表單、管理員和課程對象之間的協作關系，對象之間的連接關系上給出了發送和接收的消息。
4.6UML圖之間的關系
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系（如圖4.8），這體現了UML中的辯證法。
圖4.8UML圖的關系
UML動態建模中用例圖主要用來描述系統的外部行為；類圖和對象圖用來定義類和對象以及它們的屬性和操作；狀態圖描述類的對象所有可能的狀態以及事件發生時狀態的轉移條件；順序圖顯示對象之間的動態合作關系，它強調對象之間消息發送的順序，同時顯示對象之間的交互；合作圖強調對象間的動態合作關系；活動圖描述滿足用例要求所要進行的活動以及活動間的約束關系，有利于識別并行活動。
除此之外，我們還沒有詳細講解的包圖用于描述系統的分層結構，構件圖描述代碼部件的物理結構及各部件之間的依賴關系，配置圖定義系統中軟硬件的物理體系結構。
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