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UML状态图描述一个实体基于事件反应的动态行为,显示了该实体如何根据当前所处的状态对不同的时间做出反应的。通常我们创建一个UML状态图是为了以下的研究目的:研究类、角色、子系统、或组件的复杂行为。建模实时系统。
通用准则
当行为的改变和状态有关时才创建状态图。
敏捷建模( AM) ( Ambler 2002)的原则--最大化项目干系人的投资--建议你只有当模型能够提供正面价值的时候才创建模型。 如果一个实体,比如一个类或组件,表示的行为的顺序和当前的状态无关,那么画一个UML状态图可能是没有什么用处的。例如一个SurfaceAddress类就很简单,表示了那些你将会在系统中显示和操作的数据,因此一个UML状态图就没有任何相关之处。而一个Seminar对象就非常的复杂,学生注册这样一个事件将会根据它的当前状态有不同的反应,就像你在图1中看到的。
图⒈班级注册的一个UML状态图。
把初始状态放置在左上角。
如你在图1所见的,初始状态被建模成一个实心圈,把初始状态放在左上角反映西方人的阅读文化的习惯。
把最终状态放置在右下角。
如你在图1所见,最终状态被建模为一个带边界的实心圆。把最终状态放右下角反映了西方的文化的从左到右,从上到下的阅读习惯。
状态指南
状态是一个实体的行为模式的某个阶段。 状态的表示是通过实体的属性值。 例如,在图1中,当seminar被标记为open,并且存在空位的时候,seminar就处于Open For Enrollment的状态。
状态名称要简单但应具有描述性。
象Open For Enrollment和Proposed这种的状态名称很容易理解,从而提高了图⒈的沟通价值。理论上状态名称应该是现在时,但是用过去式写成的诸如Proposed的名称要比用现在时写成的诸如Is Proposed的名称好的多。
避免"黑洞"状态。
黑洞状态是那种只有变换进来但没有任何变换发出的状态,这种情况要么由于该状态是一个最终状态,要么就是你已经错过了一个或多个变换变换。
避免"奇迹"状态。
奇迹状态是那种只有变换发出但没有任何变换进来的状态,这种情况要么由于该状态是一个起点,要么就是你已经错过了一个或多个变换变换。
子状态建模指南
为复杂的目标建模子状态。
图1中展示的UML状态图是不完整的,因为它没有建模Seminar的post - enrollment(注册后)状态。 图2建模了一个Seminar的完整的生命周期,把图1描述为一个新的包括子状态集合的Enrollment的复合状态,也称作超状态。 注意按理说你会像图1的模型那样处理标记,但为了简化起见在原先变换上的标记都没有包括在内。当一个现有状态表现出复杂的行为时,建模子状态就是有意义的,从而促使你来研究它的子状态。 当几个现有状态共用一个通用的入口条件或出口条件( Douglass 1999)时,引入超状态是有意义的,在图1中你可以看到所有的状态共用一个通用的closed变换,以到达最终状态。
图⒉Seminar的完整生命周期
把通用的子状态变换放在一起
和图1中每一个子状态都拥有一个cancelled变换不同,在图2中你可以看到cancelled变换仅用于描述Enrollment超状态,这使图形得到简化。 如果子状态都共享一个入口变换或出口变换,都可以使用一个同样的方法。 变换上的警戒点和动作(如果有)也应该使相等的。
为复杂的实体创建一个分层的状态图
虽然这种表现子状态的方法是很好使的,但是最终的图可能变得相当复杂--我们只要设想一下如果Being Taught状态也有子状态的话,图2会变成什么样就知道了。 一个替代的方法是创建一个分层的UML状态图。 例如,图3表示高阶视图,而图1描述了一个细节视图。这种方法的好处是如果需要的话,马上就可以建立一张详图来研究Being Taught状态。
图⒊Seminar的高阶状态图。
最高阶的状态图总有初始态和最终态
一个高阶的UML状态图,例如图2描述的这样,应该表示实体的完整的生命周期,包括"出生"和最后的"死亡"。 低阶的图未必包含初始状态和最终状态,特别是那些建模一个实体的生命周期的"中间状态"的图。
变换和动作
变换是从一种状态到另一种状态的序列,它可能是通过一个事件触发的。简而言之就是被建模的实体的内部或外部的行为。 对一个类来说,变换一般是将会导致状态的重要改变的操作调用的结果,因此我们需要了解一点,并不是所有的方法调用都会导致变换产生的,这一点非常重要。 一个动作就是某个东西,对类来说就是一个操作,被建模的实体所调用的操作。
用实现语言的命名规则命名软件动作
图1中的动作遵循Java操作的命名规则( Vermeulen et. 2000),因为系统使用
用叙述性文字命名角色动作
UML状态图可用于建模非软件实体的生命周期,特别是UML图上的角色。 例如学生角色就可能有诸如Accepted、Full Time、Part Time、Graduated、Masters、Doctoral、和Post - Doctoral等状态,以显示各人的不同行为。 当你在建模现实世界的角色时,与软件中Student类不同的是,状态间的变换最好是使用叙述性文字来描述,例如drop seminar和pay fees,而不是dropSeminar ()和payFees (),因为现实生活中的人是做事情,而不是执行操作。
只有对所有的入口变换都合适时才注明入口动作
在图1中你可以看到Closed To Enrollment状态的入口中操作notifyInstructor ()都是经由entry/动作标记来调用的。 这暗示着每次进入状态时都需要调用该操作,如果你不希望每次都发生,那么就把动作关联到特定的入口变换。 例如,addStudent ()动作是在student enrolled变换到Open For Enrollment变换发生,而在到opened变换则不会发生,这是因为每次你在进入该状态并不需要增加一个学生。
只有对所有的出口变换适合时才注明出口动作
出口动作,用exit/标记来表示,工作方式类似于入口动作。
只有当你想终止并再进入该状态时才建模递归变换
一个递归的变换是那些两个端点都拥有相同状态的变换。 一个重要的暗示是实体从状态出来,又回到原有的状态,因此,那些由于entry/或exit/动作标记而被调用的任何一种操作都可能被自动调用。 图1的Open For Enrollment状态就是这种递归变换的例子,因此当前班级大小就在入口处被记录下来。
用过去式命名转换事件
图1中的转换事件,例如seminar split和cancelled,是使用过去式命名的,反映了这样一个事实:变换是事件的结果--因为事件发生在变换之前,因此应该用过去式命名。
把转换标记放在接近源状态的地方
虽然图1比较复杂,变换标记尽可能放在靠近来源的地方,例如seminar split和student enrolled。 Furthermore, the labels were justified (left and right respectively) to help visually place them close to the source state.
以转换方向为基础放置变换标记
为了更易于判断哪个标记和变换是一起的,按照如下的规则来放置变换标记:
在变换线条上的从左到右。
在变换线条下的从右到左。
变换线条右边的往下。
变换线条左边的往上。
警戒点
一个警戒点是为了穿过一个转换而必须为真的一个条件。
警戒点不应该重叠
离开状态的相似变换上的警戒点必须彼此一致。 举例来说,x <0, x = 0,以及x > 0的警戒点是一致的,而x < = 0和x > = 0的警戒点就不是一致的,因为他们重叠了,它并没有明确的指出当x为0时将发生什么。在图1中,你可以看到警界点的一致性,从填写注册表活动出发的该学生划线变换上的警戒点没有重叠,决策点上的警戒点也一样。
为可视化的定位警戒点而引入接合点。
在图2中你可以看到从Being Taught触发student dropped事件存在两个变换,而图3中仅有一个,变换被合并了,因此我们需要一个接合点(填满的圆)。 这种方法的好处是现在图上的两个警戒点更彼此接近了,更容易看出警戒点是否重叠。
警戒点不必配套
一个状态的变换警戒点有可能是不完整的。例如,一个bank account对象可能从Open状态变换到Needs Authorization状态,这时需要一个大额存款"large deposit"的警戒点。可是,一个带有"small deposit"的警戒点的deposit变换可能并不需要建模,它是被隐含的,我们遵循了AM的实践--简单的描述模型和仅仅包括相关的信息。
一致的命名警戒点
图1包含了诸如seat available和no seat available的警戒点,两个警戒点的描述是一致的。 然而,诸如seats left、no seat left、no seats left、no seats available、seat unavailable之类的描述就是不一致,而且难于理解的。
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