6-1狀態(tài)圖.ppt

1、,狀 態(tài) 圖 首先介紹狀態(tài)圖的基本概念，并具體講解狀態(tài)圖的幾個重要元素，然后介紹如何使用Rose創(chuàng)建狀態(tài)圖，最后通過一個示例詳細講解使用Rose創(chuàng)建狀態(tài)圖的步驟。,1 狀態(tài)圖的基本概念 狀態(tài)圖用于描述模型元素的實例（如對象或交互）的行為。,1.1 狀態(tài)圖的定義 1. 狀態(tài)機 狀態(tài)機是一種記錄下給定時刻狀態(tài)的設(shè)備，它可以根據(jù)各種不同的輸入對每個給定的變化而改變其狀態(tài)或引發(fā)一個動作，如計算機、各種客戶端軟件、Web上的各種交互頁面都是狀態(tài)機。,狀態(tài)機由對象的各個狀態(tài)和連接這些狀態(tài)的轉(zhuǎn)換組成，是展示狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換的圖,對象的生命周期從開始創(chuàng)建到最終消亡的完整過程 狀態(tài)機用于說明對象在其生命周期中響應(yīng)

2、事件所經(jīng)歷的狀態(tài)序列以及對這些事件的響應(yīng) 狀態(tài)機依附于一個類：描述該類的實例對接收到的事件的響應(yīng)，將對象孤立地從系統(tǒng)中抽象出來進行觀察，將來自外部的影響都抽象為事件。可依附于用例、操作等，描述其動態(tài)執(zhí)行過程。 狀態(tài)機將實體和外部世界相互分離，所以是一個對象、協(xié)作、或用例的局部視圖，適合對局部、細節(jié)進行建模,2. 狀態(tài)圖 一個狀態(tài)圖（Statechart Diagram）本質(zhì)上就是一個狀態(tài)機，或者是狀態(tài)機的特殊情況，它基本上是一個狀態(tài)機中的元素的投影，這也就意味著狀態(tài)圖包括狀態(tài)機的所有特征。,狀態(tài)的轉(zhuǎn)換由事件觸發(fā)。 組成:元素狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、初始狀態(tài)、終止狀態(tài)、判定等,狀態(tài)圖適合于描述跨越多個用例的

3、單個對象的行為，而不適合描述多個對象之間的行為協(xié)作。狀態(tài)圖描述從狀態(tài)到狀態(tài)的控制流，適合于對系統(tǒng)的動態(tài)行為建模。在UML中，對系統(tǒng)動態(tài)行為建模時，除了使用狀態(tài)圖，還可以使用序列圖、協(xié)作圖和活動圖，但這四種圖存在著以下重要差別： 序列圖和協(xié)作圖用于對共同完成某些對象群體進行建模。 狀態(tài)圖和活動圖用于對單個對象（可以是類、用例或整個系統(tǒng)的實例）的生命周期建模。,（1）狀態(tài) 狀態(tài)用于對實體在其生命周期中的各種狀況進行建模，一個實體總是在有限的一段時間內(nèi)保持一個狀態(tài)。,狀態(tài)的描述應(yīng)該包括狀態(tài)名、入口、出口 動作、內(nèi)部轉(zhuǎn)換和嵌套狀態(tài),入口動作、出口動作：一個狀態(tài)可以沒有入口和出口動作（指進入和退出一個狀

4、態(tài)時所執(zhí)行的邊界動作）。,內(nèi)部轉(zhuǎn)換：不導致狀態(tài)改變的轉(zhuǎn)換。,嵌套狀態(tài)：狀態(tài)分為簡單狀態(tài)和組成狀態(tài),（2）轉(zhuǎn)換 在UML的狀態(tài)建模機制中，轉(zhuǎn)換用帶箭頭的直線表示，一端連接源狀態(tài)，箭頭指向目標狀態(tài)。,轉(zhuǎn)換上可以標注與此轉(zhuǎn)換相關(guān)的事件、監(jiān)護條件、動作，若未標注觸發(fā)轉(zhuǎn)換的事件，則表示此轉(zhuǎn)換自動進行,事件觸發(fā)器：引起源狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件。事件不是持續(xù)發(fā)生，只發(fā)生在時間的一點上，對象接收到事件，激活轉(zhuǎn)換并使監(jiān)護條件得到滿足,監(jiān)護條件：接收到觸發(fā)事件觸發(fā)轉(zhuǎn)換時求布爾表達式值。如果為真，激活轉(zhuǎn)換；如果為假，不激活轉(zhuǎn)換，接收到的觸發(fā)事件丟失,動作：一個可執(zhí)行的原子計算,（3）初始狀態(tài)每個狀態(tài)圖都應(yīng)該有一個初始狀態(tài)，

5、它代表狀態(tài)圖的起始位置。,初始狀態(tài)是一個偽狀態(tài)（和普通狀態(tài)有連接的假狀態(tài)） 對象不能保持在初始狀態(tài)，必須有無事件觸發(fā)器的轉(zhuǎn)換 初始狀態(tài)上的轉(zhuǎn)換無監(jiān)護條件 初始狀態(tài)只能作為轉(zhuǎn)換的源，不能作為轉(zhuǎn)換的目標 一個狀態(tài)圖只能有一個初始狀態(tài),（4）終止狀態(tài) 終止狀態(tài)是一個狀態(tài)圖的終點，一個狀態(tài)圖可以擁有一個或者多個終止狀態(tài)。,對象可以保持在終止狀態(tài) 但終止狀態(tài)不能有任何形式的 觸發(fā)轉(zhuǎn)換,一些特殊的狀態(tài)圖，可以沒有終止狀態(tài),（5）判定 活動圖和狀態(tài)圖中都有需要根據(jù)給定條件進行判斷，然后根據(jù)不同的判斷結(jié)果進行不同的轉(zhuǎn)換的情況。,1.2 狀態(tài)圖的作用 狀態(tài)圖清晰地描述了狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換順序，通過狀態(tài)的轉(zhuǎn)換順序可以

6、清晰看出事件的執(zhí)行順序。 清晰的事件順序有利于程序員在開發(fā)程序時避免出現(xiàn)事件錯序的情況。 狀態(tài)圖清晰地描述了狀態(tài)轉(zhuǎn)換時所必須觸發(fā)的事件、監(jiān)護條件和動作等影響轉(zhuǎn)換的因素。 狀態(tài)圖通過判定可以更好地描述工作流因為不同的條件發(fā)生的分支。,2 狀態(tài)圖的組成 2.1 狀態(tài) 狀態(tài)是狀態(tài)圖的重要組成部分，它描述了一個類對象生命周期中的一個時間段。 1. 狀態(tài)名 狀態(tài)名可以把一個狀態(tài)和其他狀態(tài)區(qū)分開來。在實際使用中，狀態(tài)名通常是直觀、易懂、能充分表達語義的名詞短語，其中每個單詞的首字母要大寫。 2. 內(nèi)部活動 狀態(tài)可以包含表達式的內(nèi)部活動。當狀態(tài)進入時活動在進入動作完成后就開始。,3. 內(nèi)部轉(zhuǎn)換 狀態(tài)可能包含

7、一系列的內(nèi)部轉(zhuǎn)換，內(nèi)部轉(zhuǎn)換因為只有源狀態(tài)而沒有目標狀態(tài)，所以內(nèi)部轉(zhuǎn)換的結(jié)果并不改變狀態(tài)本身。 4. 入口和出口動作 狀態(tài)可能具有入口和出口動作。這些動作的目的是封裝這個狀態(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。 5. 歷史狀態(tài) 組成狀態(tài)可能包含歷史狀態(tài)（History State），歷史狀態(tài)本身是個偽狀態(tài)，用來說明組成狀態(tài)曾經(jīng)有的子狀態(tài)。,一般情況下，當狀態(tài)機通過轉(zhuǎn)換進入組成狀態(tài)嵌套的子狀態(tài)時，被嵌套的子狀態(tài)要從子初始狀態(tài)進行。但是如果一個被繼承的轉(zhuǎn)換引起從復合狀態(tài)的自動退出，狀態(tài)會記住當強制性退出發(fā)生的時候處于活動的狀態(tài)。這種情況下就可以直接進入上次離開組成狀態(tài)時的最后一個子狀態(tài)

8、，而不必從它的子初始狀態(tài)開始執(zhí)行。 歷史狀態(tài)可以有來自外部狀態(tài)或者初始狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，也可以有一個沒有監(jiān)護條件的出發(fā)完成轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換的目標是默認的歷史狀態(tài)。如果狀態(tài)區(qū)域從來沒有進入或者已經(jīng)退出，到歷史狀態(tài)的轉(zhuǎn)換會到達默認的歷史狀態(tài)。,歷史狀態(tài)代表上次離開組成狀態(tài)時的最后一個活動子狀態(tài)，可分為淺歷史狀態(tài)和深歷史狀態(tài)：淺歷史狀態(tài)保存并激活與歷史狀態(tài)在同一個嵌套層次上的狀態(tài)；深歷史狀態(tài)保存在最后一個引起封裝組成狀態(tài)退出的顯式轉(zhuǎn)換之前處于活動的所有狀態(tài)。它可能包含嵌套在組成狀態(tài)里的任何深度的狀態(tài)。要記憶深狀態(tài)，轉(zhuǎn)換必須直接從深狀態(tài)中轉(zhuǎn)出。 淺歷史狀態(tài)，只記住直接嵌套的狀態(tài)機的歷史，使用一個含有字母H的小圓圈

9、表示；深歷史狀態(tài)，會在任何深度上記住最深的嵌套狀態(tài)，使用內(nèi)部含有H*的小圓圈表示，如圖所示。,如果一個轉(zhuǎn)換先從深狀態(tài)轉(zhuǎn)換到一個淺狀態(tài)，并由淺狀態(tài)轉(zhuǎn)出組成狀態(tài)，記憶的將是淺狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。如果組成狀態(tài)進入終態(tài)，則它將丟棄所有保存的歷史狀態(tài)。一個組成狀態(tài)最多只有一種歷史狀態(tài)，每個狀態(tài)可能有它自己的默認歷史狀態(tài)。,如圖所示，當從狀態(tài)“結(jié)賬”和“顯示購物車”返回子狀態(tài)“顯示索引信息”時，將進入的是離開時的歷史狀態(tài)。也就是說，轉(zhuǎn)到購物車或結(jié)賬區(qū)之后，再回到“瀏覽目錄”的頁面時，其中的內(nèi)容是不變的，仍然保留原來的信息。,歷史狀態(tài)雖然有它的優(yōu)點，但是它過于復雜，而且不是一種好的實現(xiàn)機制，尤其是深歷史狀態(tài)更容易出

10、問題。在建模的過程中應(yīng)該盡量避免歷史機制，使用更易于實現(xiàn)的機制。,2.2 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換用于表示一個狀態(tài)機的兩個狀態(tài)之間的一種關(guān)系，即一個在某初始狀態(tài)的對象通過執(zhí)行指定的動作并符合一定的條件下進入第二種狀態(tài)。在這個狀態(tài)的變化中，轉(zhuǎn)換被稱作激發(fā)。在激發(fā)之前的狀態(tài)叫做源狀態(tài)，在激發(fā)之后的狀態(tài)叫做目標狀態(tài)。簡單轉(zhuǎn)換只有一個源狀態(tài)和一個目標狀態(tài)。復雜轉(zhuǎn)換有不只一個源狀態(tài)和有不只一個目標狀態(tài)。 一個轉(zhuǎn)換通常由源狀態(tài)、目標狀態(tài)、事件觸發(fā)器、監(jiān)護條件和動作組成。在轉(zhuǎn)換中，這5部分信息并不一定都同時存在，有一些可能會缺少。 語法形式： 轉(zhuǎn)換名：事件名 參數(shù)列表 監(jiān)護條件/動作列表,1. 外部轉(zhuǎn)換 外部轉(zhuǎn)換是一種改

11、變狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，也是最普通、最常見的一種轉(zhuǎn)換。,2. 內(nèi)部轉(zhuǎn)換 內(nèi)部轉(zhuǎn)換只有源狀態(tài)，沒有目標狀態(tài)，不會激發(fā)入口和出口動作，因此內(nèi)部轉(zhuǎn)換激發(fā)的結(jié)果不改變本來的狀態(tài)。 3. 完成轉(zhuǎn)換 完成轉(zhuǎn)換沒有明確標明觸發(fā)器事件的轉(zhuǎn)換是由狀態(tài)中活動的完成引起的。,4. 復合轉(zhuǎn)換 復合轉(zhuǎn)換（Complex Transition）由簡單轉(zhuǎn)換組成，這些簡單轉(zhuǎn)換通過分支和合并組合起來，因此復合轉(zhuǎn)換可以具有多個源狀態(tài)和多個目標狀態(tài)。,5. 監(jiān)護條件 轉(zhuǎn)換可能具有一個監(jiān)護條件，監(jiān)護條件是一個布爾表達式，它是觸發(fā)轉(zhuǎn)換必須滿足的條件。,6. 觸發(fā)器事件 觸發(fā)器事件就是能夠引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件。如果此事件有參數(shù)，則這些參數(shù)可以被轉(zhuǎn)換

12、所用，也可以被監(jiān)護條件和動作的表達式所用。 7. 動作 動作（Action）通常是一個簡短的計算處理過程或一組可執(zhí)行語句。動作也可以是一個動作序列，即一系列簡單的動作。動作是原子型的，所以動作是不可中斷的，動作和動作序列的執(zhí)行不會被同時發(fā)生的其他動作影響或終止。動作的執(zhí)行時間非常短，所以動作的執(zhí)行過程不能再插入其他事件。如果在動作的執(zhí)行期間接收到事件，那么這些事件都會被保存，直到動作結(jié)束，這時事件一般已經(jīng)獲得值。,2.3 判定 判定用來表示一個事件依據(jù)不同的監(jiān)護條件有不同的影響。在實際建模的過程中，如果遇到需要使用判定的情況，通常用監(jiān)護條件來覆蓋每種可能，使得一個事件的發(fā)生能保證觸發(fā)一個轉(zhuǎn)換。

13、通常情況下判定有一個轉(zhuǎn)入和兩個轉(zhuǎn)出，根據(jù)監(jiān)護條件的真假可以觸發(fā)不同的分支轉(zhuǎn)換，如圖所示。使用判定僅僅是一種表示上的方便，不會影響轉(zhuǎn)換的語義，。,判定示例,無判定示例,2.4 同步 同步是為了說明并發(fā)工作流的分支與匯合。狀態(tài)圖和活動圖中都可能用到同步。,同步,同步示例,需要注意同步與判定的區(qū)別。同步和判定都會造成工作流的分支，初學者很容易將兩者混淆。它們的區(qū)別是：判定是根據(jù)監(jiān)護條件使工作流分支，監(jiān)護條件的取值最終只會觸發(fā)一個分支的執(zhí)行，如有分支A和分支B，假設(shè)監(jiān)護條件為真時執(zhí)行分支A，那么分支B就不可能被執(zhí)行。反之則執(zhí)行分支B，分支A就不可能被執(zhí)行。而同步的不同分支是并發(fā)執(zhí)行，并不會因為一個分支

14、的執(zhí)行造成其他分支的中斷。,2.5 事件 一個事件的發(fā)生能觸發(fā)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，事件和轉(zhuǎn)換總是相伴出現(xiàn)。事件既可以是內(nèi)部事件，又可以是外部事件，可以是同步的，也可以是異步的。內(nèi)部事件是指在系統(tǒng)內(nèi)部對象之間傳送的事件，例如，異常就是一個內(nèi)部事件。外部事件是指在系統(tǒng)和它的參與者之間傳送的事件，例如，在指定文本框中輸入內(nèi)容就是一個外部事件。 事件可以分成幾種，主要包括：信號事件、調(diào)用事件、改變事件、時間事件、延遲事件等。,1. 信號事件（Signal Event） 信號是作為兩個對象之間的通信媒介的命名的實體，信號的接收是信號接受對象的一個事件。發(fā)送對象明確地創(chuàng)建并初始化一個信號實例并把它發(fā)送到一個或一組

15、對象。最基本的信號是異步單路通信，發(fā)送者不會等待接收者如何處理信號而是獨立地做它自己的工作。在雙路通信模型中，要用到多路信號，即至少要在每個方向上有一個信號。發(fā)送者和接受者可以是同一個對象。 信號可以在類圖中被聲明為類元，并用構(gòu)造型signal表示，信號的參數(shù)被聲明為屬性。同類元一樣，信號間可以有泛化關(guān)系，信號可以是其他信號的子信號，它們繼承父信號的參數(shù)，并且可以觸發(fā)依賴于父信號的轉(zhuǎn)換。 信號事件和調(diào)用事件的表示格式是一樣的。,2. 調(diào)用事件（Call Event） 調(diào)用事件表示調(diào)用者對操作的請求，調(diào)用事件至少涉及兩個及以上的對象，一個對象請求調(diào)用另一個對象的操作。 調(diào)用事件一般為同步調(diào)用，也

16、可以是異步調(diào)用。如果調(diào)用者需等待操作的完成，則是同步調(diào)用，否則是異步調(diào)用。 調(diào)用事件的定義格式為： 事件名（參數(shù)列表） 參數(shù)的格式為： 參數(shù)名：類型表達式 如圖所示，轉(zhuǎn)換上標出了一個調(diào)用事件，其名稱為“retrieve”，帶有參數(shù)“Keyword”。當在狀態(tài)“查詢”中發(fā)生調(diào)用事件“retrieve”時，則觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“數(shù)據(jù)操縱”，要求執(zhí)行操作“retrieve(Keyword)”，并且等待該操作的完成。,3. 改變事件（Change Event） 改變事件指的是依賴與特定屬性值的布爾表達式所表示的條件滿足時，事件發(fā)生改變。改變事件用關(guān)鍵字when來標記，包含由一個布爾表達式指定的條件，事件沒

17、有參數(shù)。這種事件隱含一個對條件的連續(xù)的測試。當布爾表達式的值從假變到真時，事件就發(fā)生。要想事件再次發(fā)生，必須先將值變成假，否則，事件不會再發(fā)生。建模人員可以使用諸如when(time=8:00)的表達式來標記一個絕對的時間，也可以用如when(number100)之類的表達式來對其進行連續(xù)測試。 改變事件的定義格式為： when(布爾表達式)/動作 如圖所示，“打印機暫停”狀態(tài)有一個自轉(zhuǎn)換，其上標出了改變事件的條件是“打印紙數(shù)量=0”，動作是“printTest”。,要小心使用改變事件，因為它表示了一種具有事件持續(xù)性的并且可能是涉及全局的計算過程。它使修改系統(tǒng)潛在值和最終效果的活動之間的因果關(guān)

18、系變得模糊。可能要花費很大的代價測試改變事件，因為原則上改變時間是持續(xù)不斷的。因此，改變事件往往用于當一個具有更明確表達式的通信形式顯得不自然時。 注意改變事件與監(jiān)護條件的區(qū)別：監(jiān)護條件僅只在引起轉(zhuǎn)換的觸發(fā)器事件觸發(fā)時或者事件接受者對事件進行處理時被賦值一次。如果為假，那么轉(zhuǎn)換不激發(fā)并且事件被遺失，條件也不會再被賦值。而改變事件隱含連續(xù)計算，因此可以對改變事件連續(xù)賦值，直到條件為真激發(fā)轉(zhuǎn)換。,4. 時間事件（Time Event） 時間事件是經(jīng)過一定的時間或者到達某個絕對時間后發(fā)生的事件，用關(guān)鍵字after來標識，包含時間表達式，后跟動作。如果沒有特別說明，表達式的開始時間是進入當前狀態(tài)的時間

19、。 時間事件的定義格式為： after(時間表達式)/動作 如圖所示，在“打印就緒”狀態(tài)和“打印”狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換上列出了一個時間事件“after(2 seconds)/ connectPrint”，說明若在“打印就緒”狀態(tài)的時間達2秒鐘就執(zhí)行動作“connectPrint”，連接打印機，轉(zhuǎn)換到“打印”狀態(tài)。,5. 延遲事件（Deferred Event） 延遲事件是在本狀態(tài)不處理、推遲或排隊等到另外一個狀態(tài)才處理的事件，用關(guān)鍵字defer來標識。 延遲事件的定義格式為： 延遲事件/defer 通常，在一個狀態(tài)的生存期出現(xiàn)的事件，若不被立即響應(yīng)，就會被丟失。這些未立即觸發(fā)轉(zhuǎn)換的事件，可以放入一個

20、內(nèi)部的延遲事件隊列，直到它被需要或被撤銷為止。如果一個轉(zhuǎn)換依賴于一個事件，而該事件已在內(nèi)部的事件隊列中，則立即觸發(fā)該轉(zhuǎn)換。如果存在多個轉(zhuǎn)換，則在內(nèi)部的延遲事件隊列中的首個事件將優(yōu)先觸發(fā)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換。 例如圖中的延遲事件是“Print/defer”，在當前狀態(tài)下不執(zhí)行打印，而將打印事件放進隊列中排隊，要求延遲到后面的狀態(tài)中再執(zhí)行。,3 組 成 狀 態(tài) 組成狀態(tài)（Composite State）是內(nèi)部嵌套有子狀態(tài)的狀態(tài)。 1. 順序組成狀態(tài) 一個順序組成狀態(tài)最多可以有一個初始狀態(tài)和一個終態(tài)，同時也最多可以有一個淺（Shallow）歷史狀態(tài)和一個深（Deep）歷史狀態(tài)。,2. 并發(fā)組成狀態(tài) 在一個組成

21、狀態(tài)中，可能有兩個或者多個并發(fā)的子狀態(tài)機，稱這樣的組成狀態(tài)為并發(fā)組成狀態(tài)。,4 狀態(tài)圖的創(chuàng)建概述 4.1 創(chuàng)建狀態(tài)圖,4.2 創(chuàng)建初始和終止狀態(tài) 初始狀態(tài)和終止狀態(tài)是狀態(tài)圖中的兩個特殊狀態(tài)。初始狀態(tài)代表著狀態(tài)圖的起點，終止狀態(tài)代表著狀態(tài)圖的終點。,4.3 創(chuàng)建狀態(tài) 創(chuàng)建狀態(tài)的步驟可以分為：創(chuàng)建新狀態(tài)、修改新狀態(tài)名稱、增加入口和出口動作、增加活動。,1. 創(chuàng)建新狀態(tài) 單擊狀態(tài)圖工具欄中的圖標，然后在繪制區(qū)域單擊鼠標左鍵。,2. 修改新狀態(tài)名稱 創(chuàng)建新的狀態(tài)后可以修改狀態(tài)的屬性信息。雙擊狀態(tài)圖標，在彈出對話框的General選項卡里進行名稱Name和文檔說明Documentation等屬性的設(shè)置。,3. 增加入口和出口動作 在狀態(tài)屬性設(shè)置對話框中打開Actions選項卡，在空白處單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇Insert命令，雙擊出現(xiàn)的動作類型Entry，在彈出對話框的When下拉列表中選擇On Entry選項，在Name文