标准建模语言UML及其支持环境(五)

前4期的主要内容包括:
一、标准建模语言UML概述
二、标准建模语言UML的静态建模机制
三、标准建模语言UML的动态建模机制
1. 消息
2. 状态图
3. 顺序图
4. 合作图
(接上期)
5. 活动图(Activity Diagram)

活动图的应用非常广泛,它既可用来描述操作(类的方法)的行为,也可以描述用例和对象内部的工作过程。活动图是由状态图变化而来的,它们各自用于不同的目的。活动图依据对象状态的变化来捕获动作(将要执行的工作或活动)与动作的结果。活动图中一个活动结束后将立即进入下一个活动(在状态图中状态的变迁可能需要事件的触发)。图1给出了一个活动图的例子。

活动和转移

一项操作可以描述为一系列相关的活动。活动仅有一个起始点,但可以有多个结束点。活动间的转移允许带有guard-condition、send-clause和action-expression,其语法与状态图中定义的相同。一个活动可以顺序地跟在另一个活动之后,这是简单的顺序关系。如果在活动图中使用一个菱形的判断标志,则可以表达条件关系(见图1),判断标志可以有多个输入和输出转移,但在活动的运作中仅触发其中的一个输出转移。

活动图对表示并发行为也很有用。在活动图中,使用一个称为同步条的水平粗线可以将一条转移分为多个并发执行的分支,或将多个转移合为一条转移。此时,只有输入的转移全部有效,同步条才会触发转移,进而执行后面的活动,如图2所示。

泳道
活动图告诉你发生了什么,但没有告诉你该项活动由谁来完成。在程序设计中,这意味着活动图没有描述出各个活动由哪个类来完成。泳道解决了这一问题。它将活动图的逻辑描述与顺序图、合作图的责任描述结合起来。如图2所示,泳道用矩形框来表示,属于某个泳道的活动放在该矩形框内,将对象名放在矩形框的顶部,表示泳道中的活动由该对象负责。
对象
在活动图中可以出现对象。对象可以作为活动的输入或输出,对象与活动间的输入/输出关系由虚线箭头来表示。如果仅表示对象受到某一活动的影响,则可用不带箭头的虚线来连接对象与活动,如图2所示。
信号
如图3所示,在活动图中可以表示信号的发送与接收,分别用发送和接收标志来表示。发送和接收标志也可与对象相连,用于表示消息的发送者和接收者。

6. 四种图的运用
上面对UML中用于描述系统动态行为的四个图(状态图、顺序图、合作图和活动图)做了简单地介绍。这四个图均可用于系统的动态建模,但它们各自的侧重点不同,分别用于不同的目的。下面对如何正确使用这几个图做一简单的总结,在实际的建模过程中要根据具体情况灵活运用这些建议。

首先,不要对系统中的每个类都画状态图。尽管这样做很完美,但太浪费精力,其实你可能只关心某些类的行为。正确的做法是:为帮助理解类而画它的状态图。状态图描述跨越多个用例的单个对象的行为,而不适合描述多个对象间的行为合作。为此,常将状态图与其它技术(如顺序图、合作图和活动图)组合使用。

顺序图和合作图适合描述单个用例中几个对象的行为。其中顺序图突出对象间交互的顺序,而合作图的布局方法能更清楚地表示出对象之间静态的连接关系。当行为较为简单时,顺序图和合作图是最好的选择。但当行为比变复杂时,这两个图将失去其清晰度。因此,如果想显示跨越多用例或多线程的复杂行为,可考虑使用活动图。另外,顺序图和合作图仅适合描述对象之间的合作关系,而不适合对行为进行精确定义,如果想描述跨越多个用例的单个对象的行为,应当使用状态图。

四、标准建模语言UML支持环境

标准建模语言UML定义良好、易于表达、功能强大,不仅支持面向对象的分析与设计,而且支持从需求分析开始的软件开发的全过程。但如何恰当地将这种可视化图形建模技术用于解决软件开发所面临的问题,如何研制和开发支持UML的建模过程及其支持环境,仍是目前该领域的热点问题。

目前,在基于UML的开发方法和环境方面,国际上已经进行了一些研究和实际开发工作。Rational 公司正致力于它称之为Objectory过程的研究,并试图将其原有支持OMT的工具作进一步扩充,以期支持UML建模。国内对UML支持环境的研制开发工作尚处于起步阶段。

这里从当前对软件开发过程的需求及其动向出发,提出了UML柔性软件开发过程的概念,并设计了相应的UML集成化支持环境的组成框架。
1. 过程工程的基本要点
任何语言的支持环境都是为了更好地开发计算机应用系统,而任何计算机应用系统又都是为一定的企事业的目标服务的。因此计算机应用系统及其支持环境的研制与开发,必须在企事业过程工程理论的指导下进行。下面根据我们近十年来从事过程工程理论研究与正反两方面的实际经验,扼要介绍过程工程理论和过程工程环境的基本要点。
(1) 任何企事业都可以也都应该从过程、资源、机构、行为和信息等五方面来描述。其中过程是指该企事业所进行的活动及其活动间的关系,它有一个包含规划、设计、建造和应用等四个阶段呈螺旋特征的生命周期。刻划一个企事业模型,首先必须研究这五个方面模型的定量描述技术及其相互关系的约束理论,并研究其描述技术及约束理论在四个不同阶段中的演变情况,建立系统动力学模型,为采用模拟技术解决上述五个方面模型的综合集成与整体优化奠定理论基础。
(2) 任何企事业中的过程都可划分为纵向过程与横向过程两类。纵向过程是以产品工程技术为核心的逐步发展的硬技术群,横向过程是以产品和过程的管理技术为主体的服务于纵向过程的软技术群。因此要刻划一个企事业过程,还必须研究纵向过程与横向过程的定性模型与定量度量技术,研究这两类过程的相互关系,以建立产品开发和管理过程相结合的集成化综合模型,为采用模拟技术研究硬技术群与软技术群的相互之间的量化关系奠定理论基础。
(3) 在瞬息万变的信息化社会中,由于客观环境(系统的外部参数)和主观实体(系统的内部结构及状态)均具有动态的性质,系统模型的结构、状态及其计算机支持环境也应随之而变化。为此,要研究面向对象技术在过程工程中的应用技术,把软件工程、过程工程和企事业工程结合起来,为建立自适应的过程工程支持环境奠定理论基础。我们不妨把软件工程、过程工程、企事业工程三者结合起来进行综合考察的工程技术称之为聚合工程,把自适应的计算机支持环境称之为柔性信息系统。

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