UML面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與分析教程（第二版）（微課版）第9章-動(dòng)態(tài)分析與活動(dòng)圖

UML面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)與分析教程（第二版）（微課版）第9章動(dòng)態(tài)分析與活動(dòng)圖本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解活動(dòng)圖的建模目的掌握活動(dòng)圖的基本概念和組成要素掌握活動(dòng)圖的UML表示方法理解動(dòng)作狀態(tài)和活動(dòng)狀態(tài)的區(qū)別與聯(lián)系掌握活動(dòng)圖的建模方法活動(dòng)圖融合了事件流圖、Petri網(wǎng)和SDL（SchemaDefinitionLanguage）狀態(tài)建模等技術(shù)，用來(lái)在面向?qū)ο笙到y(tǒng)的不同組件之間建模工作流和并發(fā)的處理行為。例如，可以使用活動(dòng)圖描述某個(gè)用例的基本操作流程。活動(dòng)圖的主要作用是描述工作流，其中每個(gè)活動(dòng)都代表工作流中一組動(dòng)作的執(zhí)行?；顒?dòng)圖可用來(lái)為不同類型的工作流建模，工作流是能產(chǎn)生可觀測(cè)值或在執(zhí)行時(shí)生成實(shí)體的動(dòng)作序列。活動(dòng)圖活動(dòng)是某件事情正在進(jìn)行的狀態(tài)，它既可以是現(xiàn)實(shí)生活中正在進(jìn)行的某一項(xiàng)工作，也可以是軟件系統(tǒng)某個(gè)類對(duì)象的一個(gè)操作。制訂計(jì)劃（MakePlan）點(diǎn)擊鼠標(biāo)（ClickMouse）活動(dòng)圖描述活動(dòng)的順序，展現(xiàn)從一個(gè)活動(dòng)到另一個(gè)活動(dòng)的控制流?；顒?dòng)圖UML中，活動(dòng)圖中的活動(dòng)既可以是手動(dòng)執(zhí)行的任務(wù)，也可以是自動(dòng)執(zhí)行的任務(wù)，用圓角矩形表示?；顒?dòng)圖活動(dòng)的起點(diǎn)用來(lái)描述活動(dòng)圖的開始狀態(tài)，用黑的實(shí)心圓表示?；顒?dòng)的終止點(diǎn)描述活動(dòng)圖的終止?fàn)顟B(tài)，用一個(gè)含有實(shí)心圓的空心圓表示?；顒?dòng)圖活動(dòng)圖活動(dòng)圖與流程圖的區(qū)別活動(dòng)圖描述系統(tǒng)使用的活動(dòng)、判定點(diǎn)和分支，看起來(lái)和流程圖沒什么兩樣，并且傳統(tǒng)的流程圖所能表示的內(nèi)容，大多數(shù)情況下也可以使用活動(dòng)圖表示，但是兩者是有區(qū)別的，不能將兩個(gè)概念混淆?；顒?dòng)圖活動(dòng)圖與流程圖的區(qū)別流程圖著重描述處理過(guò)程，它的主要控制結(jié)構(gòu)是順序、分支和循環(huán)，各個(gè)處理過(guò)程之間有嚴(yán)格的順序和時(shí)間關(guān)系。活動(dòng)圖描述的是活動(dòng)的順序關(guān)系，它著重表現(xiàn)的是系統(tǒng)的行為，而非系統(tǒng)的處理過(guò)程?；顒?dòng)圖活動(dòng)圖與流程圖的區(qū)別活動(dòng)圖能夠表示并發(fā)活動(dòng)的情形，而流程圖不能。活動(dòng)圖是面向?qū)ο蟮?，而流程圖是面向過(guò)程的。簡(jiǎn)單地講，活動(dòng)圖是“OO流程圖”?；顒?dòng)圖活動(dòng)圖的作用：描述一個(gè)操作執(zhí)行過(guò)程中所完成的工作。說(shuō)明角色、工作流、組織和對(duì)象是如何工作的?；顒?dòng)圖對(duì)用例描述尤其有用，它可建模用例的工作流，顯示用例內(nèi)部和用例之間的路徑。它可以說(shuō)明用例的實(shí)例是如何執(zhí)行動(dòng)作以及如何改變對(duì)象狀態(tài)?；顒?dòng)圖活動(dòng)圖的作用：顯示如何執(zhí)行一組相關(guān)的動(dòng)作，以及這些動(dòng)作如何影響它們周圍的對(duì)象?；顒?dòng)圖對(duì)理解業(yè)務(wù)處理過(guò)程十分有用?；顒?dòng)圖可以畫出工作流用以描述業(yè)務(wù)，有利于與領(lǐng)域?qū)＜疫M(jìn)行交流。通過(guò)活動(dòng)圖可以明確業(yè)務(wù)處理操作是如何進(jìn)行的，以及可能產(chǎn)生的變化。描述復(fù)雜過(guò)程的算法，在這種情況下使用的活動(dòng)圖和傳統(tǒng)的程序流程圖的功能是差不多?；顒?dòng)圖組成元素活動(dòng)起點(diǎn)活動(dòng)分叉匯合活動(dòng)終點(diǎn)分支合并動(dòng)作流活動(dòng)圖組成元素組成活動(dòng)圖的圖形元素：動(dòng)作狀態(tài)（ActionState）活動(dòng)狀態(tài)（ActivityState）動(dòng)作流（ActionFlow）分支（Branch）與合并（Merge）分叉（Fork）與匯合（Join）泳道（Swimlane）對(duì)象流（ObjectFlow）活動(dòng)圖組成元素動(dòng)作狀態(tài)動(dòng)作狀態(tài)是指執(zhí)行原子的、不可中斷的動(dòng)作，并在此動(dòng)作完成后通過(guò)完成轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)向另一個(gè)狀態(tài)。在UML中動(dòng)作狀態(tài)使用平滑的圓角矩形表示，動(dòng)作狀態(tài)所表示的動(dòng)作寫在平滑的圓角矩形內(nèi)部。在確定名稱時(shí)應(yīng)該恰當(dāng)?shù)孛?，選擇準(zhǔn)確描述所發(fā)生動(dòng)作的幾個(gè)詞。例如，SaveFile或者CreateNewDocument就是比較恰當(dāng)?shù)幕顒?dòng)名稱，而Run或者Update對(duì)讀者而言是不完整的名稱?；顒?dòng)圖組成元素動(dòng)作狀態(tài)的特點(diǎn)：動(dòng)作狀態(tài)是原子的，它是構(gòu)造活動(dòng)圖的最小單位，已經(jīng)無(wú)法分解為更小的部分。動(dòng)作狀態(tài)是不可中斷的，它一旦開始運(yùn)行就不能中斷，一直運(yùn)行到結(jié)束。動(dòng)作狀態(tài)是瞬時(shí)的行為，它所占用的處理時(shí)間極短，有時(shí)其至可以忽略。動(dòng)作狀態(tài)不能有入口動(dòng)作和出口動(dòng)作，更不能有內(nèi)部轉(zhuǎn)移。

活動(dòng)圖組成元素活動(dòng)狀態(tài)活動(dòng)狀態(tài)用于表達(dá)狀態(tài)機(jī)中的非原子的運(yùn)行?；顒?dòng)狀態(tài)的表示圖標(biāo)也是平滑的圓角矩形，并可以在圖標(biāo)中給出入口動(dòng)作和出口動(dòng)作等信息?；顒?dòng)圖組成元素活動(dòng)狀態(tài)的特點(diǎn)：活動(dòng)狀態(tài)可以分解成其他子活動(dòng)或動(dòng)作狀態(tài)，由于它是一組不可中斷的動(dòng)作或操作的組合，所以可以被中斷?；顒?dòng)狀態(tài)的內(nèi)部活動(dòng)可以用另一個(gè)活動(dòng)圖來(lái)表示。和動(dòng)作狀態(tài)不同，活動(dòng)狀態(tài)可以有入口動(dòng)作和出口動(dòng)作，也可以有內(nèi)部轉(zhuǎn)移。動(dòng)作狀態(tài)是活動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)特例，如果某個(gè)活動(dòng)狀態(tài)只包括一個(gè)動(dòng)作，那么它就是一個(gè)動(dòng)作狀態(tài)?；顒?dòng)圖組成元素動(dòng)作流所有動(dòng)作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換流稱之為動(dòng)作流。與狀態(tài)圖的轉(zhuǎn)換相同，活動(dòng)圖的轉(zhuǎn)換也用帶箭頭的直線表示，箭頭的方向指向轉(zhuǎn)入的方向?；顒?dòng)圖組成元素分支與合并動(dòng)作流一般會(huì)自動(dòng)進(jìn)行控制轉(zhuǎn)換，直到遇到分支。分支在軟件系統(tǒng)流程中很常見，一般用于表示對(duì)象類所具有的條件行為。活動(dòng)圖組成元素分支與合并一個(gè)無(wú)條件的動(dòng)作流，可以在一個(gè)動(dòng)作狀態(tài)的動(dòng)作完成后自動(dòng)觸發(fā)動(dòng)作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換以激發(fā)下一個(gè)動(dòng)作狀態(tài)。有條件的動(dòng)作流則需要根據(jù)條件，即一個(gè)布爾表達(dá)式的真假來(lái)判定動(dòng)作的流向。條件行為用分支和合并表達(dá)?；顒?dòng)圖組成元素分支與合并分支是用菱形表示的，它有一個(gè)進(jìn)入轉(zhuǎn)換（箭頭從外指向分支符號(hào)），一個(gè)或多個(gè)出轉(zhuǎn)換（箭頭從分支符號(hào)指向外）。而每個(gè)出轉(zhuǎn)換上都會(huì)有一個(gè)監(jiān)護(hù)條件，用來(lái)表示滿足什么條件的時(shí)候執(zhí)行該轉(zhuǎn)換。出轉(zhuǎn)換的條件應(yīng)當(dāng)是互斥的，這樣可以保證只有一條出轉(zhuǎn)換能夠被觸發(fā)?；顒?dòng)圖組成元素分支與合并合并指的是兩個(gè)或者多個(gè)控制路徑在此匯合的情況。合并表示從對(duì)應(yīng)的分支開始的條件行為的結(jié)束。分支與合并活動(dòng)圖組成元素活動(dòng)圖組成元素分叉與匯合對(duì)象在運(yùn)行時(shí)可能會(huì)存在兩個(gè)或者多個(gè)并發(fā)運(yùn)行的控制流，為了對(duì)并發(fā)的控制流建模，在UML中引入了分叉與匯合的概念。活動(dòng)圖組成元素分叉與匯合分叉和匯合都使用加粗的水平（或者豎直）線段表示?；顒?dòng)圖組成元素分叉與匯合分叉用于將動(dòng)作流分為兩個(gè)或者多個(gè)并發(fā)運(yùn)行的分支，而匯合則用于同步這些并發(fā)分支，以達(dá)到共同完成一項(xiàng)事務(wù)的目的?；顒?dòng)圖組成元素分叉與匯合分叉可以用來(lái)描述并發(fā)線程，每個(gè)分叉可以有一個(gè)輸入轉(zhuǎn)換和兩個(gè)或多個(gè)輸出轉(zhuǎn)換，每個(gè)轉(zhuǎn)換都可以是獨(dú)立的控制流?；顒?dòng)圖組成元素分叉與匯合匯合代表兩個(gè)或多個(gè)并發(fā)控制流同步發(fā)生，當(dāng)所有的控制流都達(dá)到匯合點(diǎn)后，控制才能繼續(xù)往下進(jìn)行。如果一個(gè)處理在其他處理之前到達(dá)了聯(lián)結(jié)，它將會(huì)等待，直到所有的處理都準(zhǔn)備好之后才會(huì)向聯(lián)結(jié)傳遞控制權(quán)?；顒?dòng)圖組成元素分叉與匯合每個(gè)匯合可以有兩個(gè)或多個(gè)輸入轉(zhuǎn)換和一個(gè)輸出轉(zhuǎn)換?；顒?dòng)圖組成元素區(qū)分合并與匯合合并結(jié)合了兩個(gè)以上的控制路徑，在任何執(zhí)行中每次只走一條，不同路徑之間是互斥關(guān)系。匯合結(jié)合了兩條或者兩條以上的并行控制路徑，在執(zhí)行過(guò)程中，所有路徑都要走過(guò)，先到的控制流要等其他路徑的控制流到達(dá)后才能繼續(xù)運(yùn)行。活動(dòng)圖組成元素對(duì)象流活動(dòng)可以輸入和輸出對(duì)象，并可以修改對(duì)象狀態(tài)。我們能夠在活動(dòng)圖上用對(duì)象流表示這些。對(duì)象流是動(dòng)作狀態(tài)或者活動(dòng)狀態(tài)與對(duì)象之間的依賴關(guān)系對(duì)象流表示動(dòng)作使用對(duì)象或者動(dòng)作對(duì)對(duì)象的影響?；顒?dòng)圖組成元素對(duì)象流在活動(dòng)圖中，對(duì)象流用帶有箭頭的虛線表示。如果箭頭從動(dòng)作狀態(tài)出發(fā)指向?qū)ο?，則表示動(dòng)作對(duì)對(duì)象施加了一定的影響。活動(dòng)圖組成元素對(duì)象流施加的影響包括創(chuàng)建、修改和撤銷等。如果箭頭從對(duì)象指向動(dòng)作狀態(tài)，則表示該動(dòng)作使用對(duì)象流所指向的對(duì)象。反過(guò)來(lái)，動(dòng)作依賴對(duì)象的話，箭頭從對(duì)象指向動(dòng)作?；顒?dòng)圖組成元素對(duì)象流中對(duì)象的特點(diǎn)：一個(gè)對(duì)象可以由多個(gè)動(dòng)作操縱；一個(gè)動(dòng)作輸出的對(duì)象可以作為另一個(gè)動(dòng)作輸入的對(duì)象；在活動(dòng)圖中，同一個(gè)對(duì)象可以多次出現(xiàn)，它的每一次出現(xiàn)表明該對(duì)象正處于對(duì)象生存期的不同時(shí)間點(diǎn)?；顒?dòng)圖組成元素泳道泳道將活動(dòng)圖中的活動(dòng)按職責(zé)化分為若干組，并把每一組指定給負(fù)責(zé)這組活動(dòng)的業(yè)務(wù)組織在活動(dòng)圖中，泳道用垂直實(shí)線繪出，垂直線分隔的區(qū)域就是泳道。在泳道上方可以給出泳道的名字，負(fù)責(zé)泳道內(nèi)的全部活動(dòng)。在包含泳道的活動(dòng)圖中，每個(gè)活動(dòng)只能明確地屬于一個(gè)泳道。活動(dòng)圖組成元素泳道活動(dòng)分解一個(gè)活動(dòng)可以分為若干個(gè)動(dòng)作或子活動(dòng)，這些動(dòng)作和子活動(dòng)本身又可以組成一個(gè)活動(dòng)圖。不含內(nèi)嵌活動(dòng)或動(dòng)作的活動(dòng)稱之為簡(jiǎn)單活動(dòng)嵌套了若干活動(dòng)或動(dòng)作的活動(dòng)稱之為組合活動(dòng)，組合活動(dòng)有自己的名字和相應(yīng)的子活動(dòng)圖活動(dòng)分解使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖要?jiǎng)?chuàng)建活動(dòng)圖，首先展開“LogicView”菜單項(xiàng)，然后在“LogicView”圖標(biāo)上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“New”下的“ActivityDiagram”選項(xiàng)建立新的活動(dòng)圖。1、創(chuàng)建活動(dòng)圖使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖選擇之后，Rose在“LogicView”目錄下創(chuàng)建“State/ActivityModel”子目錄，目錄下是新建的活動(dòng)圖“NewDiagram”，右鍵單擊活動(dòng)圖圖標(biāo)，在彈出菜單中選擇“Rename”來(lái)修改新創(chuàng)建的活動(dòng)圖名字。1、創(chuàng)建活動(dòng)圖使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖在活動(dòng)圖建立以后，雙擊活動(dòng)圖圖標(biāo)，會(huì)出現(xiàn)活動(dòng)圖繪制區(qū)域1、創(chuàng)建活動(dòng)圖使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖活動(dòng)圖有初始和終止?fàn)顟B(tài)。初始狀態(tài)在活動(dòng)圖中用實(shí)心圓表示，終止?fàn)顟B(tài)在活動(dòng)圖中用含有實(shí)心圓的空心圓表示。鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊活動(dòng)圖工具欄中初始狀態(tài)圖標(biāo)，然后在繪制區(qū)域要繪制的地方單擊鼠標(biāo)左鍵就可以創(chuàng)建初始狀態(tài)。終止?fàn)顟B(tài)的創(chuàng)建方法和初始狀態(tài)相同。2、創(chuàng)建初始和終止?fàn)顟B(tài)使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖要?jiǎng)?chuàng)建動(dòng)作狀態(tài)，首先點(diǎn)擊活動(dòng)圖工具欄中的“Activity”圖標(biāo)，然后在繪制區(qū)域要繪制動(dòng)作狀態(tài)的地方單擊鼠標(biāo)左鍵。3、創(chuàng)建動(dòng)作狀態(tài)修改動(dòng)作狀態(tài)的屬性信息。首先雙擊動(dòng)作狀態(tài)圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框“General”選項(xiàng)卡里進(jìn)行如名稱“Name”和文檔說(shuō)明“Documentation”等屬性的設(shè)置。使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖用鼠標(biāo)左鍵雙擊活動(dòng)圖圖標(biāo)，在彈出的對(duì)話框中選擇“Action”選項(xiàng)卡。然后在空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的右鍵菜單中選擇“Insert”菜單項(xiàng)。4、創(chuàng)建活動(dòng)狀態(tài)使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖接下來(lái)雙擊列表中出現(xiàn)的默認(rèn)動(dòng)作“Entry/”，在彈出的對(duì)話框的“When”選項(xiàng)下拉列表中有“ONentry”、“OnExit”、“Do”和“OnEvent”等動(dòng)作選項(xiàng)。用戶可以根據(jù)自己的需求來(lái)選擇需要的動(dòng)作，“Name”字段要求用戶輸入動(dòng)作的名稱。4、創(chuàng)建活動(dòng)狀態(tài)使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖要?jiǎng)?chuàng)建轉(zhuǎn)換，首先點(diǎn)擊工具欄中的“StateTransition”圖標(biāo)，然后在兩個(gè)要轉(zhuǎn)換的動(dòng)作狀態(tài)之間拖動(dòng)鼠標(biāo)。5、創(chuàng)建轉(zhuǎn)換使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖創(chuàng)建分叉與結(jié)合，首先點(diǎn)擊工具欄中的“HorizontalSynchronization”圖標(biāo)按鈕，在繪制區(qū)域要?jiǎng)?chuàng)建分叉與結(jié)合的地方單擊鼠標(biāo)左鍵。6、創(chuàng)建分叉與匯合使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖首先點(diǎn)擊工具欄中的“Decision”圖標(biāo)按鈕，然后在繪制區(qū)域要?jiǎng)?chuàng)建分支與合并的地方單擊鼠標(biāo)左鍵。7、創(chuàng)建分支與合并使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖要?jiǎng)?chuàng)建泳道，首先點(diǎn)擊工具欄中的“Swimlane”圖標(biāo)按鈕，然后在繪制區(qū)域點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，就可以創(chuàng)建新的泳道。接下來(lái)可以修改泳道的名字等屬性。選中需要修改的泳道，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“OpenSpecification”。彈出的對(duì)話框中的“Name”字段可以修改泳道的名字。8、創(chuàng)建泳道使用ROSE創(chuàng)建活動(dòng)圖對(duì)象流的狀態(tài)表示活動(dòng)中輸入或輸出的對(duì)象。對(duì)象流是將對(duì)象流狀態(tài)作為輸入或輸出的控制流。要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象流，首先要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象流狀態(tài)。對(duì)象流狀態(tài)的創(chuàng)建方法與普通對(duì)象的創(chuàng)建方法相同：首先單擊工具欄中的Object圖標(biāo)按鈕，在繪制區(qū)域單擊鼠標(biāo)左鍵。創(chuàng)建好對(duì)象流的狀態(tài)后，就可以開始創(chuàng)建對(duì)象流：首先單擊工具欄中的圖標(biāo)，然后在活動(dòng)和對(duì)象之間拖動(dòng)鼠標(biāo)創(chuàng)建對(duì)象流。9、創(chuàng)建對(duì)象流狀態(tài)與對(duì)象流創(chuàng)建活動(dòng)圖的步驟:確定工作流的初始狀態(tài)和終止?fàn)顟B(tài)，明確工作流的邊界。對(duì)動(dòng)作狀態(tài)或活動(dòng)狀態(tài)建模，找出隨時(shí)間發(fā)生的動(dòng)作和活動(dòng)，將它們表示為動(dòng)作狀態(tài)或活動(dòng)狀態(tài)。對(duì)動(dòng)作流建模，對(duì)動(dòng)作流建模時(shí)可以首先處理順序動(dòng)作，接著處理分支與合并等條件行為，然后處理分叉與匯合等并發(fā)行為。對(duì)對(duì)象流建模，找出與工作流相關(guān)的重要對(duì)象，并將其連接到相應(yīng)