顺序图和协作图

第4章顺序图和协作图4.1 交互图概述在一个待开发的系统中，任何对象都不是孤立存在的，系统中的这些对象都是通过传递消息进行交互的。

因此在设计系统时，就免不了对交互进行缄默，并用交互图展现出来。

4.1.1 交互的定义当需要对类操作、类、构件、用例乃至整个系统的控制流进行建模时，一定离不开“交互”。

交互：一次交互就是指在特定语境中，为了实现某一个目标，而在一组对象之间进行交换的一组消息所表示的行为。

交互图：是用来描述对象之间以及对象与参与者之间的动态协作关系以及协作过程中行为次序的图形文档。

通常用来描述一个用例的行为，显示该用例中所涉及的对性和这些对象之间的消息传递情况在大多数情况下，消息通常是指启动一个操作或发送一个信号，以及创建或销毁一个对象。

4.1.2 UML交互图的类型顺序图：是一种强调消息时间顺序的交互图，着重描述对象按照时间顺序的消息交换，为读者提供了控制流随着时间推移的清晰的可视化轨迹。

协作图（UML 2.0中的通信图）：强调的是参加交互的对象的组织，着重描述系统成分如何协同工作，为读者提供了在协作对象结构组织的语境中观察控制流的一个清晰的可视化轨迹。

顺序图和协作图从不同的角度表达了系统中的交互和系统的行为，它们可以相互转化，并且转换过程不会丢失信息。

定时图（UML 2.0中新增）：采用了一种带数字刻度的时间轴来精确地描述消息的顺序，而不是像顺序图那样只是指定消息的相对顺序，而且它还允许可视化的表示每条生命线的状态变化，当需要对实时时间进行定义时，采用定时图可以很好的满足。

交互概述图（UML 2.0中新增）：是交互图和活动图的混合物。

定时图和交互概述图是两种特殊的变体。

4.1.3交互图和类（图）4.2 顺序图顺序图：显示的是参与交互的对象及对象之间消息交换的顺序，用来表示用例中的行为顺序。

图显示的是汽车租赁系统中客户取车的顺序图，涉及5个对象：客户、预定请求、工作人员、工作记录和汽车。

取车的动作从客户向工作人员提出取车要求并出示清单开始，工作人员检查客户的预订请求，确认后客户可以付款。

然后工作人员填写工作记录，同时登记汽车状态，最后客户取车。

可以看出在UML中，顺序图将交互关系表示为二维图。

其中，纵轴是时间轴，时间沿竖线向下延伸，按时间递增顺序列出各个对象所发出和接收的消息。

水平方向是对象维，水平方向排列的是参与交互的对象。

一般主要参与者（或人型参与者）放在最左边，次要参与者（系统参与者）放在最右边。

4.2.1顺序图的建模元素对象、生命线、消息、控制焦点图4.2 从订单生成送货单对一个电子商务网站进行建模，Order类中有一个dipatch（）成员方法，其作用是根据供应商户的不同将一个订单分拆到多哥送货单中。

1、对象（角色）上图中最顶上一排将对象名称包含起来的矩形框。

对象名下有下划线。

将对象置于顺序图的顶部以为着在交互开始的时候对象就已经存在了，如果对象的位置不在顶部，那么表示对象是在交互的过程中被创建的。

在顺序图中，参与交互的对象既可以是具体的事物，又可以是原型化的事物。

作为具体的事物，一个对象代表现实世界中的某个东西。

例如，aOrder作为类Order的一个实例，可以代表一个特定的订单；而如果作为一个原型化的事件，则aOrder 可以代表类Order 的任何一个实例。

顺序图中对象有3种命名方式，如下图通常，顺序图中更常用的对象是表示扮演特殊角色的原型化的事物，甚至可以采用匿名对象表示。

图4.2中的前两个的是命名对象，分别是名为DispatchForm 的Form 实例和名为aOrder 的Order 实例，后面三个是匿名对象，分别表示OrderItem 、Product 和DeliverOrder 类的实例。

2、 生命线与控制焦点（1）生命线：每个对象都有自己的生命线，对象生命线是一条垂直的虚线，用来表示一个对象在一段时间内存在。

一般顺序图中出现的大多数对象是存在于整个交互过程中的，即对象置于顺序图的顶部，其生命线从图的顶部画到图的底部。

但有一些例外情况：①对象可以在交互过程中创建，它们的生命线会从接到新建对象（构造函数）的消息时开始。

②对象也可以在交互过程中销毁，它们的生命线在接到析构函数（或标记为destroy ）的消息时结束。

（2）控制焦点：生命线上的长条形矩形称为“控制焦点”，它表示一个对象执行一个动作所经历的时间段，顶部表示动作的开始，矩形底部表示动作的结束。

控制焦点可以嵌套，嵌套的控制焦点可以更精确的说明消息的开始和结束位置，如图激活期：表示对象执行一个动作的期间，即对象激活的时间段，与控制焦点同义。

3、 消息显示对象名和类名 只显示类名（匿名对象） 只显示对象名 （不关心对象属于什么类）图：顺序图中对象的命名方式消息：用来描述对象之间所进行的通信的，该信息带有对将要发生的活动的期望。

当传送一个消息时，它所引起的动用是一个通过对计算过程的抽象而得到的可执行语句消息分为五种：调用、返回、异步（发送）⑴调用消息（call）：表示调用某个对象的一个操作（通常格式为对象名.成员方法）。

可以是对象间的调用，也可以是对对象本身的调用（局部调用）。

UML符号如图所示，并在符号上标明顺序编号、消息名称、参数。

例：在图4.2 从订单生成送货单中，从dispatchForm到aOrder对象间的1:dispatch( )就说明了在dispatchForm中将调用Order类（aOrder对象所属于的类）的dispatch( )方法，参数为空。

调用消息必有一个配对的返回消息，为了图的清晰简洁，一般不画出来。

⑵返回消息（return）①表示从过程调用返回，返回消息是隐含的，不画出②对非过程调用，返回表示被调用的对象向调用者返回一个值。

例：在图 4.2 从订单生成送货单中显示了3个返回消息。

从Product类的实例返回给OrderItem类实例的PeddeleryId (供应商户ID)就是对3.getPeddeleryId()消息调用的回应。

而当aOrder完成了dispatch( )之后，将向dispatchForm返回summary信息。

⑶异步消息（发送消息send）：发送者通过消息把信号传递给接受者，然后继续自己的活动，不等待接收者返回消息或控制。

比较：调用是同步机制，就是说对象A调用对象B时，A发送完消息后会等待B执行完所调用的方法之后在继续执行；而异步消息是对象A给对象B发送了一个信号，那么A在发送完信号后，就会继续执行，不会等待。

例子：Windows中“点击鼠标左键”就是一个典型的信号。

当Windows进入资源不足状态时，你通过点击鼠标左键来关闭一个窗口，也许不会马上响应，而你仍然可以继续操作鼠标，等过一会，可能这个窗口就关闭了。

在UML中，消息用箭头表示，箭头的类型表示了消息的类型。

常用符号：表4-1 Rose2003中消息的类型符号⑷[predecessor][guard-condition][sequence-expression][return-value:=]message-name([argument-list])表4-2 消息的语法格式4、对象的创建和销毁创建对象（构造函数实现）意味着该对象生命线的开始。

如果对象位于时序图的顶部，说明在交互开始之前该对象已经存在了。

如果对象是在交互的过程中创建的，那么它应当位于图的中间部分。

对象在创建消息发生之后才能存在，对象的生命线也是在创建消息之后才存在的创建对象的两种表示方法：销毁对象（析构函数实现）在目标对象的生命线重终点放一个X（大叉），该点通常是对删除或取消消息的回应。

4.2.2顺序编号（消息编号）整个消息的传递过程形成了一个完整的序列，因此通过在每个消息的前面加上一个用冒号隔开的顺序号来表示其顺序（不是标准的UML编号方法）。

除了无层次的顺序编号之外，还可以采用嵌套方案（标准的UML编号方法）。

消息的编号可以有两种：一种是无层次编号，它简单直观；另一种是嵌套的编号，它更易于表示消息的包含或说嵌套关系。

如在消息1中，1.1是嵌套在消息1中的第一个消息，它在消息1.2之前，消息1.2是嵌套在消息1中的第二个消息，依次类推。

但不管使用什么样的方法来标识，都必须确保消息标号的唯一性。

无层次编号嵌套编号4.2.3 循环与分支表示循环行为和条件行为不是顺序图的长项，尤其是在UML1.X版本中表示这种语义很困难，如果需要表示这种控制结构，采用活动图会容易的多。

不过在UML2.0中引入了交互片段（Interaction Frame），能够有效解决上述问题。

图4.2 从订单生成送货单中利用了交互片段，将业务逻辑表述的更加清晰。

交互片段中包含了一部分的顺序图，而且还可以将交互片段中的顺序图分成几个区域。

每个交互片段都有一个操作符，而每个区域都有一个监护条件,其表示法如下图所示：下面我们主要介绍一下最常用的如何使用交互片段表示循环和分支。

（1）分支。

当顺序图中的交互是否执行取决于某个特定条件的时候，就需要用到分支。

可以表示分支的操作符有两个：支持多条件的Alt 和支持单条件的opt.在图：交互片段表示法中使用的是一个alt 的使用实例，它说明如果PeddeleryId (供应商户ID)不存在，则执行虚线（区域分割线）上面的交互；如果PeddeleryId (供应商户ID)存在则执行虚线下面的交互，也就是Else 的交互。

如果要表示多个条件分支，则可以用“区域分割线”分解出多个区域，并为每个区域设置一个监护条件。

在图4.2的例子中，实际上要表示的逻辑是“如果PeddeleryId 不存在就先创建它，然后添加；否则直接添加，因此也可以使用单条件的opt 操作符表示。

（2）循环。

在交互片段中表示循环的操作符是Loop ，它说明该片段可以执行多次。

而具体的次数由循环次数范围和监护条件表达式来说明。

在我们这个例中，没有通过循环次数范围来说明循环的次数，而只是采用了监护条件。

它的意思是对每一个OrderItem 都执行一遍该业务逻辑。

当然，也可以显示的指出循环次数，如：Loop(1,n)：表示for i=1;i<=n;i++.Loop(5)：表示执行5次图：交互片段表示法（3）我们说了交互片段是UML 2.0中新增加的特性，因此在采用UML1.x的建模工具时无法完成上述模型，这时只能借助UML中的循环标记和监护条件（警戒条件）来表示。

循环标记是在消息名前附带一个“*”号，这些标记在UML 2.0的顺序图中不再采用，但在UML 2.0的协作图中仍然保留。

4.3 建立顺序图的步骤①设置交互的语境，不管它是系统、子系统、操作、类、还是用例或协作脚本。

②通过识别对象在交互中扮演的角色，设置交互的场景。