UML狀態(tài)機(jī)圖分析

第9章狀態(tài)機(jī)圖UML建模設(shè)計(jì)與分析-狀態(tài)機(jī)圖本章的主要介紹狀態(tài)機(jī)的含義、作用、構(gòu)成及其創(chuàng)建和應(yīng)用。學(xué)習(xí)要點(diǎn)是：●理解狀態(tài)機(jī)及其構(gòu)成?！裾莆諣顟B(tài)機(jī)圖中的基本標(biāo)記符?！窭斫廪D(zhuǎn)移的概念?！裾莆帐录蛣幼鞯暮x及使用?！窭斫庾訝顟B(tài)機(jī)圖組合狀態(tài)?！裾莆胀綘顟B(tài)、歷史狀態(tài)的使用。

通常狀態(tài)名英文的首字母要大寫，并且最好給狀態(tài)一個(gè)以“ing”為結(jié)尾的名字。(例如“Dialing”、“Faxing”)。當(dāng)然有時(shí)也無法起這樣的名字(例如“Idle”)。狀態(tài)機(jī)是展示狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖狀態(tài)機(jī)是一個(gè)類的對象所有可能的生命歷程的模型。當(dāng)對象探測到一個(gè)事件后，它依照當(dāng)前的狀態(tài)做出反應(yīng)，反應(yīng)包括執(zhí)行一個(gè)動作和轉(zhuǎn)換到新狀態(tài)。什么是狀態(tài)圖UML狀態(tài)機(jī)圖能夠展示這種變化，描述了一個(gè)對象所處的可能狀態(tài)以及狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移，并給出了狀態(tài)變化序列的起點(diǎn)和終點(diǎn)。

狀態(tài)機(jī)圖也叫狀態(tài)(state)，或狀態(tài)表（statechart）。

狀態(tài)機(jī)圖與類圖、對象圖和用例圖有著本質(zhì)的不同。前面章節(jié)介紹過的這3種圖能夠?qū)σ粋€(gè)系統(tǒng)或者至少是一組類、對象或用例建立模型。而狀態(tài)圖只是對單個(gè)對象建立模型。

表征系統(tǒng)變化的方法可以說成是對象改變了自己的狀態(tài)(state)以響應(yīng)事件和時(shí)間的流逝。例如：當(dāng)你拉下電燈的開關(guān)時(shí)，電燈改變了它的狀態(tài)，由關(guān)變?yōu)殚_。當(dāng)你按下遠(yuǎn)程遙控器的調(diào)頻按鈕時(shí)，電視機(jī)的狀態(tài)由顯示一個(gè)頻道的節(jié)目變?yōu)轱@示另一個(gè)頻道的節(jié)目。

經(jīng)過一個(gè)適宜的時(shí)間后，洗衣機(jī)可以由洗滌變?yōu)槠礌顟B(tài)。狀態(tài)圖機(jī)與活動圖的區(qū)別狀態(tài)機(jī)圖只建模一個(gè)對象的行為，活動圖可以建模多個(gè)對象的活動活動圖中也允許建模特定活動中對象的某個(gè)狀態(tài)基本組成狀態(tài)(State)轉(zhuǎn)移(Transition)事件(Event)活動(Activity)動作(Action)狀態(tài)機(jī)圖中的標(biāo)識符有：狀態(tài)、初始狀態(tài)、終結(jié)狀態(tài)、轉(zhuǎn)移、判定決策點(diǎn)和同步。狀態(tài)機(jī)圖標(biāo)記符下圖顯示了圓角矩形代表一個(gè)狀態(tài)，狀態(tài)間帶箭頭的實(shí)線代表狀態(tài)的遷移(轉(zhuǎn)移)。箭頭指向目標(biāo)狀態(tài)。圖中的實(shí)心圓代表狀態(tài)轉(zhuǎn)移的起點(diǎn)，公牛眼形圓圈代表終點(diǎn)。狀態(tài)

狀態(tài)是指對象某個(gè)時(shí)刻存在的方式，如休眠、打印、驗(yàn)證等。狀態(tài)的4種形式添加動作的狀態(tài)，狀態(tài)名與動作中間以一條斜線隔開狀態(tài)狀態(tài)是對象執(zhí)行某項(xiàng)活動或等待某個(gè)事件時(shí)的條件和狀況狀態(tài)是給定類的對象的一組屬性值,這組屬性值對所發(fā)生的事件具有相同性質(zhì)的反應(yīng)。對象在任何時(shí)候都會處于某種狀態(tài)中，所有對象都有狀態(tài)。對象所處的狀態(tài)決定了它如何響應(yīng)所檢測到的事件或所接收的消息。通常，事件使對象從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)向另一個(gè)狀態(tài)（即狀態(tài)的轉(zhuǎn)移）開始狀態(tài)結(jié)束狀態(tài)一般狀態(tài)復(fù)合狀態(tài)歷史狀態(tài)狀態(tài)簡單(一般)狀態(tài)狀態(tài)名進(jìn)入/退出動作在進(jìn)入和退出狀態(tài)時(shí)所執(zhí)行的動作。entry/動作exit/動作內(nèi)部轉(zhuǎn)換在不使?fàn)顟B(tài)發(fā)生變更的情況下進(jìn)行的轉(zhuǎn)移。事件名[監(jiān)護(hù)條件]/動作延遲事件延遲到下一狀態(tài)中處理的事件表示：事件/defer子狀態(tài)嵌套在另外一個(gè)狀態(tài)中的狀態(tài)組合狀態(tài)包含子狀態(tài)的狀態(tài)稱為組合狀態(tài)（CompositeState）

將子狀態(tài)機(jī)單獨(dú)定義，對其進(jìn)行命名（通常以大寫字母開頭），然后在需要使用的地方來引用它例順序狀態(tài)如果一個(gè)組成狀態(tài)的子狀態(tài)對應(yīng)的對象在其生命周期內(nèi)的任何時(shí)刻都只能處于一個(gè)子狀態(tài)，也就是說狀態(tài)機(jī)圖中多個(gè)子狀態(tài)是互斥的，不能同時(shí)存在，這種子狀態(tài)被稱為順序狀態(tài)或互斥狀態(tài)或不相交狀態(tài)。在順序狀態(tài)中最多只能有一個(gè)初態(tài)和一個(gè)終態(tài)。并發(fā)子狀態(tài)

有時(shí)組成狀態(tài)有兩個(gè)或多個(gè)并發(fā)的子狀態(tài)，此時(shí)稱組成狀態(tài)的子狀態(tài)為并發(fā)子狀態(tài)。

如果并發(fā)子狀態(tài)中有一個(gè)子狀態(tài)機(jī)比其它并發(fā)子狀態(tài)先到達(dá)終態(tài)，先到的將等待，直到所有子狀態(tài)到達(dá)終態(tài)。并發(fā)子狀態(tài)同步狀態(tài)同步狀態(tài)是連接兩個(gè)并發(fā)狀態(tài)區(qū)域的特殊狀態(tài)。

組合狀態(tài)圖區(qū)域之間是獨(dú)立的，如果要求對并發(fā)區(qū)域之間的控制進(jìn)行同步，就需要同步狀態(tài)。歷史狀態(tài)歷史狀態(tài)用于在復(fù)雜的組合中標(biāo)記轉(zhuǎn)移過后需要返回的狀態(tài)。UML狀態(tài)機(jī)圖中歷史狀態(tài)分為淺歷史狀態(tài)（歷史狀態(tài)）和深歷史狀態(tài)（詳細(xì)歷史狀態(tài)）兩種。例當(dāng)從狀態(tài)“結(jié)賬”和“顯示購物車”返回子狀態(tài)“顯示索引信息”時(shí)，將進(jìn)入的是離開時(shí)的歷史狀態(tài)。也就是說，轉(zhuǎn)到購物或結(jié)賬區(qū)之后，再回到“瀏覽目錄”的頁面時(shí)，其中的內(nèi)容是不變的，仍然保留原來的信息。子狀態(tài)機(jī)引用狀態(tài)

子狀態(tài)機(jī)引用狀態(tài)是表示激活其他子狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)。聲明子狀態(tài)機(jī)引用狀態(tài)時(shí)，使用關(guān)鍵字include來標(biāo)記。如子狀態(tài)機(jī)不是通過初態(tài)和終態(tài)進(jìn)入和退出子狀態(tài)機(jī)，可以用樁狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)。樁狀態(tài)分為入口樁和出口樁，表示非默認(rèn)的入口和出口。轉(zhuǎn)移用來顯示從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的處理流。轉(zhuǎn)換定義了處于此狀態(tài)的對象對外界發(fā)生的事件所做出的反應(yīng)。轉(zhuǎn)移有多種，如自轉(zhuǎn)移、內(nèi)部轉(zhuǎn)移、自動轉(zhuǎn)移和復(fù)合轉(zhuǎn)移等。轉(zhuǎn)移自轉(zhuǎn)移復(fù)合轉(zhuǎn)移自動轉(zhuǎn)移內(nèi)部轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移的組成源狀態(tài)轉(zhuǎn)換激發(fā)前對象所處的狀態(tài)目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)換完成后，對象所處的狀態(tài)觸發(fā)事件引起轉(zhuǎn)換的事件監(jiān)護(hù)條件布爾表達(dá)式，真則觸發(fā)事件有效動作轉(zhuǎn)換被激活時(shí)，對應(yīng)的動作被執(zhí)行轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)移的區(qū)別進(jìn)入和退出轉(zhuǎn)換：當(dāng)進(jìn)入一個(gè)狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行某個(gè)動作；或當(dāng)退出某個(gè)狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行什么動作。這時(shí)就可以使用進(jìn)入和退出轉(zhuǎn)換來表示內(nèi)部轉(zhuǎn)換：用來處理一些不離開該狀態(tài)的事件事件事件是發(fā)生在時(shí)間和空間上可以定位，并值得注意的事情。如果某一事情的發(fā)生造成了影響，那么在狀態(tài)模型中它是一個(gè)事件在OO中，事件是對一個(gè)可觀察的事情的規(guī)格說明，這種事情的發(fā)生可以引發(fā)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換事件可能有參數(shù)來辨別每個(gè)實(shí)例，就像類用屬性來辨別每個(gè)對象通常事件后跟一個(gè)監(jiān)護(hù)條件，監(jiān)護(hù)條件為假，事件不能觸發(fā)。如turnOn[有水]事件種類信號事件調(diào)用事件改變事件時(shí)間事件延遲事件事件種類1）信號事件所謂信號，是指由一個(gè)對象異步地發(fā)送、并由另外一個(gè)對象接收的一個(gè)已命名的對象。一個(gè)對象對一個(gè)信號實(shí)例的接收導(dǎo)致一個(gè)信號事件信號可以在類圖中被聲明為類元，并用關(guān)鍵字《signal》表示，信號的參數(shù)被聲明為屬性。信號的等級組織事件種類2）調(diào)用事件對操作調(diào)用的接收調(diào)用事件一般是同步的事件種類3)時(shí)間事件指定事件后，經(jīng)過一段時(shí)間或到了指定時(shí)間，導(dǎo)致的一個(gè)時(shí)間事件。如after(5妙)，after（A推出后5妙）事件種類4)改變事件用布爾表達(dá)式描述的指派條件變?yōu)檎?，就?dǎo)致一個(gè)改變事件。無論表達(dá)式的值何時(shí)由假變?yōu)檎?，事件都發(fā)生變?yōu)檎鏁r(shí)，事件發(fā)生一次，即使之后變?yōu)榧?，產(chǎn)生的事件仍將保持，直到它被處理為止用when(bullexpress)表示事件種類5)延遲事件延遲事件是在當(dāng)前狀態(tài)不處理、推遲或排隊(duì)等到對象轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)再處理的事件。延遲事件使用關(guān)鍵字defer來標(biāo)識，語法形式為：延遲事件/defer.轉(zhuǎn)移的細(xì)節(jié)：事件和動作可以對狀態(tài)轉(zhuǎn)移線添加一些細(xì)節(jié)。可以指明引起轉(zhuǎn)移發(fā)生的事件(觸發(fā)器事件)和引起狀態(tài)變化所需執(zhí)行的計(jì)算(動作)。添加的事件和動作寫在轉(zhuǎn)移線上，觸發(fā)器事件和動作名之間用反斜杠隔開。有時(shí)一個(gè)事件會引起沒有相關(guān)動作的狀態(tài)轉(zhuǎn)移，或者有時(shí)一個(gè)轉(zhuǎn)移是由于某個(gè)狀態(tài)完成了它的活動所引起(而不是由于事件引起)。這種類型的狀態(tài)轉(zhuǎn)移被稱為無觸發(fā)器轉(zhuǎn)移。

圖形用戶界面(GUI)是一個(gè)可以說明狀態(tài)轉(zhuǎn)移細(xì)節(jié)的例子。在這里，假設(shè)GUI可以處于以下3種狀態(tài)之一：Initializing(初始化)。

Working(工作)。

ShutDown(關(guān)閉)。當(dāng)打開PC電源的時(shí)候，自啟動發(fā)生。因此TurningthePCon(打開PC)是一個(gè)觸發(fā)器事件，它導(dǎo)致了GUI的狀態(tài)轉(zhuǎn)移到Initializing狀態(tài)，而Bootup(自啟動)是一個(gè)在轉(zhuǎn)移過程中執(zhí)行的動作。

由于Initializing狀態(tài)中活動的完成，GUI將轉(zhuǎn)移進(jìn)入Working狀態(tài)。當(dāng)你對PC選擇ShutDown(關(guān)閉機(jī)器)時(shí)，就生成了一個(gè)引起轉(zhuǎn)移到ShutingDown狀態(tài)的觸發(fā)器事件，最后PC自己切斷電源，整個(gè)過程結(jié)束。下面的狀態(tài)圖捕獲了GUI的這些狀態(tài)和轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移的細(xì)節(jié)：監(jiān)視條件上面對GUI的狀態(tài)變遷還有考慮不全之處。首先，如果你離開，你的計(jì)算機(jī)將無人照管或者你漫無目的坐在一旁，不打字或不碰鼠標(biāo)，那么過一段時(shí)間屏幕保護(hù)程序就會運(yùn)行。用狀態(tài)轉(zhuǎn)移的術(shù)語來說，就是如果GUI在足夠的時(shí)間內(nèi)沒有接收到用戶的輸入，那么它將從Working狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一種狀態(tài)——Screensaving(屏幕保護(hù))狀態(tài)。

進(jìn)入屏幕保護(hù)狀態(tài)取決于指定的時(shí)間間隔。比如是15分鐘。15分鐘的時(shí)間間隔是一個(gè)保護(hù)條件——當(dāng)滿足這個(gè)條件時(shí)，轉(zhuǎn)移才能發(fā)生。

在前面的例子中，引起從Screensaving轉(zhuǎn)移到working的觸發(fā)器事件可能是一個(gè)擊鍵操作、一次鼠標(biāo)移動或者一次鼠標(biāo)點(diǎn)擊。任何這種類型的事件實(shí)際上是一個(gè)從用戶到GUI的消息。因?yàn)閷ο笾g正是通過相互發(fā)送消息進(jìn)行通信，因此這是一個(gè)重要概念。在這種情況下，觸發(fā)器事件是從一個(gè)對象(用戶)消息和信號到另一個(gè)對象(GUI)的消息。在接收對象的狀態(tài)圖中，能夠觸發(fā)一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的消息叫做信號(signal)。在面向?qū)ο箢I(lǐng)域里，發(fā)送一個(gè)信號就等同于創(chuàng)建一個(gè)信號類的實(shí)例并將這個(gè)信號實(shí)例傳送給接收對象。信號也有自己的屬性。如果將信號看成是一個(gè)類，那么可以建立信號之間繼承層次的類圖。用來操縱電視機(jī)的遙控器是信號發(fā)送者的一個(gè)好例子，并且提供給我們建立信號類層次模型的機(jī)會。這個(gè)例子也提供了學(xué)習(xí)使用構(gòu)造型的好機(jī)會。記住構(gòu)造型是UML的自擴(kuò)展方式。UML沒有專門為狀態(tài)機(jī)建模一般需以下步驟標(biāo)識出需要進(jìn)一步建模的實(shí)體標(biāo)識出實(shí)體的開始狀態(tài)和結(jié)束狀態(tài)選定實(shí)體中一組有意義的對狀態(tài)有影響的屬性，結(jié)合事件動作條件以決定該對象的狀態(tài)確定與實(shí)體相關(guān)的事件用被適當(dāng)?shù)氖录|發(fā)的轉(zhuǎn)換將這些狀態(tài)連接起來識別各狀態(tài)的進(jìn)入推出動作如果必要，則建立復(fù)合狀態(tài)狀態(tài)機(jī)圖應(yīng)用對對象生命周期建模：主要描述對象能夠響應(yīng)的事件、對這些事件的響以及過去對當(dāng)前行為的影響對反應(yīng)型對象建模：這個(gè)對象可能處于的穩(wěn)定狀態(tài)，從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換所需的觸發(fā)事件，以及每個(gè)狀態(tài)改變時(shí)發(fā)生的動作狀態(tài)機(jī)圖既可以用來表示一個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域的知識，也可以用來描述設(shè)計(jì)階段對象的狀態(tài)變遷訂單處理訂單處理（復(fù)合）

狀態(tài)圖能幫助分析員、設(shè)計(jì)員和開發(fā)人員理解系統(tǒng)中對象的行為。類圖和對應(yīng)的對象圖只展示出系統(tǒng)的靜態(tài)方面。它們展示的是系統(tǒng)靜態(tài)層次和關(guān)聯(lián)，并能告訴你系統(tǒng)的行為是什么。但它們不能說明這些行為的動態(tài)細(xì)節(jié)。

為什么狀態(tài)機(jī)圖很重要？開發(fā)人員尤其要知道對象是如何表現(xiàn)自己的行為的，因?yàn)樗麄円密浖?shí)施這些行為。僅僅實(shí)施對象是不夠的，開發(fā)人員還必須讓對象做該做的事情。狀態(tài)機(jī)圖可以確保開發(fā)人員能夠清楚的了解對象應(yīng)該做什么，而不用自己去猜測它。如果有了一幅展示對象行為的清晰圖景，那么開發(fā)小組構(gòu)造出的系統(tǒng)滿足需求的可能性就會大大增加。小結(jié)

系統(tǒng)中的對象改變自身的狀態(tài)以響應(yīng)事件和時(shí)間流逝，UML狀態(tài)機(jī)圖就能捕獲這些狀態(tài)變化。狀態(tài)圖的焦點(diǎn)是一個(gè)對象的狀態(tài)變化。狀態(tài)用一個(gè)圓角矩形表示，狀態(tài)轉(zhuǎn)移用帶箭頭的實(shí)線表示，它指向目標(biāo)狀態(tài)。狀態(tài)圖標(biāo)中要寫明狀態(tài)名，并且可以添加動作。轉(zhuǎn)移可能作為對觸發(fā)事件的響應(yīng)而發(fā)生的，并且需要一個(gè)活動。轉(zhuǎn)移也可能因?yàn)闋顟B(tài)中的活動的完成而引起，這種方式發(fā)生的轉(zhuǎn)移叫做無觸發(fā)器轉(zhuǎn)移。最后，轉(zhuǎn)移還可能起因于一個(gè)特定條件(守衛(wèi)條件)的滿足而引起。有時(shí)候狀態(tài)可以包含子狀態(tài)。子狀態(tài)可能是順序的(一個(gè)接著一個(gè)地發(fā)生)或者是并發(fā)的(同時(shí)發(fā)生)。包含子狀態(tài)的狀態(tài)被稱為組成狀態(tài)。歷史狀態(tài)是說明一個(gè)組成狀態(tài)在對象轉(zhuǎn)移出該組成狀態(tài)之后還能夠記住的子狀態(tài)。歷史狀態(tài)可能是淺的也可能是深的。這個(gè)術(shù)語和嵌套的子狀態(tài)有關(guān)。淺的歷史狀態(tài)只記憶了最頂層的子狀態(tài)。而深的歷史狀態(tài)能夠記憶所有層次的子狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)對象向另一個(gè)對象發(fā)送稍息時(shí)，就觸發(fā)了第2個(gè)對象的狀態(tài)圖中的某個(gè)轉(zhuǎn)移，這個(gè)消息就被稱為信號。使用擴(kuò)展的構(gòu)造型《Signal》的類圖標(biāo)，可以建立信號的繼承層次。

UML必須包括狀態(tài)機(jī)圖，因?yàn)樗軒椭治鰡T、設(shè)