1、本章主要介紹狀態機圖、通信圖的繪本章主要介紹狀態機圖、通信圖的繪制。制。狀態機圖用于對系統進行動態建模，狀態機圖用于對系統進行動態建模，通過對類對象的生存周期建立模型來描述通過對類對象的生存周期建立模型來描述對象隨時間變化的動態行為。對象隨時間變化的動態行為。通信圖強調發送和接受消息的對象之通信圖強調發送和接受消息的對象之間的結構組織，顯示對象、對象之間的鏈間的結構組織，顯示對象、對象之間的鏈接以及對象之間的消息。接以及對象之間的消息?！窘虒W導航教學導航】知識技能知識技能目標目標（1）理解狀態機、狀態與狀態機圖的區別）理解狀態機、狀態與狀態機圖的區別（2）熟悉）熟悉UML狀態機圖的組成與描述方

2、法狀態機圖的組成與描述方法（3）熟悉）熟悉UML通信圖的構成通信圖的構成（4）學會構思狀態機圖與通信圖）學會構思狀態機圖與通信圖（5）學會在）學會在Rational Rose 2003中繪制狀態機圖與通信圖中繪制狀態機圖與通信圖（6）認識）認識UML時序圖、交互概況圖和組合結構圖時序圖、交互概況圖和組合結構圖本章重點本章重點（1）狀態機、狀態與狀態機圖的區別）狀態機、狀態與狀態機圖的區別（2）UML狀態機圖的組成狀態機圖的組成（3）UML通信圖的構成通信圖的構成（4）在）在Rational Rose 2003中繪制狀態機圖與通信圖中繪制狀態機圖與通信圖教學方法教學方法 案例教學法、分組討論法、

3、自主學習法、探究式訓練法案例教學法、分組討論法、自主學習法、探究式訓練法課時建議課時建議 6課時（含引導訓練和同步訓練）課時（含引導訓練和同步訓練）【引導訓練引導訓練】【任務任務1】創建創建Rose模型模型“06業務處理模塊業務處理模塊模型模型”【任務描述任務描述】創建一個創建一個Rose模型，將其命名為模型，將其命名為“06業務處理模塊模型業務處理模塊模型”，且保存在本章對應，且保存在本章對應的文件夾中。的文件夾中。【任務任務2】繪制圖書借出與歸還模塊的用例繪制圖書借出與歸還模塊的用例圖圖【任務描述任務描述】分析分析“圖書借出與歸還圖書借出與歸還”業務處理模業務處理模塊的功能需求、參與者和用

4、例，使用塊的功能需求、參與者和用例，使用Rational Rose 2003繪制繪制“圖書借出與歸還圖書借出與歸還”業務處理模塊的用例圖。業務處理模塊的用例圖?！救蝿杖蝿?】繪制圖書借出類的類圖繪制圖書借出類的類圖【任務描述任務描述】設計圖書管理系統業務處理模塊的設計圖書管理系統業務處理模塊的“圖書借出類圖書借出類”，且使用，且使用Rational Rose 2003繪制繪制“圖書借出類圖書借出類”的類圖。的類圖。【任務任務4】繪制圖書借出界面類的類圖繪制圖書借出界面類的類圖【任務描述任務描述】設計圖書管理系統業務處理模塊的設計圖書管理系統業務處理模塊的“圖書借出界面類圖書借出界面類”，且使用

5、，且使用Rational Rose 2003繪制繪制“圖書借出界面類圖書借出界面類”的類圖。的類圖。【任務任務5】繪制圖書借出的順序圖繪制圖書借出的順序圖【任務描述任務描述】分析圖書管理系統業務處理模塊的分析圖書管理系統業務處理模塊的“圖書借出圖書借出”所涉及的類、方法及其實現所涉及的類、方法及其實現過程，使用過程，使用Rational Rose 2003繪制圖書借繪制圖書借出的順序圖。出的順序圖。【任務任務6】繪制圖書借出的活動圖繪制圖書借出的活動圖【任務描述任務描述】分析圖書管理系統中分析圖書管理系統中“圖書借出圖書借出”的的動作狀態或活動狀態、決策以及各個狀態動作狀態或活動狀態、決策以及

6、各個狀態的轉換，使用的轉換，使用Rational Rose 2003繪制圖書繪制圖書借出的活動圖。借出的活動圖。【操作示范與知識講解操作示范與知識講解】【實例引導實例引導】固定電話的狀態機圖如圖固定電話的狀態機圖如圖6-6所示，試所示，試分析各個狀態及轉換關系。分析各個狀態及轉換關系。圖圖6-6固定電話的狀態機圖固定電話的狀態機圖【試一試試一試】我們使用電腦工作一般要經過以下幾我們使用電腦工作一般要經過以下幾個狀態：開機、電腦啟動、工作中、空閑個狀態：開機、電腦啟動、工作中、空閑和關機，繪制狀態機圖描述電腦如何從啟和關機，繪制狀態機圖描述電腦如何從啟動狀態到關機狀態，以及如何從工作狀態動狀態到

7、關機狀態，以及如何從工作狀態到空閑狀態。到空閑狀態。 【任務描述任務描述】 （1）認識）認識UML的狀態機圖、通信的狀態機圖、通信圖、時序圖、交互概況圖和組合結構圖、時序圖、交互概況圖和組合結構圖。圖。 （2）構建圖書管理系統中圖書的）構建圖書管理系統中圖書的狀態機圖。狀態機圖。 （3）構建圖書借出的通信圖。）構建圖書借出的通信圖。 【任務實施任務實施】6.1 6.1 認識認識UNLUNL的狀態機圖的狀態機圖6.2 6.2 構建圖書的狀態機圖構建圖書的狀態機圖6.3 6.3 認識認識UMLUML的通信圖的通信圖6.4 6.4 構建圖書借出的通信圖構建圖書借出的通信圖6.5 6.5 認識認識UM

8、LUML的時序圖的時序圖6.6 6.6 認識認識UMLUML的交互概況圖和組合結構圖的交互概況圖和組合結構圖狀態機圖是系統分析的一種常用工具，狀態機圖是系統分析的一種常用工具，它描述了一個對象在其生命周期內所經歷它描述了一個對象在其生命周期內所經歷的各種狀態，以及狀態之間的轉換、發生的各種狀態，以及狀態之間的轉換、發生轉換的原因、條件和轉換中所執行的活動。轉換的原因、條件和轉換中所執行的活動。狀態機圖用于指定對象的行為以及根狀態機圖用于指定對象的行為以及根據不同的當前狀態行為之間的差別。據不同的當前狀態行為之間的差別。狀態機概述狀態機概述UML用狀態機對軟件系統的動態特征用狀態機對軟件系統的動

9、態特征建模。建模。利用狀態機可以精確地描述對象的行利用狀態機可以精確地描述對象的行為：從對象的開始狀態起，開始響應事件為：從對象的開始狀態起，開始響應事件并執行某些動作，這些事件引起狀態的轉并執行某些動作，這些事件引起狀態的轉換；對象在新的狀態下又開始響應狀態和換；對象在新的狀態下又開始響應狀態和執行動作，如此連續直到終止狀態。執行動作，如此連續直到終止狀態。UML的狀態機由狀態、轉換、事件、的狀態機由狀態、轉換、事件、動作和活動組成。動作和活動組成。狀態機圖概述狀態機圖概述狀態機圖是對類所描述事件的補充說狀態機圖是對類所描述事件的補充說明，它顯示了類的所有對象可能具有的狀明，它顯示了類的所有

10、對象可能具有的狀態，以及引起狀態變化的事件。態，以及引起狀態變化的事件。狀態機圖僅用于具有下列特點的類：狀態機圖僅用于具有下列特點的類：具有若干個確定的狀態，類的行為在這些具有若干個確定的狀態，類的行為在這些狀態下會受影響且被不同的狀態改變。狀態下會受影響且被不同的狀態改變。狀態機圖的組成狀態機圖的組成UML狀態機圖的圖形元素包括：狀態、狀態機圖的圖形元素包括：狀態、轉換、開始狀態、結束狀態、事件、決策轉換、開始狀態、結束狀態、事件、決策和同步。和同步。狀態機圖的描述方法狀態機圖的描述方法狀態機圖由表示狀態的節點和表示狀狀態機圖由表示狀態的節點和表示狀態之間轉換的帶箭頭的直線組成，若干個態之間

11、轉換的帶箭頭的直線組成，若干個狀態由一條或者多條轉換箭頭連接，狀態狀態由一條或者多條轉換箭頭連接，狀態的轉換由事件觸發。的轉換由事件觸發。 （1）狀態：用一個帶圓角的矩形）狀態：用一個帶圓角的矩形表示，框內標有狀態的名稱和其他信表示，框內標有狀態的名稱和其他信息。息。 （2）轉換：用帶箭頭的直線表示，）轉換：用帶箭頭的直線表示，從出發狀態指向目標狀態。從出發狀態指向目標狀態。 （3）開始狀態：開始狀態是狀態）開始狀態：開始狀態是狀態機圖的起點，用實心圓表示。機圖的起點，用實心圓表示。 （4）結束狀態：終始狀態是狀態）結束狀態：終始狀態是狀態機圖的終點，用一個圓中套一個小實機圖的終點，用一個圓中

12、套一個小實心圓表示。心圓表示。 （5）判定：判定是狀態機圖中一）判定：判定是狀態機圖中一個特定的位置，工作流在此按條件取個特定的位置，工作流在此按條件取值發生分支，用一個空心小菱形表示。值發生分支，用一個空心小菱形表示。 （6）同步：同步定義了并發工作）同步：同步定義了并發工作流的分叉（流的分叉（Fork）與匯合（）與匯合（Join），），同步用一條粗短實線表示，分叉的示同步用一條粗短實線表示，分叉的示意圖如圖意圖如圖6-8所示，匯合的示意圖如所示，匯合的示意圖如圖圖6-9所示。所示。圖圖6-8狀態的分叉示意圖狀態的分叉示意圖 圖圖6-9狀態的匯合示意圖狀態的匯合示意圖 構思圖書的狀態機圖構思

13、圖書的狀態機圖圖書管理系統中的圖書主要有四種狀圖書管理系統中的圖書主要有四種狀態：新書進入流通狀態、待借出狀態、已態：新書進入流通狀態、待借出狀態、已借出狀態、退出流通狀態。借出狀態、退出流通狀態。繪制圖書的狀態機圖繪制圖書的狀態機圖 （1）創建狀態機圖）創建狀態機圖 （2）顯示狀態機圖）顯示狀態機圖【編輯編輯】窗口窗口和編輯工具欄和編輯工具欄 （3）添加開始狀態）添加開始狀態 （4）添加狀態）添加狀態 （5）設置狀態的屬性）設置狀態的屬性（6）添加結束狀態）添加結束狀態（7）添加狀態之間的轉換）添加狀態之間的轉換（8）添加轉換的事件）添加轉換的事件（9）完善狀態機圖）完善狀態機圖（10）保存

14、繪制的狀態機圖）保存繪制的狀態機圖順序圖主要描述系統各組成部分之間順序圖主要描述系統各組成部分之間交互的次序，用于說明系統的動態視圖。交互的次序，用于說明系統的動態視圖。通信圖則從另一個角度描述系統對象通信圖則從另一個角度描述系統對象之間的鏈接，也是用于說明系統的動態視之間的鏈接，也是用于說明系統的動態視圖。圖。通信圖的概述通信圖的概述通信圖主要用于顯示系統之間需要哪通信圖主要用于顯示系統之間需要哪些鏈接以傳遞交互的消息。些鏈接以傳遞交互的消息。從通信圖中可以很容易分辨出要發生從通信圖中可以很容易分辨出要發生交互時需要連接哪些系統對象。交互時需要連接哪些系統對象。在順序圖中，消息在系統對象之間

15、傳在順序圖中，消息在系統對象之間傳遞暗示了系統對象之間存在鏈接。遞暗示了系統對象之間存在鏈接。通信圖提供了一種直覺的方法來顯示通信圖提供了一種直覺的方法來顯示系統對象之間組成交互的事件所需要的鏈系統對象之間組成交互的事件所需要的鏈接。接。通信圖的構成通信圖的構成UML通信圖的圖形元素主要包括對通信圖的圖形元素主要包括對象、鏈接和消息流。象、鏈接和消息流。構思圖書借出的通信圖構思圖書借出的通信圖圖書借出所涉的對象主要有圖書借閱圖書借出所涉的對象主要有圖書借閱員、圖書借出界面、圖書借出類、數據庫員、圖書借出界面、圖書借出類、數據庫操作類，主要操作過程和通信路徑如下。操作類，主要操作過程和通信路徑如

16、下。 （1）圖書借閱員執行借出圖書操）圖書借閱員執行借出圖書操作，系統發送創建界面的消息，圖書作，系統發送創建界面的消息，圖書借出界面創建并顯示后，界面發送獲借出界面創建并顯示后，界面發送獲取借閱者信息的消息，然后向圖書借取借閱者信息的消息，然后向圖書借出類發送獲取借閱者信息的消息，接出類發送獲取借閱者信息的消息，接著向數據庫操作類發送從數據表提取著向數據庫操作類發送從數據表提取數據的消息。數據的消息。 數據庫操作類收到消息后，從后數據庫操作類收到消息后，從后臺數據表中提取所需的借閱者數據后臺數據表中提取所需的借閱者數據后返回到圖書借出界面。返回到圖書借出界面。 （2）界面發送獲取圖書信息的消

17、）界面發送獲取圖書信息的消息，然后向圖書借出類發送獲取圖書息，然后向圖書借出類發送獲取圖書信息的消息，接著向數據庫操作類發信息的消息，接著向數據庫操作類發送從數據表提取數據的消息。送從數據表提取數據的消息。 數據庫操作類收到消息后，從后數據庫操作類收到消息后，從后臺數據表中提取所需的圖書數據后返臺數據表中提取所需的圖書數據后返回到圖書借出界面?；氐綀D書借出界面。 （3）界面發送借出操作的消息，）界面發送借出操作的消息，然后向圖書借出類發送增加借閱記錄然后向圖書借出類發送增加借閱記錄的消息，接著向數據庫操作類發送向的消息，接著向數據庫操作類發送向數據表插入記錄的消息。數據表插入記錄的消息。 數據

18、表執行記錄插入和更新操作數據表執行記錄插入和更新操作后，返回借出成功的消息。后，返回借出成功的消息。繪制圖書借出的通信圖繪制圖書借出的通信圖 （1）建立新的通信圖）建立新的通信圖 （2）顯示通信圖的）顯示通信圖的【編輯編輯】窗口窗口和編輯工具欄和編輯工具欄 （3）添加一個類對象）添加一個類對象 （4）添加一個對與者對象）添加一個對與者對象（5）添加對象之間的通信路徑）添加對象之間的通信路徑（6）添加對象間的消息）添加對象間的消息（7）添加數據流）添加數據流（8）保存繪制的通信圖）保存繪制的通信圖順序圖著重于消息次序，而通信圖則順序圖著重于消息次序，而通信圖則集中處理系統對象之間的鏈接，但是這些

19、集中處理系統對象之間的鏈接，但是這些交互圖沒有為詳細時序信息建模。交互圖沒有為詳細時序信息建模。在時序圖中，每個消息都有與其相關在時序圖中，每個消息都有與其相關的時間信息，準確描述了何時發送消息，的時間信息，準確描述了何時發送消息，消息的接收對象會花多長時間收到該消息，消息的接收對象會花多長時間收到該消息，以及消息的接收對象需要多少時間處于某以及消息的接收對象需要多少時間處于某特定狀態等。特定狀態等。雖然在描述系統交互時，順序圖和通雖然在描述系統交互時，順序圖和通信圖非常相似，但時序圖則增加了全新的信圖非常相似，但時序圖則增加了全新的信息，且這些信息不容易在其他信息，且這些信息不容易在其他UM

20、L交互交互圖中表示。圖中表示。交互概況圖將各種不同的交互結合在交互概況圖將各種不同的交互結合在一起，形成針對系統某種特定要點的交互一起，形成針對系統某種特定要點的交互整體圖。整體圖。交互概況圖的外觀與活動圖類似，只交互概況圖的外觀與活動圖類似，只是將活動圖中的動作元素改為交互概況圖是將活動圖中的動作元素改為交互概況圖的交互關系。的交互關系。如果交互概況圖內的一個交互涉及時如果交互概況圖內的一個交互涉及時序，則使用時序圖；如果概況圖中的另一序，則使用時序圖；如果概況圖中的另一個交互可能需要關注消息次序，則可以使個交互可能需要關注消息次序，則可以使用順序圖。用順序圖。組合結構圖顯示了各對象如何創建

21、一組合結構圖顯示了各對象如何創建一張整體的圖，以及各對象之間如何協同工張整體的圖，以及各對象之間如何協同工作達成目標建模。作達成目標建模。組合結構圖為系統各部分提供視圖，組合結構圖為系統各部分提供視圖，并且形成系統模型邏輯視圖的一部分。并且形成系統模型邏輯視圖的一部分。【同步訓練同步訓練】【任務任務1】繪制圖書歸還類的類圖繪制圖書歸還類的類圖【任務描述任務描述】設計圖書管理系統業務處理模塊的設計圖書管理系統業務處理模塊的“圖書歸還類圖書歸還類”，且使用，且使用Rational Rose 2003繪制繪制“圖書歸還類圖書歸還類”的類圖。的類圖?！救蝿杖蝿?】繪制圖書歸還界面類的類圖繪制圖書歸還界面類的類圖【任務描述任務描述】設計圖書管理系統業務處理模塊的設計圖書管理系統業務處理模塊的“圖書歸還界面類圖書歸還界面類”，且使用，且使用Rational Rose 2003繪制繪制“圖書歸還界面類圖書歸還界面類”的類圖。的類圖?！救蝿杖蝿?】繪制圖書歸還的順序圖繪制圖書歸還的順序圖【任務描述任務描述】分析圖書管理系統業務處理模塊的分析圖書管理系統業務處理模塊的“圖書歸還圖書歸還”所涉及的類