UML状态图的并行与合并状态处理方法
基于UML状态图和Qt状态机框架的IEC104规约的分析与实现
第43卷第15期电力系统保护与控制V ol.43 No.15 2015年8月1日Power System Protection and Control Aug. 1, 2015 基于UML状态图和Qt状态机框架的IEC104规约的分析与实现余 存，黄利军，黄浩然，申艳红，张 睿，崔晓优，贾帅峰(许继电气直流输电系统公司，河南 许昌 461000)摘要：为了提高软件的可维护性和可扩展性，降低规约开发的复杂度，基于统一建模语言(UML)的状态图理论对IEC 60870-5-104规约主站端进行了分析。
抽象定义了动作、事件和状态，利用UML状态图分层和并发特性设计了规约逻辑状态图，并使用Qt的自动机框架进行了软件实现。
结果表明，设计出的状态图层次结构分明，逻辑关系清晰，各功能模块间相互独立，而且降低了耦合度，编程实现简单明了，体现了这种方法的优越性，对其他复杂通信规约的开发也具有一定的参考价值。
关键词：IEC 60870-5-104；统一建模语言UML；状态图；有限状态机；QtAnalysis and implementation of IEC 104 based onUML statechart and Qt state machine frameworkYU Cun, HUANG Lijun, HUANG Haoran, SHEN Yanhong, ZHANG Rui, CUI Xiaoyou, JIA Shuaifeng(XJ HVDC Electric Power Transmission Company, Xuchang 461000, China)Abstract: In order to improve maintainability and expansibility of software, reduce the complexity of protocol development, based on the statechart theory of Unified Modeling Language (UML), this paper analyzes the master side of IEC 60870-5-104, abstracts and defines actions, events and states; designs the statecharts of protocol logic based on the hierarchy and parallel characteristics and implements the software using Qt state machine framework. The results show that the hierarchy structure of statecharts is distinct, the logic is clear, every function model is independent of each other, and the coupling is reduced; programming implementation using Qt state machine framework is easy, showing it is a good solution. This kind of analysis and implementation method has also good reference value to the development of other complex communication protocol.Key words: IEC 60870-5-104; Unified Modeling Language; statechart;finite-state machine; Qt中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2015)15-0118-080 引言IEC60870-5-104[1]规约是IEC60870-5-101 远动通信规约的以太网实现方式，与IEC101规约相比，增加了防止报文丢失及异步确认机制使数据传输更加可靠和高效，因此不仅在厂站与调度系统的通信中使用，也应用于变电站监控系统、智能辅助系统、EMS系统和铁路系统装置通信中[2-6]。
UML状态图的画法
转移类型：简单转移、自转移、自动转移、复合转移等。
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事件
事件（event是指某个时刻发生的事情 事件中最常见的是：
信号事件（signal event）:从一个对象到另一个对象 的明确的单向信息流动。
购入项目 在店内
entry/ 令store = theStore本店)
弃置项目
租出项目 归还项目
已租出
租出项目
正常 entry/ 令store = null空值) 已出租do/ 每天检查到期时间
超过到期日子
过期 entry/ 通知会员
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3.4.2 顺序子状态
顺序子状态：子状态是一个一个顺序转移的不是并发存在 的
源状态
目标状态1
源状态1
目标状态2
源状态2
目标状态
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3.4.4 并发子状态—同步
在并发状态图中一个子状态图中 的子状态常常需要与另一个子 状态图中的子状态的行为同步 在UML中使示（伪状态，放 在分隔子状态的虚线上。
例：建筑住宅的并发状态图。 其中有二个子状态图，分别 代表主体工程施工和水电工程 施工，它们是并行进行的。
历史状态是一个伪状态的图形标记，只能作为组合状态中 的子状态，不能在顶层状态图中使用。
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3.4.5 历史状态2
活动 停止
恢复
H
暂停
播发
中断
选择
影碟机对象工作的部分状态图
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3.5 状态图的应用
状态图为一个对象的生命周期建立模型状态图可以表示一 个对象的历史引起一个状态向另一个状态转移的事件，以 及由于状态的转移而引发的动作。
UML图详解（八）——状态机（状态图和活动图）
UML图详解（⼋）——状态机（状态图和活动图）⼀、概念状态图和活动图是状态机的两种表现形式。
利⽤状态机可以精确地描述对象的⾏为。
从对象的初始状态起，开始响应事件并执⾏某些动作，这些事件引起状态的转换；对象在新状态下⼜开始响应事件和执⾏动作，如此连续进⾏直到终结状态。
⼆、状态图状态图（State Diagram）=状态（State）+迁移（Transition）⼀个状态图描述⼀个状态机。
状态图表现从⼀个状态到另⼀个状态的控制流。
<1>状态图的语法1>除了状态中的初始状态（实⼼圆）和终⽌状态（⽜眼形状），其它状态⽤⼀个圆⾓矩形表⽰转换表⽰状态间可能的路径，⽤箭头表⽰事件/动作写在由它们触发引起的转换上<2>状态2>状态⼀般是给定类对象中的⼀组属性值，在其所在的上下⽂中应该唯⼀，但可以匿名。
在对系统建模时，我们可以只关⼼那些明显影响对象⾏为的属性以及由他们表达的对象状态，⽽不⽤理睬那些于对象⾏为⽆关的状态。
表⽰⽅式：状态由⼀个带圆⾓的矩形表⽰。
应⽤标签标⽰状态的内部活动。
语法：标签/活动表达式UML提供的标签：1. entry：当进⼊⼀个状态的时候被⾃动触发，该活动在状态中其它任何活动之前被⾃动触发。
2. do：当状态处于激活时执⾏do活动，do活动在进⼊活动之后执⾏，并且⼀直运⾏到它本⾝完成为⽌。
3. exit：当离开⼀个状态的时候被⾃动触发，该活动在该状态结束之前、所有其它活动都完成后被触发。
状态可以嵌套状态图，此时状态称为组成状态，否则为简单状态。
⼊⼝事件表⽰⼀个⼊⼝的动作序列，它在进⼊状态时执⾏。
⼊⼝事件的动作是原⼦的，并且先于⼈和内部活动或转换。
出⼝事件表⽰⼀个出⼝的动作序列，它在退出状态时执⾏。
出⼝事件也是原⼦的，它跟在所有的内部活动之后，但是先于所有的出⼝转换。
1. 简单状态（Simple State）2. 复合状态（Composite State）复合状态可以有多组状态图，每组⽤虚线分割开来。
UML中的状态图绘制指南和使用技巧
UML中的状态图绘制指南和使用技巧UML（Unified Modeling Language）是一种用于软件系统建模的标准化语言，它提供了一套丰富的图形符号和规范，方便开发人员进行系统设计和分析。
在UML中，状态图是一种常用的建模工具，用于描述对象在不同状态之间的转换和行为。
本文将为您介绍UML中的状态图绘制指南和使用技巧。
1. 状态图的基本概念在绘制状态图之前，我们首先需要了解状态图的基本概念。
在UML中，状态图由状态（State）、转换（Transition）、事件（Event）和动作（Action）等元素构成。
状态是指对象所处的特定情况或条件，它可以是一个简单的状态，也可以是一个复杂的状态集合。
状态之间通过转换来连接，转换表示对象在不同状态之间的切换。
转换可以由事件触发，事件是导致状态转换的原因或条件。
转换发生时，可以执行相应的动作。
2. 绘制状态图的步骤在绘制状态图时，我们可以按照以下步骤进行：（1）确定对象：首先确定需要建模的对象，这可以是一个系统、一个组件或者一个类等。
（2）确定状态：根据对象的特性和需求，确定对象的状态。
状态应该具有明确的含义和可辨识性。
（3）确定事件和转换：确定导致状态转换的事件，并将其与相应的转换关联起来。
事件可以是外部的，也可以是内部的。
（4）确定动作：对于每个状态转换，确定需要执行的动作。
动作可以是简单的操作，也可以是复杂的行为。
（5）绘制状态图：根据以上确定的元素，使用UML提供的符号和规范进行绘制。
状态图应该清晰明了，易于理解和沟通。
3. 使用技巧在绘制状态图时，我们可以采用一些技巧来提高建模效果和可读性。
（1）合理使用分区：状态图可以使用分区来组织和分组状态，提高可读性。
可以根据功能、角色或者其他特性进行分区。
（2）使用注释和说明：在状态图中，可以使用注释和说明来解释状态、转换和动作的含义和目的。
这有助于其他人理解和使用状态图。
（3）避免过多细节：状态图应该关注对象的状态和转换，而不是过多的细节。
UML活动图的并发操作与线程处理技巧
UML活动图的并发操作与线程处理技巧在软件开发过程中，为了提高系统的性能和响应速度，往往需要使用并发操作来处理多个任务。
而UML活动图是一种常用的建模工具，可以用来描述系统中的并发操作。
本文将探讨UML活动图的并发操作与线程处理技巧。
一、并发操作的概念与应用并发操作指的是在同一时间段内执行多个任务的能力。
在软件开发中，常见的并发操作包括多线程处理、异步任务和并行计算等。
通过并发操作，可以提高系统的吞吐量、响应速度和资源利用率。
在UML活动图中，可以使用多个分支和合并节点来表示并发操作。
分支节点表示任务的开始，合并节点表示任务的结束。
通过连接线将分支节点和合并节点连接起来，可以形成并发路径。
在并发路径上，可以同时执行多个任务。
二、UML活动图的并发操作示例下面以一个简单的购物系统为例，来说明UML活动图中的并发操作。
假设购物系统包含两个并发任务：选择商品和结算。
首先，我们可以使用一个初始节点表示购物系统的开始。
然后，使用一个分支节点来表示并发任务的开始。
在分支节点之后，可以使用两个活动节点来表示选择商品和结算这两个任务。
在选择商品和结算任务之后，分别可以使用两个合并节点来表示任务的结束。
最后，使用一个结束节点来表示购物系统的结束。
通过连接线将初始节点、分支节点、活动节点、合并节点和结束节点连接起来，就可以形成一个完整的UML活动图。
在这个图中，选择商品和结算这两个任务可以并发执行，提高了系统的效率。
三、线程处理技巧在实际的软件开发中，线程处理是实现并发操作的常用方法。
下面介绍几个线程处理的技巧。
1. 线程同步：在多线程环境下，为了避免数据竞争和资源冲突，需要使用线程同步技术。
常见的线程同步技术包括互斥锁、条件变量和信号量等。
2. 线程通信：在多线程环境下，不同线程之间需要进行通信，以实现数据的共享和协同处理。
常见的线程通信技术包括管道、消息队列和共享内存等。
3. 线程池：在多线程环境下，频繁地创建和销毁线程会带来较大的开销。
UML活动图的并行与合并技巧解析
UML活动图的并行与合并技巧解析UML（Unified Modeling Language）是一种用于软件开发的建模语言，其中的活动图（Activity Diagram）被广泛应用于描述系统的行为。
活动图可以帮助开发人员更好地理解和设计系统的流程，其中的并行与合并技巧是活动图中的重要组成部分。
一、并行技巧在活动图中，通过并行技巧可以描述多个活动同时进行的情况。
并行技巧可以提高系统的并发性和效率，下面将介绍几种常见的并行技巧。
1. 分支（Fork）分支是指在活动图中将一个活动分成多个并行的子活动。
分支可以用来表示系统在某个节点上的选择，不同的选择会导致系统进入不同的子活动。
分支通常使用菱形图标表示，并且从菱形图标中延伸出多条并行的箭头，每条箭头代表一个子活动。
2. 并行（Parallel）并行是指在活动图中多个活动可以同时进行。
并行通常使用矩形图标表示，矩形图标中的活动可以同时进行，而不需要等待其他活动的完成。
并行可以提高系统的效率，但需要注意协调不同活动之间的数据和资源共享。
3. 同步（Join）同步是指在活动图中多个并行的活动在某个节点上汇合为一个活动。
同步通常使用菱形图标表示，多个并行的箭头从不同的活动指向同一个菱形图标，表示这些活动在同一个节点上汇合。
同步可以用来表示多个活动的结果需要合并为一个结果的情况。
二、合并技巧合并是指在活动图中将多个活动合并为一个活动的技巧。
合并可以用于简化活动图的结构和流程，下面将介绍几种常见的合并技巧。
1. 合并（Merge）合并是指在活动图中将多个并行的活动合并为一个活动。
合并通常使用矩形图标表示，矩形图标中的活动是多个并行活动的结果，表示这些活动已经完成并合并为一个结果。
合并可以用来表示多个并行活动的结果需要合并为一个结果的情况。
2. 汇总（Join）汇总是指在活动图中将多个活动的结果汇总为一个结果。
汇总通常使用矩形图标表示，矩形图标中的活动是多个活动的结果，表示这些活动的结果已经汇总为一个结果。
UML顺序图的并发与同步消息处理指南
UML顺序图的并发与同步消息处理指南在软件开发过程中，UML（统一建模语言）顺序图是一种常用的工具，用于描述系统中对象之间的交互。
其中，并发与同步消息处理是顺序图中一个重要的方面。
本文将为读者提供一份UML顺序图的并发与同步消息处理指南，帮助开发人员更好地理解和应用这一概念。
1. 并发消息处理在现代软件系统中，并发性是不可避免的。
当多个对象同时执行任务时，它们可能需要相互协调和通信。
在UML顺序图中，可以使用并发消息处理来表示这种情况。
并发消息处理的关键是使用多个垂直虚线表示不同的对象，并使用实线箭头表示消息的传递。
这样可以清晰地展示不同对象之间的交互。
同时，可以使用标记来表示消息的类型，如同步消息、异步消息和返回消息。
2. 同步消息处理在某些情况下，对象之间的交互需要同步进行，即一个对象必须等待另一个对象的响应才能继续执行。
在UML顺序图中，可以使用同步消息处理来表示这种情况。
同步消息处理使用实线箭头表示消息的传递，并使用垂直虚线表示对象的活动。
当一个对象发送同步消息给另一个对象时，发送者将暂停执行并等待接收者的响应。
只有当接收者发送返回消息后，发送者才能继续执行。
3. 并发与同步消息处理的应用并发与同步消息处理在实际的软件开发中有广泛的应用。
例如，在多线程编程中，不同线程之间需要进行协调和通信。
使用UML顺序图可以清晰地表示线程之间的交互。
另一个例子是分布式系统中的消息传递。
当不同的节点之间需要进行通信时，可以使用UML顺序图来描述消息的传递和对象之间的交互。
4. 并发与同步消息处理的注意事项在使用并发与同步消息处理时，开发人员需要注意以下几点：首先，确保消息的顺序和时序正确。
在顺序图中，消息的顺序和时序是非常重要的。
开发人员应该仔细考虑消息的发送和接收顺序，以确保系统的正确性。
其次，避免死锁和竞态条件。
并发性带来了一些潜在的问题，如死锁和竞态条件。
开发人员应该设计合适的同步机制，以避免这些问题的发生。
UML状态图的状态迁移与约束条件的复杂情况的处理技巧与经验积累
UML状态图的状态迁移与约束条件的复杂情况的处理技巧与经验积累在软件开发中，UML（Unified Modeling Language）状态图是一种重要的建模工具，用于描述系统中对象的状态以及状态之间的转换关系。
它可以帮助开发者更好地理解系统的行为，并在设计和实现过程中提供指导。
然而，当涉及到状态迁移与约束条件的复杂情况时，开发者可能会面临一些挑战。
本文将探讨处理这些复杂情况的技巧与经验积累。
首先，当状态图中存在多个状态迁移路径时，开发者需要注意路径之间的优先级关系。
在某些情况下，系统可能存在多个满足条件的迁移路径，但只有一个路径应该被执行。
这时，可以通过为每个路径设置优先级来解决冲突。
优先级较高的路径将覆盖较低优先级的路径，确保系统按照预期的方式进行状态转换。
其次，约束条件在状态迁移中起着重要的作用。
约束条件可以限制状态迁移的条件，确保系统在满足一定条件时才能进行状态转换。
然而，当约束条件变得复杂时，开发者可能会陷入困境。
在这种情况下，一种常见的做法是将复杂的约束条件拆分为多个简单的条件，并使用逻辑运算符（如AND、OR、NOT）来组合这些条件。
这样可以提高可读性和可维护性，并且使约束条件的处理更加灵活。
此外，当状态图中存在多个对象时，状态迁移与约束条件的复杂情况可能会进一步增加。
在这种情况下，开发者需要考虑不同对象之间的交互和依赖关系。
一种常见的做法是使用协作图或序列图来描述对象之间的消息传递和相互作用。
这些图可以帮助开发者更好地理解对象之间的关系，并在状态迁移和约束条件的处理中提供指导。
此外，对于一些特殊情况，开发者可能需要使用扩展机制来处理状态迁移与约束条件的复杂情况。
UML提供了一些扩展机制，如使用活动图来描述状态迁移的具体行为，或使用状态机图来描述状态迁移的顺序和条件。
这些扩展机制可以帮助开发者更好地处理复杂情况，并提供更详细和准确的建模。
最后，经验积累在处理复杂情况时起着重要的作用。
UML状态图的状态迁移与约束条件的复杂情况处理技巧
UML状态图的状态迁移与约束条件的复杂情况处理技巧UML（Unified Modeling Language）状态图是一种常用的建模工具，用于描述对象或系统在其生命周期中的各种状态以及这些状态之间的转换关系。
在实际应用中，状态迁移和约束条件的处理往往会变得复杂，需要一些技巧来处理这些情况。
1. 状态迁移的复杂情况在状态图中，状态迁移表示对象或系统从一个状态转换到另一个状态的过程。
有时候，状态迁移可能会有多个条件或多个路径，这就增加了处理的复杂性。
首先，我们可以使用分支结构来处理多个条件的情况。
分支结构可以根据不同的条件选择不同的状态迁移路径。
例如，一个订单系统中，当订单状态为“待支付”时，可以有两个分支，一个是用户选择在线支付，另一个是用户选择货到付款。
根据用户的选择，订单状态会分别转移到“支付中”或“待发货”状态。
其次，我们可以使用合并结构来处理多个路径的情况。
合并结构可以将多个状态迁移路径合并为一个路径。
例如，在一个电梯控制系统中，当电梯在不同的楼层停下时，可以有多个状态迁移路径，例如从“上升中”到“停止”或从“下降中”到“停止”。
使用合并结构可以将这些路径合并为一个路径，表示电梯停止的状态。
2. 约束条件的复杂情况处理在状态图中，约束条件用于限制状态迁移的发生。
有时候，约束条件可能会很复杂，需要一些技巧来处理。
首先，我们可以使用守卫条件来处理复杂的约束条件。
守卫条件是一种与状态迁移关联的布尔条件，只有当守卫条件为真时，状态迁移才能发生。
例如，在一个银行系统中，当用户账户余额低于一定金额时，不允许进行取款操作。
可以使用守卫条件来限制状态迁移的发生，只有当用户账户余额大于等于一定金额时，才能进行取款操作。
其次，我们可以使用分支结构来处理多个约束条件的情况。
分支结构可以根据不同的条件选择不同的状态迁移路径。
例如，在一个购物系统中，当用户点击“下单”按钮时，需要满足多个约束条件，例如库存是否充足、用户是否登录等。
UML(六)状态机状态图
AM will keep each application’s state:
CREATED
/ Termination
Application has these stable states: Created Initialized
INITIALIZED ACTIVATED
/ Termination
Activated Focused
个状态机建模，如：对象的创建、撤销
➢ 建模准则：
建模具有复杂行为并依赖于状态的对象而不是建模跟状态无关的对象 如电话对于按下某个按钮的反应，依赖于手机当前的状态
在过程控制、设备控制、协议处理和通信领域等，通常有许多的依赖于 状态的对象。
5
1. 基本概念
➢ 使用交互图建模共同工作的 对象群体的 行为
转移/迁移（transition): 是两个状态之间的一种关系。它指明对象 在某个状态中执行一定的动作，并当特定事件发生或特定的条件满足 时进入下一个状态。
1. 基本概念
➢ UML 状态的的图形表示 圆角 的矩形 初态、终态 转态迁移：带箭头的线
➢ 迁移的文字标记的格式如下：
触发事件[触发条件]/变迁动作 迁移的文字标记的三个部分以及文字标记本身都是可以省略的
➢ 课本p257, 图25-2,
该机器被设计成能分析与语法相匹配的字符流： ‘<‘ string ‘>’ string ’;’ (Note: <标记串> 消息体;)
代码生成
➢ class MessageParser {
public boolean put(char c) { switch (state) { case Waiting: if (c == '<') { state = GettingToken; token = new StringBuffer(); body = new StringBuffer(); } break; case GettingToken : if (c == '>') state = GettingBody; else token.append(c); break; case GettingBody : 。。。
UML状态图的状态迁移与约束条件的复杂情况的处理技巧与经验积累的进一步总结与高级应用问题的解决
UML状态图的状态迁移与约束条件的复杂情况的处理技巧与经验积累的进一步总结与高级应用问题的解决UML（Unified Modeling Language）状态图是一种用于描述系统或对象在其生命周期中所经历的状态和状态之间的转换的图形化表示方法。
在软件开发过程中，状态图被广泛应用于需求分析、系统设计以及系统测试等方面。
然而，当面对复杂的状态迁移和约束条件时，开发人员常常面临着一系列挑战。
本文将探讨一些处理这些复杂情况的技巧和经验，并介绍一些高级应用问题的解决方法。
在状态图中，状态被表示为一个圆角矩形，状态之间的转换则通过箭头表示。
每个箭头上都可以附加一个触发条件，用于描述状态转换发生的条件。
在面对复杂的状态迁移和约束条件时，我们需要采取一些技巧来简化和优化状态图的设计。
首先，我们可以使用分层的状态图来处理复杂的状态迁移。
通过将状态图分为多个层次，每个层次描述系统或对象的不同方面，可以更好地组织和管理状态迁移。
例如，我们可以将系统的基本状态和常见的状态转换放在第一层，而将特殊情况和复杂的状态转换放在更高层次。
这样，我们可以提高状态图的可读性和可维护性。
其次，我们可以使用并行状态来处理复杂的状态迁移。
并行状态是指系统或对象处于多个状态之间的情况。
在状态图中，我们可以使用并行线来表示并行状态。
通过使用并行状态，我们可以更好地描述系统或对象的并发行为，并处理复杂的状态转换。
同时，我们还可以使用条件和约束来限制并行状态的转换，以确保系统的正确性和一致性。
此外，我们还可以使用子状态图来处理复杂的状态迁移。
子状态图是指将一个状态分解为更小的状态图，以便更好地描述状态之间的转换。
通过使用子状态图，我们可以将复杂的状态迁移分解为多个简单的状态迁移，从而提高状态图的可读性和可维护性。
同时，我们还可以使用条件和约束来限制子状态图的转换，以确保系统的正确性和一致性。
除了处理复杂的状态迁移，我们还需要处理复杂的约束条件。
约束条件是指限制系统或对象状态转换的条件。
UML序列图的消息组合与消息链接技巧
UML序列图的消息组合与消息链接技巧UML（Unified Modeling Language）序列图是一种常用的软件设计工具，用于展示对象之间的交互和通信过程。
在序列图中，消息的组合和链接是非常重要的，它们能够清晰地展示对象之间的交互流程和消息传递方式。
本文将探讨UML序列图中的消息组合与消息链接技巧。
1. 消息组合技巧在UML序列图中，消息的组合方式可以通过箭头的形状和方向来表示。
常见的消息组合技巧有以下几种：1.1 同步消息同步消息表示对象之间的同步通信，即发送消息的对象等待接收消息的对象完成相关操作后才能继续执行。
在序列图中，同步消息通常用实心箭头表示，箭头的方向从发送消息的对象指向接收消息的对象。
1.2 异步消息异步消息表示对象之间的异步通信，即发送消息的对象不需要等待接收消息的对象完成相关操作就可以继续执行。
在序列图中，异步消息通常用空心箭头表示，箭头的方向从发送消息的对象指向接收消息的对象。
1.3 返回消息返回消息表示接收消息的对象向发送消息的对象返回结果或响应。
在序列图中，返回消息通常用虚线箭头表示，箭头的方向从接收消息的对象指向发送消息的对象。
1.4 自身消息自身消息表示对象自身的内部操作或状态改变。
在序列图中，自身消息通常用箭头从对象指向自己，并标注消息的描述。
2. 消息链接技巧在UML序列图中，消息的链接方式可以通过箭头的连线和顺序来表示。
常见的消息链接技巧有以下几种：2.1 顺序链接顺序链接表示消息的顺序执行，即后一个消息在前一个消息执行完成后才能执行。
在序列图中，顺序链接通常用直线连接两个消息。
2.2 并行链接并行链接表示消息的并行执行，即两个或多个消息可以同时执行。
在序列图中，并行链接通常用平行的虚线连接两个或多个消息。
2.3 条件链接条件链接表示消息的执行受到某个条件的限制，只有满足条件时才能执行。
在序列图中，条件链接通常用带有条件标签的虚线连接消息。
2.4 循环链接循环链接表示消息的循环执行，即消息会重复执行一定的次数或满足某个条件时才会停止执行。
UML状态图在并行环境的应用研究
（．Ｃｏｌｇ ｆ ｍｐ ｔｒ Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ｉｅｓｔ ｆ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ０ ０ １ ｌ ｅｏ ｅ Ｃｏ ｕｅ， ａ ｇ ｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｏ ｃ ｎ ｌｇ ， ｙ Ｔ ａ ｇ ｈ ｕ５ ９ ，Ｃｈｎ ； １ ０ ｉａ
计算 机 工程 与设 计 Ｃ ｍ ｕ ｒ ｎｉ ｅ ｎ ｄ ｅ ｇ ２ １， ｏ ３２，Ｎｏ． ｏ ｐｔ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ ｎ Ｄ ｓ ｎ ｅ ｎ ｉ ａ ｉ ０１Ｖ１ ３
．
９ ４５
Ｕ ＭＬ状态图在并行环境的应用研究
邓建 波 张 立 臣 ， 徐 碧 红 ，
（． 东工业大学 计算机 学院，广 东 广州 ５０９ ；２ 吉首 大学 数学与计算机科学学院，湖南 吉首 ４６０） １广 １００ ． １００
摘 要 ： 准 ＵＭＬｕ ｉｅ ｍｏ ｅｌ ｇａｅ￥ 态 图中缺乏 对并行 环境 精确 的动 态语 义 ， 标 （ｎｆ ｄ ｄ ｌ ｎ ｕｇ）＊ ｉ ａ ． 不利于对 其所描 述 的并行 环境进行 形 式 化 分析 、 证 和确 认 ，而 Ｃ Ｐ 通 信序 列进 程） 言具有 严格 的数 学 定义 和分 析方 法 ， 用于验 证模 型 的正确 性 。针对 此特 验 Ｓ（ 语 可 点 ， 出 了结合 Ｃ Ｐ的 Ｕ 提 Ｓ ＭＬ状 态 图的形式语 义 ， 同时给 出在并行 环境 下 Ｕ ＭＬ状 态 图的合 并 方法 。 根据 形式语 义对 Ｕ ＭＬ状 态 图在 并行 环境 中应 用 的正确性 （ 型检验 ） 模 进行 分析 ，通过操 作 系统进程 调度在 并行环境 下运行 实例 的结果表 明 了该 形式语
ｐ ｒ ｌ ｌ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｓ ａｙ ｅ ． ｉ ａ ｌ ｅ ｃ ｕ ａ ｙｏ ｔ ｉ ｆ ｒ ｅ ｎ ｔｃ ｉ ｅ ｐ ｒ ｔ ｇｓ ｓｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｃ ｅ ｕ ｉ ｇｕ ｄ ｒ ｈ ａ ａ ｌｌ ａ ａ ｌ ｖ ｒ ｎ ｎ ｌ ｚ ｄ Ｆ ｎ ｌ ｔ ｃ ｒ ｃ ｆ ｈ ｓ ｍ ｓ ｍａ ｉ ｓ ａ ｈ ｅ ａ ｉ ｔ ｍ ｒ ｃ ｓ ｈ ｄ ｌ ｎ ｅ ｅｐ ｌ ｅｅ ｉａ ｎ ｙｈ ａ ｏ ｖ ｔ ｏ ｎ ｙ ｓ ｎ ｔ ｒ ｅ
UML活动图的并发与同步建模技巧
UML活动图的并发与同步建模技巧UML（Unified Modeling Language）是一种用于软件系统建模的标准化语言，其中活动图是一种用于描述系统行为的图形化表示方法。
在活动图中，我们可以使用并发与同步建模技巧来描述系统中的并发执行和同步操作。
本文将介绍一些常用的技巧，帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、并发建模技巧并发是指系统中多个操作或活动在同一时间段内同时进行。
在活动图中，我们可以使用以下技巧来建模并发操作：1. 使用分支节点（Decision Node）：分支节点用于表示系统在某个点上的决策，可以将流程分为不同的路径。
当多个分支节点同时存在时，可以表示并发操作的发生。
2. 使用合并节点（Merge Node）：合并节点用于将多个流程路径合并为一个。
当多个合并节点同时存在时，可以表示并发操作的结束。
3. 使用分叉节点（Fork Node）：分叉节点用于将流程分为多个并行的路径。
当多个分叉节点同时存在时，可以表示多个并发操作的开始。
4. 使用汇聚节点（Join Node）：汇聚节点用于将多个并行路径合并为一个。
当多个汇聚节点同时存在时，可以表示多个并发操作的结束。
通过使用这些节点，我们可以清晰地表示系统中的并发操作，更好地理解系统的行为。
二、同步建模技巧同步是指系统中多个操作或活动在某个点上需要相互等待，以保持一致性和正确性。
在活动图中，我们可以使用以下技巧来建模同步操作：1. 使用控制流（Control Flow）：控制流用于描述活动之间的顺序关系。
当多个活动之间存在控制流时，可以表示活动之间的同步关系。
2. 使用对象流（Object Flow）：对象流用于描述活动之间的数据传递关系。
当多个活动之间存在对象流时，可以表示活动之间的同步关系。
3. 使用信号（Signal）：信号用于表示系统中的事件或通知。
当多个活动等待同一个信号时，可以表示活动之间的同步关系。
通过使用这些技巧，我们可以清晰地表示系统中的同步操作，更好地理解系统的行为。
UML状态图的同步与异步状态转换技巧
UML状态图的同步与异步状态转换技巧UML（统一建模语言）是一种用于软件开发过程中的图形化建模语言，其中的状态图是一种常用的建模工具。
状态图可以用于描述对象在不同状态之间的转换和行为。
在状态图中，同步和异步状态转换是两种常见的转换方式。
本文将探讨UML状态图中的同步和异步状态转换技巧，并介绍如何在实际应用中灵活运用。
一、同步状态转换同步状态转换是指在状态转换发生时，必须等待当前状态的所有活动完成后才能进行下一步的状态转换。
这种方式适用于需要按照确定的顺序执行的状态转换。
在状态图中，同步状态转换可以通过箭头连接状态之间的转换路径来表示。
例如，考虑一个简单的订单处理系统。
在订单状态图中，可以定义多个状态，如“新订单”、“待处理”、“已发货”和“已完成”。
当订单状态从“新订单”转换到“待处理”时，系统需要等待相关的处理流程完成，如库存检查、支付确认等。
只有当这些活动全部完成后，订单状态才能继续转换到下一个状态。
这种同步状态转换可以确保订单处理的顺序和正确性。
二、异步状态转换异步状态转换是指在状态转换发生时，不需要等待当前状态的所有活动完成，可以立即进行下一步的状态转换。
这种方式适用于需要并发执行的状态转换。
在状态图中，异步状态转换可以通过在状态之间的转换路径上添加触发事件来表示。
继续以订单处理系统为例，假设在“待处理”状态下，系统可以同时进行库存检查和支付确认两个活动。
当这两个活动完成后，订单状态可以同时转换到“已发货”和“已完成”两个状态。
这种异步状态转换可以提高系统的并发处理能力，缩短订单处理的时间。
三、同步与异步状态转换的选择在实际应用中，选择使用同步还是异步状态转换取决于系统的需求和设计目标。
同步状态转换适用于需要按照确定顺序执行的状态转换，可以确保系统的可靠性和正确性。
异步状态转换适用于需要并发执行的状态转换，可以提高系统的并发处理能力和效率。
在进行状态转换时，还需要考虑状态之间的约束和条件。
ch08 UML状态图
五．组合状态 在一个复杂的状态中可以细化为多个子状态的合成。该复杂 状态称为组合状态。如下图所示。
收录机状态图
六．并发子状态 在一个状态中可能多个并发的子状态。如下图所示的订货对 象状态图。
七、学习如何建模状态图 建模状态图需要执行以下步骤： 1）标识出需要进一步建模的实体。 2）标识出每一个实体的开始状态和结束状态。 3）确定与每一个实体相关的事件。 4）从起始状态开始创建状态图。 5）如果必要则创建组合状态。
送货处理状态图
2．转移 转移用来显示从一个状态到另一个状态的处理流。转移使用从 一个状态到另一个状态的开放箭头来标记，如下图所示。
下面的示例演示了银行帐户中的转移及其有效状态，如下图所示。
3．决策点 决策点在建模状态图时提供了方便，因为它通过在中心位置分 组转移到各自的方向，从而提高了状态图的可视性，如下图所示。
3．确定与每一个实体相关的事件 事件用来最终完成实体的功能。要想确定实体的事件，需要知 道事件的任务。对于Grade对象，它的任务是保存分数。进一步了 解事件的任务之后，就可以确定Grade对象的事件包括接受数据、 成功地保存数据和不成功地保存数据。 有了这些事件之后，就可以为Grade对象创建这些事件的状态 列表，如下所示： Ready用于数据加载时。 Persisting用于数据保存时。 Saved用于数据已经保存后。 Error 用于数据由于出错而未成功保存时。
4．从开始状态开始创建状态图 利用上述的信息，我们就可以创建一个简单的状态图来描述 Grade对象的不同状态，以及触发状态改变的事件，如下图所示。
5．如果必要则指定合成状态 创建状态图的第一步工作完成之后，可以检查一下是否需要通 过创建合成状态来进一步修饰某些状态。 在本例中，我们认为Persisting状态过于笼统，因此可以为其提 供子状态，其中包括Load、Update和Save，或者只包括Insert，如下 图所示。
UML中的状态图实践案例
UML中的状态图实践案例UML（Unified Modeling Language）是一种通用的建模语言，广泛应用于软件开发过程中的需求分析和设计阶段。
其中，状态图是一种重要的建模工具，用于描述对象在不同状态之间的转换和行为。
在本文中，我们将通过一个实践案例来探讨UML中状态图的应用。
案例背景：假设我们正在开发一个在线购物系统，该系统允许用户浏览商品、添加商品到购物车并进行结算。
为了更好地理解系统的行为和状态转换，我们将使用UML状态图来建模该系统。
状态图的基本元素：在开始建模之前，我们首先需要了解状态图的基本元素。
一个状态图通常包含以下几个要素：1. 状态（State）：表示对象所处的状态，可以是一个具体的状态，如“未登录”、“已登录”等，也可以是一个抽象的状态，如“购物中”、“结算中”等。
2. 转换（Transition）：表示状态之间的转换，即对象从一个状态转换到另一个状态的过程。
转换可以由外部事件触发，也可以由对象自身的行为触发。
3. 事件（Event）：触发状态转换的外部事件，例如用户点击“登录”按钮、添加商品到购物车等。
4. 动作（Action）：在状态转换过程中执行的操作，例如登录验证、添加商品到购物车等。
案例建模：在我们的购物系统中，可以定义以下几个状态：未登录、已登录、购物中、结算中、已完成。
接下来，我们将根据系统的功能和行为来建立状态图。
首先，我们定义一个初始状态为“未登录”。
在该状态下，用户可以进行登录操作，触发“登录”事件。
一旦用户成功登录，系统将执行登录验证操作，并将状态转换为“已登录”。
在“已登录”状态下，用户可以进行浏览商品、添加商品到购物车等操作。
这些操作将触发相应的事件，并执行相应的动作。
例如，当用户点击“添加到购物车”按钮时，系统将执行添加商品到购物车的操作，并将状态转换为“购物中”。
在“购物中”状态下，用户可以继续浏览商品、添加或删除购物车中的商品。
当用户点击“结算”按钮时，系统将执行结算操作，并将状态转换为“结算中”。
UML学习复习状态图
2. 并发子状态
有时组合状态有两个或者多个并发的子 状态机，此时称组成状态的子状态为并 发子状态。
顺序子状态与并发子状态的区别在于后 者在同一层次给出两个或多个顺序子状 态，对象处于同一层次中来自每个并发 子状态的一个时序状态中。
说明：
组合状态中也有初始状态和终结状态。
从源状态可以转移到组合状态本身，也 可以直接转移到组合状态中的子状态。
如果一个内部转换带有动作，动作也要 被执行，但是由于没有状态改变发生， 因此不需要执行入口和出口动作。
内部转换和自转换不同，虽然两者都不 改变状态本身，但是自转换会激发入口 动作和出口动作的执行，而内部转换却 不会。
3.4 入口动作与出口动作
入口动作和出口动作表示进入或退出这 个状态所要执行的动作。
监护条件与修改事件的区别：
监护条件只是在引起转换的触发器事件触 发时和事件接收者对事件进行处理时被赋 值一次。
修改事件则可以被多次赋值直到条件为真， 多次赋值满足条件后转换也会被激发。
4.7 时间事件
时间事件代表时间的流逝。 时间事件既可以被指定为绝对形式（天
数），也可以被指定为相对形式（从某 一指定事件发生开始所经历的时间）。 时间事件可以描述一个通知信息，自进 入状态以来某个时间期限已到，时间事 件就会激发状态的转换
状态图
1 状态机 2 状态图 3 状态 4 事件 5 转换 6 状态图建模技术 7 实例——图书馆管理系统的状态图
1 状态机
状态机是展示状态与状态转换的图，包含了一 个类的对象在其生命期间所有状态的序列以及 对象对接受到的事件所产生的反应。
利用状态机可以精确地描述对象的行为。 UML用状态机对软件系统的动态特征建模。 组成：
说明：
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UML状态图的并行与合并状态处理方法
UML（Unified Modeling Language）是一种用于软件系统建模的标准化语言，
其中的状态图是描述系统行为的重要工具。
在状态图中，状态表示系统在特定时间点的行为，而状态之间的转换则表示系统在不同时间点的行为变化。
而对于复杂系统来说，往往需要处理并行和合并的状态，以更准确地描述系统的行为。
本文将探讨UML状态图中并行和合并状态的处理方法。
并行状态是指系统中同时存在的多个状态，这些状态可以独立地进行转换。
在
状态图中，可以使用水平的虚线将并行状态进行分隔，以表示这些状态的并行执行。
例如，假设有一个电梯系统，其中包括等待乘客、开门、关门和运行等状态。
这些状态可以并行执行，因为在电梯运行时，乘客可以等待、开门和关门这些操作同时进行。
在状态图中，可以使用并行状态来表示这种并行执行的情况。
在处理并行状态时，可以使用分支（fork）和合并（join）来控制状态的转换。
分支表示系统在某个状态下可以同时转换到多个状态，而合并则表示系统在多个状态同时到达某个状态时进行合并。
在状态图中，分支通常用一条垂直的虚线表示，合并则用一条水平的虚线表示。
例如，假设在电梯系统中，当电梯到达某个楼层时，可以同时进行开门和关门这两个操作。
在状态图中，可以使用分支来表示这个并行状态，即从运行状态分支出两条虚线，分别指向开门状态和关门状态。
而当开门和关门这两个操作都完成后，系统则进入合并状态，即将开门和关门状态合并为一个状态。
除了分支和合并外，还可以使用同步（synchronization）来处理并行状态。
同
步表示系统在多个状态同时到达某个状态时，需要等待所有状态都到达后才能进行下一步的转换。
在状态图中，同步通常用一条斜线表示。
例如，在电梯系统中，当电梯到达某个楼层时，需要等待开门和关门这两个操作都完成后才能进入下一步的运行状态。
在状态图中，可以使用同步来表示这个并行状态，即从开门和关门状态分别出发，通过同步线汇合到运行状态。
除了并行状态的处理方法外，合并状态也是UML状态图中的重要概念。
合并
状态表示系统在多个状态同时到达某个状态时进行合并，以便进行下一步的转换。
在状态图中，合并状态通常用一条水平的虚线表示。
例如，在电梯系统中，当开门和关门这两个操作都完成后，系统会进入合并状态，即将开门和关门状态合并为一个状态，然后进行下一步的运行状态。
总结来说，UML状态图中的并行与合并状态处理方法包括分支、合并和同步。
分支表示系统在某个状态下可以同时转换到多个状态，合并表示系统在多个状态同时到达某个状态时进行合并，同步表示系统在多个状态同时到达某个状态时需要等待所有状态都到达后才能进行下一步的转换。
这些方法可以帮助我们更准确地描述系统的行为，特别是对于复杂系统而言，能够更好地理解系统的并行和合并状态。
在使用UML状态图进行系统建模时，我们可以根据实际需求选择适合的方法来处
理并行和合并状态，以便更好地分析和设计系统的行为。