UML之時序圖的示例分析

這篇文章主要介紹了UML之時序圖的示例分析，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

圖的目的 
序 列圖主要用于按照交互發生的一系列順序，顯示對象之間的這些交互。很象類圖，開發者一般認為序列圖只對他們有意義。然而，一個組織的業務人員會發現，序列 圖顯示不同的業務對象如何交互，對于交流當前業務如何進行很有用。除記錄組織的當前事件外，一個業務級的序列圖能被當作一個需求文件使用，為實現一個未來 系統傳遞需求。在項目的需求階段，分析師能通過提供一個更加正式層次的表達，把用例帶入下一層次。那種情況下，用例常常被細化為一個或者更多的序列圖。

組織的技術人員能發現，序列圖在記錄一個未來系統的行為應該如何表現中，非常有用。在設計階段，架構師和開發者能使用圖，挖掘出系統對象間的交互，這樣充實整個系統設計。

序列圖的主要用途之一，是把用例表達的需求，轉化為進一步、更加正式層次的精細表達。用例常常被 細化為一個或者更多的序列圖。序列圖除了在設計新系統方面的用途外，它們還能用來記錄一個存在系統（稱它為“遺產”）的對象現在如何交互。當把這個系統移 交給另一個人或組織時，這個文檔很有用。

符號 
既 然這是我基于 UML 2的 UML 圖系列文章的第一篇，我們需要首先討論對 UML 2 圖符號的一個補充，即一個叫做框架的符號元件。在 UML 2中，框架元件用于作為許多其他的圖元件的一個基礎，但是大多數人第一次接觸框架元件的情況，是作為圖的圖形化邊界。當為圖提供圖形化邊界時，一個框架元 件為圖的標簽提供一致的位置。在 UML 圖中框架元件是可選擇的；就如你能在圖 1 和 2 中見到的，圖的標簽被放在左上角，在我將調用框架的“namebox”中，一種卷角長方形，而且實際的 UML 圖在較大的封閉長方形內部定義。

圖 1: 空的 UML 2 框架元件

除了提供一個圖形化邊框之外，用于圖中的框架元件也有描述交互的重要的功能, 例如序列圖。在序列圖上一個序列接收和發送消息（又稱交互），能通過連接消息和框架元件邊界，建立模型（如圖 2 所見到）。這將會在后面“超越基礎”的段落中被更詳細地介紹。

圖 2: 一個接收和發送消息的序列圖

注意在圖 2 中，對于序列圖，圖的標簽由文字“sd”開始。當使用一個框架元件封閉一個圖時，圖的標簽需要按照以下的格式:

圖類型 圖名稱

UML 規范給圖類型提供特定的文本值。（舉例來說，sd代表序列圖，activity代表活動圖，use case代表用例圖）。

基礎 
序 列圖的主要目的是定義事件序列，產生一些希望的輸出。重點不是消息本身，而是消息產生的順序；不過，大多數序列圖會表示一個系統的對象之間傳遞的什么消 息，以及它們發生的順序。圖按照水平和垂直的維度傳遞信息：垂直維度從上而下表示消息/調用發生的時間序列，而且水平維度從左到右表示消息發送到的對象實 例。

生命線 
當畫一個序列圖的時候，放置生命線符號元件，橫跨圖的頂部。生命線表示序列中，建模的角色或對象實例。 1 生命線畫作一個方格，一條虛線從上而下，通過底部邊界的中心（圖 3）。生命線名字放置在方格里。

圖 3: 用于一個實體名為freshman的生命線的Student類的一個例子

UML 的生命線命名標準按照如下格式:

實體名 : 類名

在如圖3所示的例子中，生命線表示類Student的實體，它的實體名稱是freshman。這 里注意一點，生命線名稱帶下劃線。當使用下劃線時，意味著序列圖中的生命線代表一個類的特定實體，不是特定種類的實體（例如，角色）。在將來的一篇文章 中，我們將會了解結構化建模。現在，僅僅評述序列圖，可能包含角色（例如買方 和賣方 ），而不需要敘述誰扮演那些角色（例如Bill 和Fred ）。這準許不同語境的圖重復使用。簡單拖放，序列圖的實例名稱有下劃線，而角色名稱沒有。

圖 3 中我們生命線例子是一個命名的對象，但是不是所有的生命線都代表命名的對象。相反的，一個生命線能用來表現一個匿名的或未命名的實體。當在一個序列圖上， 為一個未命名的實例建模時，生命線的名字采用和一個命名實例相同的模式；但是生命線名字的位置留下空白，而不是提供一個例圖名字。再次參考圖 3，如果生命線正在表現Student類的一個匿名例圖，生命線會是: “Student”。同時, 因為序列圖在項目設計階段中使用，有一個未指定的對象是完全合法: 舉例來說，“freshman”。

消息 
為了可讀性，序列圖的第一個消息總是從頂端開始，并且一般位于圖的左邊。然后繼發的消息加入圖中，稍微比前面的消息低些。

為了顯示一個對象（例如，生命線）傳遞一個消息給另外一個對象，你畫一條線指向接收對象，包括一 個實心箭頭（如果是一個同步調用操作）或一個棍形箭頭（如果是一個異步訊號）。消息/方法名字放置在帶箭頭的線上面。正在被傳遞給接收對象的消息，表示接 收對象的類實現的一個操作/方法。在圖 4 的例子中，analyst對象調用ReportingSystem 類的一個實例的系統對象。analyst對象在調用系統對象的 getAvailableReports 方法。系統對象然后調用secSystem 對象上的、包括參數userId的getSecurityClearance 方法，secSystem的類的類型是 SecuritySystem。 2

圖 4: 一個在對象之間傳遞消息的實例

除了僅僅顯示序列圖上的消息調用外，圖 4 中的圖還包括返回消息。這些返回消息是可選擇的；一個返回消息畫作一個帶開放箭頭的虛線，向后指向來源的生命線，在這條虛線上面，你放置操作的返回值。在 圖 4 中，當 getSecurityClearance 方法被調用時，secSystem 對象返回 userClearance 給系統對象。當 getAvailableReports 方法被調用時，系統對象返回 availableReports。

此外，返回消息是序列圖的一個可選擇部分。返回消息的使用依賴建模的具體/抽象程度。如果需要較好的具體化，返回消息是有用的；否則，主動消息就足夠了。我個人喜歡，無論什么時候返回一個值，都包括一個返回消息，因為我發現額外的細節使一個序列圖變得更容易閱讀。

當序列圖建模時，有時候，一個對象將會需要傳遞一個消息給它本身。一個對象何時稱它本身？一個純 化論者會爭辯一個對象應該永不傳遞一個消息給它本身。然而，為傳遞一個消息給它本身的對象建模，在一些情境中可能是有用的。舉例來說，圖 5 是圖 4 的一個改良版本。 圖 5 版本顯示調用它的 determineAvailableReports 方法的系統對象。通過表示系統傳遞消息“determineAvailableReports”給它本身，模型把注意力集中到過程的事實上，而不是系統對 象。

為了要畫一個調用本身的對象，如你平時所作的，畫一條消息，但是不是連接它到另外的一個對象，而是你把消息連接回對象本身。

圖 5: 系統對象調用它的 determineAvailableReports 方法

圖 5 中的消息實例顯示同步消息；然而，在序列圖中，你也能為異步消息建模。一個異步消息和一個同步的畫法類似，但是消息畫的線帶一個棍形矛頭，如圖 6 所示。

圖 6: 表示傳遞到實體2的異步消息的序列圖片段

約束 
當 為對象的交互建模時，有時候，必須滿足一個條件，消息才會傳遞給對象。約束在 UML 圖各處中，用于控制流。在這里，我將會討論UML 1.x 及UML 2.0兩者的約束。在 UML 1.x 中，一個約束只可能被分配到一個單一消息。UML 1.x中，為了在一個序列圖上畫一個約束，你把約束元件放在約束的消息線上，消息名字之前。圖 7 顯示序列圖的一個片段，消息addStudent 方法上有一個約束。

圖 7:UML 1.x 序列圖的一個片段，其中addStudent 消息有一個約束

在圖 7 中，約束是文本“[ pastDueBalance=0]”。通過這個消息上的約束，如果應收帳系統返回一個零點的逾期平衡，addStudent 消息才將會被傳遞。約束的符號很簡單；格式是:

[Boolean Test]

舉例來說，

[pastDueBalance = 0]

組合碎片(變體方案，選擇項，和循環) 
然 而，在大多數的序列圖中，UML 1.x“in-line”約束不足以處理一個建模序列的必需邏輯。這個功能缺失是 UML 1.x 的一個問題。UML 2 已經通過去掉“in-line”約束，增加一個叫做組合碎片的符號元件，解決了這一個問題。一個組合碎片用來把一套消息組合在一起，在一個序列圖中顯示條 件分支。UML 2 規范指明了組合碎片的 11 種交互類型。十一種中的三種將會在“基礎”段落中介紹，另外兩種類型將會在“超越基礎”中介紹，而那剩余的六種我將會留在另一篇文章中介紹。（嗨，這是一 篇文章而不是一本書。我希望你在一天中看完這部分！）

變體 
變體用來指明在兩個或更多的消息序列之間的、互斥的選擇。 3 變體支持經典的“if then else”邏輯的建模（舉例來說，如果 我買三個，然后 我得到 我購買的20% 折扣；否則 我得到我購買的 10% 折扣）。

就如你將會在圖 8 中注意到的，一個變體的組合碎片元件使用框架來畫。單詞“alt”放置在框架的namebox里。然后較大的長方形分為 UML 2 所稱的操作元。 4 操作元被虛線分開。每個操作元有一個約束進行測試，而這個約束被放置在生命線頂端的操作元的左上部。 5 如果操作元的約束等于“true”，然后那個操作元是要執行的操作元。

圖 8：包含變體組合碎片的一個序列圖片段

圖 8作為一個變體的組合碎片如何閱讀的例子，顯示序列從頂部開始，即bank對象獲取支票金額和帳戶結余。此時，序列圖中的變體組合碎片接管。因為約束 “[balance >= amount]”，如果余額超過或等于金額，然后順序進行bank對象傳遞 addDebitTransaction 和 storePhotoOfCheck 消息給account對象。然而，如果余額不是超過或等于金額，然后順序的過程就是bank傳遞addInsuffientFundFee 和 noteReturnedCheck 消息給account對象，returnCheck 消息給它自身。因為“else”約束，當余額不大于或者等于金額時，第二個序列被調用。在變體的組合碎片中，不需要“else”約束；而如果一個操作元， 在它上面沒有一個明確的約束，那么將假定“else”約束。

變體的組合碎片沒被限制在簡單的“if then else”驗證。可能需要大量的變體路徑。 如果需要較多的變體方案，你一定要做的全部工作就是把一個操作元加入有序列約束和消息的長方形中。

選擇項 
選擇項組合碎片用來為序列建模，這些序列給予一個特定條件，將會發生的；或者，序列不發生。一個選擇項用來為簡單的“if then”表達式建模。（例如，如果架上的圈餅少于五個，那么另外做兩打圈餅）。

選擇項組合碎片符號與變體組合碎片類似，除了它只有一個操作元并且永不能有“else”約束以外 （它就是如此，沒有理由）。要畫選擇項組合，你畫一個框架。文字“opt”是被放置在框架的 namebox 里的文本，在框架的內容區，選擇項的約束被放置在生命線頂端上的左上角。 然后選擇項的消息序列被放在框架的內容區的其余位置內。這些元件如圖 9 所示。

圖 9：包括選擇項組合碎片的一個序列圖片段

閱讀選擇項組合碎片很容易。圖 9 是圖 7 的序列圖片段的再加工，但是這次它使用一個選擇項組合碎片，因為如果Student的逾期平衡等于0，需要傳遞更多的消息。按照圖 9 的序列圖，如果Student的逾期平衡等于零，然后傳遞addStudent，getCostOfClass和chargeForClass消息Ｈ綣鸖 tudent的逾期平衡不等于零，那么在選擇項組合碎片中，序列不傳遞任何一個消息。

例子圖 9的序列圖片段包括一個選擇項約束；然而，約束不是一個必需的元件。在高層次、抽象的序列圖中，你可能不想敘述選擇項的條件。你可能只是想要指出片段是可選擇的。

循環 
有時候你將會需要為一個重復的序列建模。在 UML 2 中，為一個重復的序列建模已經改良，附加了循環組合碎片。

循環組合碎片表面非常類似選擇項組合碎片。你畫一個框架，在框架的 namebox 中放置文本“loop”。在框架的內容區中，一個生命線的頂部，循環約束 6被 放置在左上角。然后循環的消息序列被放在框架內容區的其余部分中。在一個循環中，除了標準的布爾測試外，一個約束能測試二個特定的條件式。特定的約束條件 式是寫作“minint = [the number]”（例如，“minint = 1”）的最小循環次數，和寫作“maxint = [the number]”（例如，“maxint = 5”）的最大循環次數。通過最小循環檢驗，循環必須運行至少指定次數，而循環執行次數不能達到約束指定的最大循環次數。

圖 10：循環組合碎片的一個序列圖例子 （單擊放大）

在圖 10 中顯示的循環運行，直到 reportsEnu 對象的 hasAnotherReport 消息返回false。如果循環序列應該運行，這個序列圖的循環使用一個布爾測試確認。為了閱讀這個圖，你和平常一樣，從頂部開始。當你到達循環組合碎片， 做一個測試，看看值 hasAnotherReport 是否等于true。如果 hasAnotherReport 值等于true，于是序列進入循環片斷。然后你能和正常情況一樣，在序列圖中跟蹤循環的消息。

超越基礎

我已經介紹了序列圖的基礎，應該使你可以為將會在系統中通常發生的大部份交互建模。下面段落將會介紹用于序列圖的比較高階的符號元件。

引用另外一個序列圖 
當做序列圖的時候，開發者愛在他們的序列圖中，重用存在的序列圖。 7 在 UML 2 中開始，引進“交互進行”元件。追加交互進行的可以說是 UML 2 交互建模中的最重要的創新。交互進行增加了功能，把原始的序列圖組織成為復雜的序列圖。由于這些，你能組合（重用）較簡單的序列，生成比較復雜的序列。這 意味你能把完整的、可能比較復雜的序列，抽象為一個單一的概念單位。

一個交互進行元件使用一個框架繪制。文字“ref”放置在框架的 namebox 中，引用的序列圖名字放置在框架的內容區里，連同序列圖的任何參數一起。引用序列圖的名字符號如下模式:

序列圖名[(參數)] [: 返回值]

兩個例子:

1.  Retrieve Borrower Credit Report(ssn) : borrowerCreditReport

或者

2.  Process Credit Card(name, number, expirationDate, amount : 100)

在例子 1 中，語法調用叫做Retrieve Borrower Credit Report的序列圖，傳遞給它參數 ssn。序列Retreive Borrower Credit Report返回變量 borrowerCreditReport 。

在實例 2 中，語法調用叫做Process Credit Card的序列圖，傳遞給它參數name，number，expiration date，和 amount。然而，在例子 2 中，amount參數將會是值100。因為例子2沒有返回值標簽，序列不返回值（假設，建模的序列不需要返回值）。

圖 11: 一個引用兩個不同序列圖的序列圖

圖 11 顯示一個序列圖，它引用了序列圖“Balance Lookup”和“Debit Account”。序列從左上角開始，客戶傳遞一個消息給teller對象。teller對象傳遞一個消息給 theirBank 對象。那時，調用Balance Lookup序列圖，而 accountNumber作為一個參數傳遞。Balance Lookup序列圖返回balance變量。然后檢驗選擇項組合碎片的約束條件，確認余額大于金額變量。在余額比金額更大的情況下，調用Debit Account序列圖，給它傳遞參數accountNumber 和amount。在那個序列完成后，withdrawCash 消息為客戶返回cash。

重要的是，注意在圖 11 中，theirBank 的生命線被交互進行Balance Lookup隱藏了。因為交互進行隱藏生命線，意味著theirBank 生命線在“Balance Lookup”序列圖中被引用。除了隱藏交互進行的生命線之外，UML 2 也指明，生命線在它自己的“Balance Lookup”序列中，一定有相同的 theirBank 。

有時候，你為一個序列圖建模，其中交互進行會重疊沒有 在交互進行中引用的生命線。在那種情況下，生命線和正常的生命線一樣顯示，不會被重疊的交互進行隱藏。

在圖 11 中，序列引用“Balance Lookup”序列圖。“Balance Lookup”序列圖在圖 12 中顯示。因為例子序列有參數和一個返回值，它的標簽 —— 位于圖的 namebox 中 —— 按照一個特定模式:

圖類型 圖名 [參數類型:參數名]

[: 返回值類型]

兩個例子:

1.  SD Balance Lookup(Integer : accountNumber) : Real

或

2.  SD Available Reports(Financial Analyst : analyst) : Reports

圖 12 舉例說明例子 1，在里面，Balance Lookup序列把參數 accountNumber 作為序列中的變量使用，序列圖顯示返回的Real對象。在類似這種情況下，返回的對象采用序列圖實體名。

圖 12: 一個使用 accountNumber 參數并返回一個Real對象的序列圖

圖 13 舉例說明例子 2，在里面，一個序列圖獲取一個參數，返回一個對象。然而，在圖 13 中參數在序列的交互中使用。

圖 13: 一個在它的交互中使用參數、返回一個Reports對象的序列圖

門 
前 面的段落展示如何通過參數和返回值傳遞信息，引用另一個序列圖。然而，有另一個方法在序列圖之間傳遞消息。門可能是一個容易的方法，為在序列圖和它的上下 文之間的傳遞消息建模。一個門只是一個消息，圖形表示為一端連接序列圖的框架邊緣，另一端連接到生命線。使用門的圖 11 和 12 ，在圖 14 和 15 中可以被看到重構。圖 15 的例圖有一個叫做getBalance的入口門，獲取參數 accountNumber。因為是箭頭的線連接到圖的框架，而箭頭連接到生命線，所以 getBalance 消息是一個入口門。序列圖也有一個出囗門，返回balance變量。出口門同理可知，因為它是一個返回消息，連接從一個生命線到圖的框架，箭頭連接框架。

圖 14: 圖 11 的重構，這次使用門

圖 15: 圖 12 的重構，這次使用門

組合碎片（跳轉和并行） 
在本文前面“基礎”的段落中呈現的，我介紹了“變體”，“選擇項”，和“循環”的組合碎片。這些三個組合碎片是大多數人將會使用最多的。然而，有二個其他的組合碎片，大量共享的人將會發現有用——跳轉和并行。

跳轉 
跳 轉組合碎片幾乎在每個方面都和選擇項組合碎片一致，除了兩個例外。首先，跳轉的框架namebox的文本“break”代替了“option”。其次, 當一個跳轉組合碎片的消息運行時，封閉的交互作用的其他消息將不會執行，因為序列打破了封閉的交互。這樣，跳轉組合碎片非常象 C++ 或 Java 的編程語言中的break關鍵字。

圖 16: 來自圖 8 的序列圖片段的重構，片段使用跳轉代替變體

跳轉最常用來做模型異常處理。圖 16 是圖 8 的重構，但是這次圖16使用跳轉組合碎片，因為它把balance < amount的情況作為一個異常對待，而不是一個變體流。要閱讀圖 16，你從序列的左上角開始，向下讀。當序列到達返回值“balance”的時候，它檢查看看是否余額比金額更少。如果余額不少于金額，被傳遞的下一個消 息是 addDebitTransaction 消息，而且序列正常繼續。然而，在余額比金額更少的情況下，然后序列進入跳轉組合碎片，它的消息被傳遞。一旦跳轉組合的消息的已經被傳遞，序列不發送任何 其它消息就退出（舉例來說，addDebitTransaction）。

注意有關跳轉的一件重要的事是，它們只引起一個封閉交互的序列退出，不必完成圖中描述的序列。在這種情況下，跳轉組合是變體或者循環的一部分，然后只是變體或循環被退出。

并行 
今天的現代計算機系統在復雜性和有時執行并發任務方面不斷進步。當完成一個復雜任務需要的處理時間比希望的長的時候，一些系統采用并行處理進程的各部分。當創造一個序列圖，顯示并行處理活動的時候，需要使用并行組合碎片元件。

并行組合碎片使用一個框架來畫，你把文本“par”放在框架的 namebox 中。然后你把框架的內容段用虛線分為水平操作元。框架的每個操作元表示一個在并行運行的線程。

圖 17: oven 是并行做兩個任務的對象實例

圖 17 可能沒有舉例說明做并行活動的對象的最好的計算機系統實例，不過提供了一個容易理解的并行活動序列的例子。序列如這樣進行：hungryPerson 傳遞 cookFood 消息給oven 對象。當oven 對象接收那個消息時，它同時發送兩個消息（nukeFood 和 rotateFood）給它本身。這些消息都處理后，hungryPerson 對象從oven 對象返回 yummyFood 。

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“UML之時序圖的示例分析”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!