第10章UML状态机图

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第10章 状 态 机 图
状态机图描述从一种状态迁移 到另一种状态的控制流程，常 用来对系统的动态特征进行建 模。在大多数情况下，它用来 对反应型对象(外部事件触发对 象，对象接收到事件后产生响 应)的行为建模。
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10.1 什么是状态机图
状态机图描述对象在整 个生命周期内，在外部 事件的作用下，从一种 状态迁移到另一种状态 的关系图。利用状态图 可以精确地描述对象在 生命周期内的行为特征。 状态图的节点是状态(包 括初始状态和终止状态)， 关系是迁移。如图10-1 所示便是一个典型的状 态机图。
(1) (2) (3) 0或多个事件。 0或多个监护条件。 0或多个动作。
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10.2.2 迁移的表示
图10-7所示为烧水器的 状态图。我们用该图说明 迁移的三要素。
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10.2.2 迁移的表示
1．源状态
2．目标状态
3．事件
1) 2) 3) 4) 调用事件 信号事件 改变事件 时间事件
4．监护条件
5．动作
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10.4.4 子状态机间的异步通信
在很多情况下，并发子状态机之间可能需要异步通信。为了实 现异步通信，我们采用的策略是：一个子状态机设置某个属性 值，在另一个子状态机中，在某个迁移的监护条件中使用该属 性值。 在图10-23中，订单处理状态包含了两个并发的子状态机：第 一个子状态机包含两个状态，即接收支付和已支付；第二个子 状态机也包含两个状态，即配货和发货。
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10.4.2 复合状态
复合状态是指状态本身包含 一个或者多个子状态机的状 态。复合状态中包含的多个 子状态之间的关系有两种： 一种是并发关系，另一种是 互斥关系。
如果子状态是并发关系，则 称子状态为并发子状态；如 果子状态是互斥关系，则称 子状态为顺序子状态。
1．顺序子状态
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10.4.2 复合状态
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10.3 迁移的分类
迁移表示当一个外部事件作用于对象，在监护 条件得到满足时，对象在源状态下执行一系列 的动作后，转向目标状态。迁移ຫໍສະໝຸດ Baidu入的状态称 为活动状态，迁移离开的状态变为非活动状态。
迁移通常分为外部迁移(用实线箭头表示)、内 部迁移(在状态的第二栏中表示，格式是：事件 名/动作名)、自动迁移(不需要监护条件下，离 开原先状态，然后又回到原先状态)和复合迁移 4种。
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10.4.5 建立状态机图的步骤
绘制状态机图的一般步骤如下。
(1) 寻找主要的状态。 (2) 寻找外部事件，以便确定状态 之间的迁移。 (3) 详细描述每个状态和迁移。 (4) 把简单状态图迁移为复合状态 图。
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10.5 状态机图应用
1．对对象的生命 周期建模 2．对反应型对象 建模
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2．并发子状态
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10.4.2 复合状态
3．复合状态表示法
1) 将子状态机嵌入圆角矩形中 2) 将复合图标嵌入圆角矩形中
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10.4.3 历史状态
当状态机通过迁移从某种状态转入复合状态时，被嵌套的子状态 机一般要从子状态机的初始状态开始执行，除非转到特定的子状 态。 但是在有些情况下，当离开一个复合状态，重新又进入复合状态 时，并不希望从复合包含的子状态机的初始状态开始执行，而是 希望直接进入上次离开复合状态时的最后一个活动子状态，此时 需要用一个包含字母“H”的小圆圈表示最后一个活动子状态，称 为历史状态。 下面考虑一个MP3播放器对象的状态图，如图10-22所示。
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10.2.2 迁移的表示
迁移是指对象在事件的作用下，当监护条件为 真时执行一定的动作。迁移分四种类型(外部迁 移、内部迁移、自动迁移和复合迁移)。下面主 要介绍外部迁移的表示法。
外部迁移用带箭头的直线表示，箭尾连接源状 态(转出的状态)，箭头连接目标状态(转入的状 态)。每个迁移可能包含三个要素：
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10.3.4 复合迁移
复合迁移由简单迁移组成，它通过分支判定， 把多个简单迁移组合在一起，如图10-17所示。
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10.4 状态的分类
状态机图中的状 态分为简单状态和 复合状态两种。
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10.4.1 简单状态
简单状态是指不包含子状态的状态，但简单状 态可以具有内部迁移、入口动作和出口动作等。 如图10-18所示的便是某销售POS机的工作流程： 当客户到收银台后，收银员逐一输入用户购买 的商品，输入完之后，计算出总金额，然后等 待用户付款，确定支付成功之后，完成收银， 等待下一个客户。
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10.3.1 外部迁移
外部迁移是一种改变对象状态的迁移。外部迁 移用从源状态到目标状态的箭头表示。如图1015所示即描述了火车上卫生间的简单状态迁移， 该卫生间存在3个状态，包含5个外部迁移。
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10.3.2 内部迁移
内部迁移是指状态不变的情况下，事件引发的动作。 内部迁移自始至终都不离开源状态，所以不会产生入 口动作和出口动作。因此，当对象处于某个状态进行 一些动作时，可以把这些动作看成是内部迁移。 在图10-16中，当处在登录口令状态(Enter Password) 时，以下的两个动作都不会改变当前的状态。
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10.2 状态图的表示
一个状态图包含的元 素有初始状态、终止状 态、状态、迁移和分支， 下面分别描述元素的语 义和表示方法。
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10.2.1 状态的表示
1．初始状态 2．终止状态 3．状态
(1) (2) (3) (4) (5) 状态名称 entry/action exit/action do/activity event/action(argument)
6．活动 7．理解简单状态图
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10.2.3 分支的表示
对象在外部事件的作用下，根据监护条件的不同值， 转向不同的目标状态，即对象的状态根据监护条件的 取值而发生分支。分支用空心小菱形表示，如图10-13 所示。
根据监护条件的真假可以触发不同的分支迁移。如图 10-14所示，对象处于状态1时，当某个事件作用于对 象，这时就要计算监护条件，当条件满足时(true)，对 象的状态变为状态2；当条件不满足时(false)，对象状 态变为状态3。
10.6 小
结
本章介绍了状态的概念和 UML表示法，然后引入状态 机的概念，并通过例子逐一 说明简单状态机图、复合状 态的状态机图的概念。
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10.7 习
题
1．对象的状态的语义是什么？对象的状态和对 象的属性有什么区别？
2．状态机与状态图有什么区别？
3．状态机图由哪5个部分组成？
4．举例说明迁移的类型和表示方法。
(1) 用户设置密码时，当前状态不会发生改变，可以把 这一动作建模为内部迁移：set/reset password。 (2) 显示帮助时，当前状态也不会改变，可以把这一动 作建模为内部迁移：help/show help。
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10.3.3 自动迁移
自动迁移是指在没有事件 触发的情况下，当监护条件 为真时执行某些动作。它是 离开某个状态后重新进入原 先的状态，激发状态的入口 动作和出口动作的执行。
5．举例说明：简单状态、顺序子状态、互斥子 状态、历史状态的表示法和应用。