软件建模技术 课件 任务5 使用状态机图实现系统动态行为分析

任务5

使用状态机图实现系统

动态行为分析

内容导图掌握状态机图在UML中的定义、作用和应用范围。掌握状态机图的基本组成元素。掌握状态机图的建模方法。能够根据系统的需求规格说明书，绘制出符合UML规范的状态机图。能够通过分析状态机图，理解系统的动态行为和工作流程。培养严谨的逻辑思维与问题分析能力，能够更加系统地分析和理解复杂系统的动态行为。培养良好的规范意识和专业素养，能绘制符合UML规范的状态机图。

通过前面章节的学习，我们完成了智慧校园系统的需求建模，得出了系统的用例图和活动图。通过这两类图我们可以了解系统的业务处理过程，但对业务处理过程的处理状态间的转换了解仍不够，这不利于设计人员对系统业务的进一步理解，而状态机图能从对象的动态行为角度去描述系统的业务活动。请运用本节所学知识，完成如下任务：1.抽象出智慧校园系统用户登录的主要状态；2.分析智慧校园系统用户登录过程的主要事件；3.绘制智慧校园系统用户登录的状态机图。状态机图概述01状态机图概述状态机图是一种展示状态机的图，在UML1.x中称为状态图。状态机是一种行为，用于描述一个对象在其生命周期中的各种状态及状态的转换。状态机图用于对系统的动态方面建模。动态方面是指系统体系结构中任一对象按事件排序的行为，这些对象可以是类、接口、构件和节点。活动图强调对有多个对象参与的活动过程建模，而状态机图更强调对单个反应型对象建模。系统寝室报修维修单状态机图

通过寝室报修维修单状态机图我们可以了解到，报修维修单整个过程包含“未提交”、“已提交，待派单”、已派单，待处理”、“维修中”、“已删除”、“已完成”等6个状态。在最开始的“未提交”状态下，当用户执行删除维修单操作，则进入“已删除”状态；当用户执行提交维修单操作，则进入“已提交，待派单”状态。接下来，分派维修单，则进入“已派单，待处理”状态；接收维修单后，进入“维修中”状态；当维修单处理完毕，

最后进入“已完成”状态。状态机图的组成元素02状态状态（State）是指在对象的生命周期中满足某些条件、执行某些活动或等待某些事件时的条件或状况。状态机图中状态一般可以分为简单状态、初始/最终/选择状态和复合状态3种。简单状态简单状态是不包含嵌套的状态，在UML中表示为一个圆角矩形。简单状态主要组成元素有状态名称、进入/退出动作、内部转换和延迟事件。简单状态初始/最终/选择状态初始状态表示该状态机图或子状态的缺省开始位置，初始状态是用实心的圆表示。最终状态表示该状态机图或外围状态的执行已经完成，最终状态用内部含有实心圆的圆圈表示。一个状态机图中只能有一个初始状态，可以有多个最终状态。选择状态用于表示状态机图中的分支结构。初始/最终/选择状态复合状态复合状态，也被称作组合状态，是指包含有一个或多个嵌套状态机图的状态。在复合状态中，我们可以先将一部分细小的状态组合成一个状态机，把这个新的状态机作为总状态机图中的一个复合状态来呈现。复合状态又可以分为顺序复合状态和并发复合状态。顺序复合状态顺序复合状态又被称为非正交状态，是仅含一个状态机的复合状态。当顺序复合状态被激活时，只有一个子状态

（Substate）

会被激活。顺序复合状态【示例5-1】

在一个简单的咖啡机系统中，它的状态机图中包含一个顺序复合状态“冲泡”。这个顺序复合状态包含了几个子状态，如“加水”、“加热”、“冲泡”等。当用户启动咖啡机时，“冲泡”复合状态被激活，然后依次激活“加水”子状态，等待加水完成后再激活“加热”子状态，接着是“冲泡”子状态，在整个冲泡过程中，这些子状态是顺序

执行的，只有当前一个子状态完成后，才会进入下一个子状态。典型案例【示例5-1】自动咖啡机状态机图并发复合状态并发复合状态，也称正交复合状态，是包括两个或多个并发执行的子状态机的复合状态并发复合状态将复合状态分成若干个正交区域，每个区域都有一个相对独立的。并发复合状态历史状态历史状态是一个伪状态，其目的是记住从组合状态中退出时所处的子状态，当再次进入组合状态，可直接进入这个子状态，而不是再次从组合状态的初始状态开始。在状态机图中，历史状态使用图

表示。【示例5-2】

播放器中“继续播放上次未完成的列表”功能，播放器在顺序播放歌曲列表的模式下，如果用户停止了播放或者其他原因退出了播放器，重新播放后在上一次播放的节点（历史状态）

后继续顺序播放。典型案例【示例5-2】含历史状态的状态机图转换转换（Transition）是两个状态间的一种关系，表示对象将在当前状态中执行动作，并在某个特定事件发生或某个特定的条件满足时进入后继状态。当状态发生转变时，转换就被称为激活。在转换激活之前，称对象处于源状态；激活后，就称对象处于目标状态。转换由5部分组成：源状态（SourceState）、事件触发（EventTrigger）、监护条件（GuardCondition）、动作（Action）、目标状态（TargetState）。事件在状态机图中，使用事件来描述一个动作的产生，动作能够触发一个状态的转换。在UML中，事件可以分为信号事件、调用事件、变化事件、时间事件4种类型。调用事件时间事件变化事件信号事件【示例5-3】绘制全自动洗衣机工作过程的状态机图。典型案例【示例5-3】全自动洗衣机工作状态状态机图的建模技术03状态机图的建模技术使用状态机图对系统反应型对象建模时，应遵循如下策略：（1）选择状态机的语境（即建模对象），不管它是类、用例或是整个系统；（2）选择这个对象的初态和终态；（3）考虑对象可能在其中存在一段时间的条件，以决定该对象所在的稳定状态。从这个对象的高层状态开始，然后考虑它可能的子状态；（4）在对象的整个生命周期中，决定稳定状态的有意义的顺序；（5）决定可能触发从状态到状态的转换的事件。将这些事件建模为触发者，它触发从一个合法状态序列到另一个合法状态序列的转换；（6）把动作附加到这些转换上，并且附加到这些状态上；（7）考虑通过使用子状态、分支、汇合和历史状态，来简化状态机图；（8）核实所有的状态都是在事件的某种组合下可达的；（9）核实不存在死角状态，即不存在那种不能转换出来的状态；（10）通过手动或通过使用工具跟踪状态机，核对所期望的事件序列以及它们的响应。

智慧校园系统为确保系统信息安全，用户在进入系统前必须要登录系统，系统需要对用户身份进行校验。在智慧校园系统中用户校验在以下几种工作状态中转换：未登录、校验失败、校验码校验、用户名校验、用户口令校验和用户权限校验。状态之间转换的主要事件为：（1）未登录的用户通过登录功能成为系统中在线用户；（2）在输入用户信息之后，从未登录状态进入校验码校验状态；（3）在校验码校验状态中，当校验通过时转入用户名校验状态，否则转入校验失败状态；（4）在用户名校验状态中，当校验通过时将转入用户口令校验状态，否则转入校验失败状态；（5）在用户口令校验状态中，当口令校验成功时转入用户权限校验；（6）用户权限校验状态主要是对用户是否具有操作业务功能的权限进行判别；（7）校验失败状态是在显示校验失败信息之后返回未登录状态。①创建用户登录状态机图②添加开始元素③

重复步骤②，向状态机图添加任务分析中的其他状态。④根据任务分析中的描述，通过事件将不同的状态进行关联⑤重复步骤④，创建任务分析中的其他状态转换用户登录状态机图

状态机图是用于描述对象状态变化和事件触发的一种图形表示法。它不仅展示了对象在不同状态下的行为，还揭示了状态之间的转换关系。状态之间的转换需要明确的触发事件，我们在社会发展和个人成长中，每一次的进步和转变都需要具体的行动和努力，否则个人和社会也无法进步。其次，状态机