zhjr-第八章?tīng)顟B(tài)圖

授課：張金榮Email：zhjr2000@163.com

zhjr@QQ：zhjr@(即1211460305)電話：13983103704107030803、04班《統(tǒng)一建模語(yǔ)言與建模工具》教學(xué)要求狀態(tài)圖概念、定義、作用狀態(tài)及其表示法、狀態(tài)圖的標(biāo)記符狀態(tài)轉(zhuǎn)換、事件、條件的概念掌握狀態(tài)圖的閱讀和繪制方法。重點(diǎn)：狀態(tài)圖的基本概念和元素難點(diǎn)：復(fù)合狀態(tài)圖的表達(dá)第

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章?tīng)顟B(tài)圖2目錄8.1狀態(tài)圖的基礎(chǔ)知識(shí)8.2狀態(tài)圖組成8.2.1狀態(tài)、狀態(tài)表示法包括名稱、入口/出口動(dòng)作、內(nèi)部轉(zhuǎn)換、子狀態(tài)（嵌套狀態(tài)）和延遲事件等五個(gè)部分8.2.2初始狀態(tài)（initialstate）8.2.3終止?fàn)顟B(tài)（finalstate）8.2.4轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換的五要素8.2.5判定與復(fù)合轉(zhuǎn)換8.2.6狀態(tài)嵌套和歷史狀態(tài)8.3并發(fā)狀態(tài)圖（不做要求）8.4狀態(tài)圖設(shè)計(jì)實(shí)例8.5繪制狀態(tài)機(jī)圖38.1狀態(tài)圖的基礎(chǔ)知識(shí)1.狀態(tài)機(jī)狀態(tài)機(jī)是一種記錄下給定時(shí)刻狀態(tài)的設(shè)備，它可以根據(jù)各種不同的輸入對(duì)每個(gè)給定的變化而改變其狀態(tài)或引發(fā)一個(gè)動(dòng)作，如計(jì)算機(jī)、各種客戶端軟件、Web上的各種交互頁(yè)面都是狀態(tài)機(jī)。在UML中狀態(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，是展示狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖。在面向?qū)ο蟮能浖到y(tǒng)中，一個(gè)對(duì)象無(wú)論多么簡(jiǎn)單或者多么復(fù)雜，都必然會(huì)經(jīng)歷一個(gè)從開(kāi)始創(chuàng)建到最終消亡的完整過(guò)程，這個(gè)過(guò)程通常被稱為對(duì)象的生命周期。一般說(shuō)來(lái)，對(duì)象在其生命周期內(nèi)是不可能完全孤立的，它必然會(huì)接受消息來(lái)改變自身或者發(fā)送消息來(lái)影響其他對(duì)象。而狀態(tài)機(jī)就是用于說(shuō)明對(duì)象在其生命周期中響應(yīng)事件所經(jīng)歷的狀態(tài)序列以及對(duì)這些事件的響應(yīng)。在狀態(tài)機(jī)的語(yǔ)境中，一個(gè)事件就是一次激發(fā)的產(chǎn)生，每個(gè)激發(fā)都可以觸發(fā)一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換。48.1狀態(tài)圖的基礎(chǔ)知識(shí)2.狀態(tài)圖定義：狀態(tài)圖是眾多開(kāi)發(fā)人員都十分熟悉甚至經(jīng)常使用的工具，它描述了一個(gè)特定對(duì)象的所有可能狀態(tài)以及由于各種事件的發(fā)生而引起的狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移。大多數(shù)面向?qū)ο蠹夹g(shù)都使用狀態(tài)圖來(lái)描述一個(gè)對(duì)象在其生命周期中的行為，尤其是通過(guò)給單個(gè)類繪制狀態(tài)圖以表該類單個(gè)對(duì)象的生存期行為。對(duì)象從產(chǎn)生到結(jié)束，可以處于一系列不同的狀態(tài)。狀態(tài)影響對(duì)象的行為，當(dāng)這些狀態(tài)的數(shù)目有限時(shí)，就可以用狀態(tài)圖來(lái)為對(duì)象的行為建模，顯示其生命的整個(gè)進(jìn)程。狀態(tài)圖把系統(tǒng)或?qū)ο笏?jīng)歷的狀態(tài)以及導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)轉(zhuǎn)變的事件以圖的方式顯示出來(lái)。53.在畫(huà)對(duì)象的狀態(tài)圖時(shí)，需要考慮以下因素：1)對(duì)象有哪些有意義的狀態(tài)。2)如何決定對(duì)象的可能狀態(tài)。3)對(duì)象的狀態(tài)圖和其他模型之間如何進(jìn)行映射。68.2狀態(tài)圖組成在UML中狀態(tài)圖由表示狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)和表示狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的帶箭頭的直線組成。狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由事件觸發(fā)，狀態(tài)和狀態(tài)之間由轉(zhuǎn)換箭頭連接。每一個(gè)狀態(tài)圖都有一初始狀態(tài)（實(shí)心圓），用來(lái)表示狀態(tài)機(jī)的開(kāi)始，還有一個(gè)終止?fàn)顟B(tài)（半實(shí)心圓），用來(lái)表示狀態(tài)機(jī)的終止。一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)圖如下圖所示。7一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)圖最為核心的元素?zé)o外乎是兩個(gè)：一個(gè)是用圓角矩形表示的狀態(tài)（初態(tài)和終態(tài)例外）；另一個(gè)則是在狀態(tài)之間的、包含一些文字描述的有向箭頭線，這些箭頭線稱為轉(zhuǎn)換。8狀態(tài)圖的基本符號(hào)

基本狀態(tài)圖主要由元素狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、初始狀態(tài)、終止?fàn)顟B(tài)等組成98.2.1狀態(tài)、狀態(tài)表示法狀態(tài)是指在對(duì)象生命周期中滿足某些條件、執(zhí)行某些活動(dòng)或等待某些事件的一個(gè)條件和狀況一個(gè)狀態(tài)通常包括名稱、入口/出口動(dòng)作、內(nèi)部轉(zhuǎn)換、子狀態(tài)（嵌套狀態(tài)）和延遲事件等五個(gè)部分組成101.狀態(tài)名

狀態(tài)名指的是狀態(tài)的名字，通常用字符串表示，其中每個(gè)單詞的首字母大寫(xiě)。狀態(tài)名可以包含任意數(shù)量的字母、數(shù)字和除冒號(hào)“：”以外的一些符號(hào)，可以較長(zhǎng)，連續(xù)幾行。但是一定要注意一個(gè)狀態(tài)的名稱在狀態(tài)圖所在的上下文中應(yīng)該是惟一的，能夠把該狀態(tài)和其他狀態(tài)區(qū)分開(kāi)。112.入口和出口動(dòng)作

一個(gè)狀態(tài)可以有或者沒(méi)有入口和出口動(dòng)作。入口和出口動(dòng)作分別指的是進(jìn)入和退出一個(gè)狀態(tài)時(shí)所執(zhí)行的“邊界”動(dòng)作。這些動(dòng)作的目的是封裝這個(gè)狀態(tài)，這樣就可以不必知道狀態(tài)的內(nèi)部狀態(tài)而在外部使用它。入口動(dòng)作:【用entry/動(dòng)作】表示出口動(dòng)作：【exit/動(dòng)作】表示123．內(nèi)部活動(dòng)（inneractivity）狀態(tài)可以包含表達(dá)式的內(nèi)部活動(dòng)?！綿o/活動(dòng)】表示當(dāng)狀態(tài)進(jìn)入時(shí)活動(dòng)在進(jìn)入動(dòng)作完成后就開(kāi)始。如果活動(dòng)結(jié)束，狀態(tài)就完成，執(zhí)行出口動(dòng)作，然后一個(gè)從這個(gè)狀態(tài)出發(fā)的轉(zhuǎn)換被觸發(fā)，否則狀態(tài)等待觸發(fā)轉(zhuǎn)換以引起狀態(tài)本身的改變。如果在活動(dòng)正在執(zhí)行時(shí)轉(zhuǎn)換觸發(fā)，那么活動(dòng)被迫結(jié)束并且退出動(dòng)作被執(zhí)行。134.內(nèi)部轉(zhuǎn)換

內(nèi)部轉(zhuǎn)換指的是不導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)改變的轉(zhuǎn)換。跟外部轉(zhuǎn)換形式是一樣的。內(nèi)部轉(zhuǎn)換事件動(dòng)作監(jiān)護(hù)條件145.延遲事件延遲事件是一種特殊的事件，它是指該事件不會(huì)觸發(fā)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，當(dāng)對(duì)象處于該狀態(tài)時(shí)事件不會(huì)丟失，但會(huì)被延遲執(zhí)行。例如，當(dāng)E-mail程序中正在發(fā)送第一封郵件時(shí)，用戶下達(dá)發(fā)送第二封郵件執(zhí)令就會(huì)被延遲，但第一封郵件發(fā)送完成后，這封郵件就會(huì)被發(fā)送。這種事件就屬于延遲事件；再如打印事件。在狀態(tài)內(nèi)部用/defer表示延遲事件158.2.2初始狀態(tài)（initialstate）每個(gè)狀態(tài)圖都應(yīng)該有一個(gè)初始狀態(tài)，它代表狀態(tài)圖的起始位置。初始狀態(tài)是一個(gè)偽狀態(tài)（一個(gè)和普通狀態(tài)有連接的假狀態(tài)），對(duì)象不可能保持在初始狀態(tài)，必須要有一個(gè)輸出的無(wú)觸發(fā)轉(zhuǎn)換（沒(méi)有事件觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換）。通常初始狀態(tài)上的轉(zhuǎn)換是無(wú)監(jiān)護(hù)條件的并且初始狀態(tài)只能作為轉(zhuǎn)換的源，而不能作為轉(zhuǎn)換的目標(biāo)在UML中一個(gè)狀態(tài)圖只能有一個(gè)初始狀態(tài)，用一個(gè)實(shí)心的圓表示。168.2.3終止?fàn)顟B(tài)（finalstate）終止?fàn)顟B(tài)是一個(gè)狀態(tài)圖的終點(diǎn)一個(gè)狀態(tài)圖可以擁有0個(gè)或者多個(gè)終止?fàn)顟B(tài)。對(duì)象可以保持在終止?fàn)顟B(tài)但是終止?fàn)顟B(tài)不可能有任何形式的觸發(fā)轉(zhuǎn)換，它的目的就是為了激發(fā)封裝狀態(tài)上的完成轉(zhuǎn)換。因此終止?fàn)顟B(tài)只能作為轉(zhuǎn)換的目標(biāo)而不能作為轉(zhuǎn)換的源在UML中終止?fàn)顟B(tài)用一個(gè)含有實(shí)心圓的空心圓表示。17需要注意的是，對(duì)于一些特殊的狀態(tài)圖，可以沒(méi)有終止?fàn)顟B(tài)如圖所示為一部電的狀態(tài)圖，在這個(gè)狀態(tài)圖中沒(méi)有終止?fàn)顟B(tài)。因?yàn)椴还茉谑裁礃拥那闆r下，電話的狀態(tài)都在“空閑”和“忙”之間轉(zhuǎn)換。188.2.4轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)換的五要素源狀態(tài)(SourceState)：即受轉(zhuǎn)換影響的狀態(tài)目標(biāo)狀態(tài)(TargetState)：當(dāng)轉(zhuǎn)換完成后對(duì)象的狀態(tài)觸發(fā)事件(EventTrigger)：用來(lái)為轉(zhuǎn)換定義一個(gè)事件，包括調(diào)用、改變、信號(hào)、時(shí)間四類事件監(jiān)護(hù)條件(GuardCondition)：布爾表達(dá)式，決定是否激活轉(zhuǎn)換、動(dòng)作(Action)：轉(zhuǎn)換激活時(shí)的操作19與狀態(tài)off相關(guān)的轉(zhuǎn)換有兩個(gè)，其觸發(fā)事件都是turnOn，只不過(guò)其監(jiān)護(hù)條件不同。如果對(duì)象收到事件turnOn，那么將判斷壺中是否有水；如果[沒(méi)水]，則仍然處于off狀態(tài)；如果[有水]則轉(zhuǎn)為on狀態(tài)，并執(zhí)行“燒水”動(dòng)作而與狀態(tài)on相關(guān)的轉(zhuǎn)換也有兩個(gè)，如果“水開(kāi)了”就執(zhí)行turnOff，關(guān)掉開(kāi)關(guān)；如果燒壞了，就進(jìn)入了終態(tài)了20轉(zhuǎn)換的分類、描述和語(yǔ)法轉(zhuǎn)換類型描述語(yǔ)法①外部轉(zhuǎn)換對(duì)事件做出響應(yīng)，引起狀態(tài)變化或自身轉(zhuǎn)換，同時(shí)引發(fā)一個(gè)特定動(dòng)作，如果離開(kāi)或進(jìn)入狀態(tài)將引發(fā)進(jìn)入轉(zhuǎn)換、離開(kāi)轉(zhuǎn)換事件(參數(shù))[監(jiān)護(hù)條件]/動(dòng)作②內(nèi)部轉(zhuǎn)換對(duì)事件做出響應(yīng)，并執(zhí)行一個(gè)特定的活動(dòng)，但并不引起狀態(tài)變化或進(jìn)入轉(zhuǎn)換、離開(kāi)轉(zhuǎn)換同①③進(jìn)入轉(zhuǎn)換當(dāng)進(jìn)入某一狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)活動(dòng)entry/動(dòng)作④退出轉(zhuǎn)換當(dāng)離開(kāi)某一狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)活動(dòng)exit/動(dòng)作⑤自轉(zhuǎn)換一種特殊的外部轉(zhuǎn)換，起始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)為同一狀態(tài)同①21自轉(zhuǎn)換內(nèi)部轉(zhuǎn)換退出轉(zhuǎn)換進(jìn)入轉(zhuǎn)換228.2.5判定與復(fù)合轉(zhuǎn)換判定用空心小菱形表示。工作流在此處按監(jiān)護(hù)條件的取值而發(fā)生分支，各個(gè)分支組成復(fù)合轉(zhuǎn)換。23它的變體：可以看成是兩個(gè)轉(zhuǎn)換24鏈?zhǔn)椒种Вㄦ準(zhǔn)綇?fù)合轉(zhuǎn)換）25非鏈?zhǔn)椒种Вǚ擎準(zhǔn)綇?fù)合轉(zhuǎn)換）可以看成是多個(gè)轉(zhuǎn)換（如果把事件[監(jiān)護(hù)條件]/動(dòng)作看做是轉(zhuǎn)換的簽名的話）268.2.6狀態(tài)嵌套和歷史狀態(tài)1.狀態(tài)嵌套

狀態(tài)分為筒單狀態(tài)（SimpleState）和組成狀態(tài)（CompositeState）。簡(jiǎn)單狀態(tài)是在語(yǔ)義上不可分解的、對(duì)象保持一定屬性值的狀況，簡(jiǎn)單狀態(tài)不包含其他狀態(tài)；組成（復(fù)合）狀態(tài)是內(nèi)部嵌套子狀態(tài)的狀態(tài)，在組成狀態(tài)的嵌套狀態(tài)圖部分包含的就是此狀態(tài)的子狀態(tài)。27（一）跟復(fù)合狀態(tài)關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換可以直接關(guān)聯(lián)子狀態(tài)復(fù)合狀態(tài)轉(zhuǎn)換的表達(dá)形式28（二）關(guān)聯(lián)外圍框的轉(zhuǎn)換從復(fù)合狀態(tài)外圍框出來(lái)的轉(zhuǎn)換若復(fù)合狀態(tài)內(nèi)有終點(diǎn)狀態(tài)，則表示該出轉(zhuǎn)換是從終點(diǎn)狀態(tài)出來(lái)的若復(fù)合狀態(tài)內(nèi)無(wú)終點(diǎn)狀態(tài)，則表示該出轉(zhuǎn)換可以從該復(fù)合狀態(tài)任意狀態(tài)出來(lái)指向復(fù)合狀態(tài)外圍框的轉(zhuǎn)換：直接指向外圍框表示指向該復(fù)合狀態(tài)的開(kāi)始狀態(tài)兩者都可以對(duì)出入點(diǎn)命名確定，或用事件簽名約定（此時(shí)應(yīng)該認(rèn)為該事件簽名對(duì)應(yīng)的出入口點(diǎn)是唯一確定的）29復(fù)合狀態(tài)表示法兩種表示方法：一種是子圖和父圖合在一塊，叫嵌套區(qū)域表示法另一種是子圖和父圖分開(kāi)表示，叫分解指示符法第二種方法要注意高層狀態(tài)圖的出入口數(shù)和子圖的出入口數(shù)要平衡30（1）如果一個(gè)復(fù)合狀態(tài)只有一個(gè)入口點(diǎn)或出口點(diǎn)新圖例31若不使用則為了明確其復(fù)合狀態(tài)的身份，可以如此引用：32（2）如果一個(gè)復(fù)合狀態(tài)有多個(gè)入口點(diǎn)或出口點(diǎn)，若高層圖和子圖畫(huà)一塊，轉(zhuǎn)換可直接和子圖的狀態(tài)關(guān)聯(lián)若高層圖和子圖分離，要對(duì)出入口點(diǎn)命名處理。如圖：33Rose里面可用事件簽名區(qū)分出入口點(diǎn)342.歷史狀態(tài)組成狀態(tài)可能包含歷史狀態(tài)(HistoryState)，歷史狀態(tài)本身是個(gè)偽狀態(tài)，用來(lái)說(shuō)明組成狀態(tài)曾經(jīng)有的子狀態(tài)。一般情況下，當(dāng)狀態(tài)機(jī)通過(guò)轉(zhuǎn)換進(jìn)入組成狀態(tài)嵌套的子狀態(tài)時(shí)，被嵌套的子狀態(tài)要從子初始狀態(tài)進(jìn)行。但是如果一個(gè)被繼承的轉(zhuǎn)換引起從復(fù)合狀態(tài)的自動(dòng)退出，狀態(tài)會(huì)記住當(dāng)強(qiáng)制性退出發(fā)生的時(shí)候處于活動(dòng)的狀態(tài)。這種情況下就可以直接進(jìn)入上次離開(kāi)組成狀態(tài)時(shí)的最后一個(gè)子狀態(tài)，而不必從它的子初始狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行歷史狀態(tài)代表上次離開(kāi)組成狀態(tài)時(shí)的最后一個(gè)活動(dòng)子狀態(tài)，它用一個(gè)包含字母H的小圓圈表示。H35圖中的含義是：當(dāng)從狀態(tài)“結(jié)賬”和“顯示購(gòu)物車”返回子狀態(tài)“顯示索引信息”時(shí)，將進(jìn)入的是離開(kāi)時(shí)的歷史狀態(tài)。也就是說(shuō)，轉(zhuǎn)到購(gòu)物

車或結(jié)賬區(qū)之后，

再回到“瀏覽目錄”的

頁(yè)面時(shí)，其中的內(nèi)容

是不變的，仍然保留

原來(lái)的信息。368.3并發(fā)狀態(tài)圖（不做要求）用同步棒表示Rose里面，狀態(tài)圖默認(rèn)沒(méi)有分叉匯合，要在工具條上自定義添加37教材8.4的說(shuō)明！?。》謪^(qū)，可以有自己的區(qū)名38軟考試題：UML的狀態(tài)圖展示了一個(gè)特定對(duì)象的所有可能狀態(tài)，以及由于各種事件的發(fā)生而引起的狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移（transition）。如果一個(gè)并發(fā)的狀態(tài)由m個(gè)并發(fā)的子狀態(tài)圖組成，那么該并發(fā)狀態(tài)在某時(shí)刻的狀態(tài)由()個(gè)子狀態(tài)圖中各取一個(gè)狀態(tài)組合而成。

A．任意一

B．任意兩

C．每一

D．任意n（n≤m）398.4狀態(tài)圖設(shè)計(jì)實(shí)例408.5繪制狀態(tài)機(jī)圖繪制狀態(tài)機(jī)圖的理想步驟是：尋找主要的狀態(tài)，確定狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換，細(xì)化狀態(tài)內(nèi)的活動(dòng)與轉(zhuǎn)換，用復(fù)合狀態(tài)來(lái)展開(kāi)細(xì)節(jié)41以航班機(jī)票預(yù)訂系統(tǒng)為例：尋找主要狀態(tài)：在剛確定飛機(jī)計(jì)劃時(shí)，顯然是沒(méi)有任何預(yù)訂的，并且在有人預(yù)訂機(jī)票之前都將處于這種“無(wú)預(yù)訂”狀態(tài)對(duì)訂座而言顯然有“部分預(yù)訂”和“預(yù)訂完”兩種狀態(tài)而當(dāng)航班快要起飛時(shí)，顯然要“預(yù)訂關(guān)閉”總結(jié)一下，主要有四種狀態(tài)：無(wú)預(yù)訂、部分預(yù)訂、預(yù)訂完以及預(yù)訂關(guān)閉42確定狀態(tài)間轉(zhuǎn)換源目標(biāo)無(wú)預(yù)訂部分預(yù)訂預(yù)訂完預(yù)訂關(guān)閉無(wú)預(yù)訂預(yù)訂()不直接轉(zhuǎn)換關(guān)閉()部分預(yù)訂退訂(),使預(yù)訂人=0預(yù)訂(),無(wú)空座關(guān)閉()預(yù)訂完不直接轉(zhuǎn)換退訂()關(guān)閉()預(yù)訂關(guān)閉無(wú)轉(zhuǎn)換無(wú)轉(zhuǎn)換無(wú)轉(zhuǎn)換43細(xì)化狀態(tài)內(nèi)的活動(dòng)與轉(zhuǎn)換44使用復(fù)合狀態(tài)45本章小結(jié)首先介紹了“狀態(tài)”的概念和UML表示法，然后引入了狀態(tài)機(jī)的概念通過(guò)三個(gè)例子逐一說(shuō)明簡(jiǎn)單狀態(tài)機(jī)圖、包含復(fù)雜轉(zhuǎn)換的狀態(tài)機(jī)圖以及包含復(fù)合狀態(tài)的狀態(tài)機(jī)圖的閱讀方法，緊接著通過(guò)一個(gè)航班機(jī)票預(yù)訂系統(tǒng)來(lái)闡述了狀態(tài)圖的繪制過(guò)程：確定狀態(tài)，分析狀態(tài)間的轉(zhuǎn)換，細(xì)化活動(dòng)與內(nèi)部轉(zhuǎn)化，通過(guò)復(fù)合狀態(tài)來(lái)組織簡(jiǎn)明地點(diǎn)出狀態(tài)圖的兩大功能：對(duì)對(duì)

象的生命周期建模以及對(duì)反應(yīng)型對(duì)象

的行為建模46為什么要建模狀態(tài)圖

對(duì)象可能會(huì)有不同的狀態(tài)，某些行為依賴于這些狀態(tài)。例如，按下開(kāi)關(guān)按鈕時(shí)，電燈將改變當(dāng)前的狀態(tài)（由關(guān)變開(kāi)或由開(kāi)變關(guān)），因此：需要記錄對(duì)象當(dāng)前的狀態(tài)發(fā)生了某種事件才會(huì)引起狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移由一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)到另