3.系统分析-状态图

迁移
状态：进入动作
有人制定时刻表，确定是否 包含这个航班。
状态：活动
2. 如果计划批准，则航班转入 Scheduled状态。航班时刻表
发布到Internet上
迁移：保证条件
3. 离起飞时间小于60天，该航
状态
班开始开始售票，进入Open
状态
4. 可以从航班中 增加和删除旅 客，但售出最后一张票，航 班就满了。如果有人退票， 则再次开始售票
batteryEmpty
batteryEmpty
DeadBattery
Fi n a l
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6.活动
一个状态可关联到一个活动，该活动的执行与驻
留在这一状态上的对象的生命周期一样长
动作与活动的区别：动作的执行时间短且不可中
断，而一个活动的执行需要一段时间且其执行是 可以中断的，其中断的时机就是该状态的一个迁 移被时
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9. 建模技巧/10
选择点的命名：在选择点处的回答问题的命名要采用描
述性的方法例如，‘isThereStillLife’或者 'isItTimeToComplain'
选择点名字是唯一的：对任何对象，尽力保证选择点的
名字是唯一的 (同样，保持转换的名字是唯一的)
转换的表达不能过长：如果过长，需要考虑用函数，或
MeasureTime
pressBothButtons 2分钟
Initial
SetTime
batteryEmpty
batteryEmpty
DeadBattery
Fi n a l
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5.动作
可以在状态内使用动作表示其行为 动作是选取一段输入且产生一组输出并最终可改
变系统的状态
者将公共的代码片断用函数表示，转换必须读起来象高 层的伪代码，例如，如果转换上的代码长于25行，可能 就太长了
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9. 建模技巧/11
动作根据它们的任务命名 注意entry和exit动作，很容易发生修改后，忘了
修改它们
退出动作可以提供安全特性，例如从‘heaterOn’
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9. 建模技巧/13
避免下列保安条件：
如果一个事件能触发多个转换，没有一个控制确定对 哪一个保安条件首先进行判断，这样的情况下，结果 是不可预测的
多个保安条件都可能是真的，但是只有一个转换可以 遵循，路径的选择可能是无法预测的
保安条件不是可视化的，很难看到它们的存在
第3讲 状态图
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1
1 什么是状态图?
状态图描述了一个对象或交互过程在它的生命周期中对
一系列外界激励所呈现出的不同状态以及它相应的响应 和活动
状态机用状态和瞬时过程的变化图形来表示一个对象对
外界激励下的响应，状态机一般附着在一个对象或具体 的方法上
状态图描述了一个状态机，在我们考虑的范围内，它们
方法和操作支持
▪ 在状态图中进行跟踪检查，将它与期待的事件和响应
的顺序进行比较，搜索那些到达不了的状态和“死锁” 状态
▪ 在调整状态机图时，确保语义不变
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9. 建模技巧/5
在有选择的情形下，尽量使用状态机的可视化语义而不
是写详细的转移说明。例如，不要在一个转移上列出多 个信号，然后用文字说明依据不同的信号来管理不同的 控制流；代之以单独的转移，由单独的信号触发。
如果有人退票，则再次开始售票
飞机起飞10分钟前，航班停止售票 如果飞机还没有到达，则航班延迟。 若延迟超过4小时，则航班取消。若乘客不足50人，则也把航班取消。 如果航班取消，则航空公司要为乘客寻找另一航班。 如果飞机到达，则其起飞和着陆，完成这个航班
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1. 航班从Tentative(暂定)开始。
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9. 建模技巧/3
为了对对象的生命周期进行建模:
确定状态机的背景， 是类，用例，还是整个系统 如果背景是类或者是一个用例，收集邻近的类，包括
父类或者通过关联或依赖关系能够到达的类，这些邻 居是动作的可能的目标，或者是保安条件中包含的内 容 如果背景是整个系统，将焦点放在系统的某一个行为 上，然后考虑对象在该方面的生命周期。整个系统的 生命周期太大了。 建立对象的初始和最终状态，如果对于初始和最终状 态有前置条件或后置条件，也要定义它们
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确定对象能够响应的事件，它们可以从对象的接口中 找到，在实时系统中，它们可以从对象的协议中找到
从初始状态到最终状态，画出对象的最高层的状态， 将这些状态用转移连接起来，这些连接由特定的事件 触发
确定进入和退出动作
通过使用子状态能够扩展和简化状态机
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行为进行建模，特别是在对象具有依赖于状态的 行为的时候
可以具有状态机的包括类，子系统，用例和接口
(确定实现接口的对象必须满足的状态)
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9. 建模技巧/2
在实时系统中，状态机可以用于进程（capsules）和协议
(确定实现协议的对象需要满足的状态)
并不是所有的对象都需要状态机. 如果对象的行为是简单
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这种对状态机错误的应用可以通过以下症状来判断:
➢ 消息发送给自己只是为了重用代码 ➢ 非常少的状态，很多的选择点 ➢ 在状态机中没有一个循环，这种状态机在过程控制应用或者控制事
件序列是有效的；在分析阶段中，它们的出现代表了状态机被弱化 成流程图
当问题找到后:
➢ 使主动类变小从而将职责分得更清楚 ➢ 将更多的行为移到与问题主动类相关的数据类中 ➢ 将更多的行为移到主动类功能中 ➢ 构造更富有意义的信号而不是依赖于数据
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8.嵌套状态图
嵌套简化了复杂性，可用于取代内部迁移
stm Dynamic View
SetTime
Initial
BlinkHours + rB / incr hour
lB
BlinkMinutes
lB
+ rB / incr min.
BlinkSeconds
lB
+ rB / incr sec.
text, Insert character, Save and quit 引发状态机中的状态的迁移
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3什么是状态？
状态表示的是一个对象或交互过程中的一个特定
阶段：满足了某一个条件，进行某项活动或等待 某个事件的发生，状态对应一段有限的时间。状 态对应于一组对象属性的值
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9. 建模技巧/6
状态命名根据在一个状态中等待或发生的情况来确定。
记住，状态不是一个“时间点”，它是状态机等待什么 事发生的一段时间。例如 ‘waitingForEnd’ 就比‘end’ 好; ‘timingSomeActivity’ 就比‘timeout’好. 不要把状 态命名成动作
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9. 建模技巧/14
不要使状态机象流程图
这种状态可能意味着你对一个可能实际上不存在的抽 象情形进行了建模:
➢ 使用了一个主动类对最好采用被动（或数据）类的行为进行 建模
➢ 采用紧密耦合的数据类和主动类对一个数据类进行建模 (例 如，数据类被用于传递类型信息，但是主动类包含了绝大部 分的数据，这些数据本来应该是与数据类相联系的).
pressButtons/beep
SetTime
+ exit / blink hours + pressLeftButton / blink next number + pressRightButton / increment current number + exit / stop blinking
的，比如说它只是简单的存储和获取数据，对象的行为 是状态不变的（state-invariant ），那么其状态机就没有 多少意义
对对象的生命周期的建模涉及到三件事情:
描述对象需要响应的事件
对这些事件的响应
过去对当前行为的影响
对对象的生命周期的建模也涉及到决定对象响应事件的
次序，这种响应始于对象的创建时刻，继续直到其销毁
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小组作业
航班从Tentative(暂定)开始。有人制定时刻表，确定是否包含这个航
班。
如果计划批准，则航班转入Scheduled状态。航班时刻表发布到
Internet上
离起飞时间小于60天，该航班开始开始售票，进入Open状态 可以从航班中 增加和删除旅客，但售出最后一张票，航班就满了。
状态由一个带圆角的矩形表示 两个特殊状态：
初始状态：一个小实心黑圆 终止状态：一个套有小实心黑圆得圆
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4 什么是迁移？
一个迁移表示由事件、条件或事件触发后状态的
改变
状态间的迁移用一根带箭头的直线来表示。
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stm Dynamic View
活动使用“do 标识”
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7.内部迁移
内部迁移指一个未离开该状态的迁移。 通过事件触发内部迁移，并可出现与这些事件相
关联的动作
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到heater off状态之间的退出动作，该动作就用以 确保状态转换
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9. 建模技巧/12
子状态必须包含两个或以上状态，除非状态机是
抽象的并将被包含的元素的子类所修饰
选择点必须被用于在动作或转换的条件逻辑的场
合。选择点容易被看到，而在代码中表达的条件 逻辑是隐藏的，容易被忽略
根据触发事件和/或在转换上发生的情况来命名转换。在
选择名字时，也需要从可理解性的角度出发
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9. 建模技巧/9
当你看到一个选择点，你需要问一下是否能够将选择条
件的责任分配给另外一个组件。在这种情况下，发送者 或者其它活动者进行决策，并将带有决策信息的信号发 送给另外一个对象，该信号的名字要带有决策信息，例 如信号的名字为isFull和isEmpty，而不应该是 value 和 checking message data)
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9. 建模技巧/4
检查
是否状态机中所有的事件触发转换与由对象实现的接 口所期望的事件匹配
所有的对象接口期望的事件都包含在状态机中 在实时系统中，对进程的协议进行同样的检查。 确定那些明确希望忽略事件的地方 （例如延迟事件）
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▪ 是否状态机中的所有的动作得到了包含的对象的关系、
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9. 建模技巧/7
一致性命名。给状态机中的每一个状态和转换一个
唯一的名字；这将使源代码级的调试更容易
小心使用状态变量 (控制行为的属性)
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9. 建模技巧/8
如果一个图上5 ± 2状态，考虑使用子状态。 一般而言，
在通常的情况下十个状态可能没有问题，但是两个状态 之间却有四十个转换肯定需要重新考虑。我们需要保证 状态图是容易理解的
动作的执行只需要一小段时间且执行不可中断 动作可发生在以下3个位置：
当一条迁移被选中时 当进入一个状态时（entry） 当退出一个状态时（exit）
2020/4/2
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stm Dynamic View
Initial
MeasureTime + do / count ticks
pressBothButtons 2分钟
lB
BlinkYear + rB / incr year
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lB
BlinkMonth
+ rB / incr mo.
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BlinkDay
lB
+ rB / incr day
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打电话的状态图
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9. 建模技巧/1
状态机最经常被用以对一个对象的生命周期中的
是同一件事
UML中关于状态图的定义和描述主要是采用David Hare提
出的状态图方法并加上了面向对象的含义
2020/4/2
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2 状态图的构成
状态图由一组表示状态和迁移组成。
一个简单的编辑器可以被看作为一个有限状态机，它具有状态
Empty, Waiting for a command, 和Waiting for text. 事件Load file, Insert