状态图

第1章、状态图三个要素，六种状态，四种事件，二类变迁1.1事件驱动软件系统中有这样一类对象，它们具有事件驱动特征的动态行为（即需要处理各种内外部随机或定时发生的事件序列，对事件的响应，并对自身行为进行某些动态的变化），就适合于用状态机来建模。

如果对象的行为不会随着其状态发生变化，则不需要用状态机来描述其行为，这些元素通常是主要负载管理数据的被动类。

1.2状态机在类层次反映状态与状态转化的图，它是一个类的对象的所有可能的生命历程的模型。

主要用来捕捉外部事件引起的变化，它将一个对象与其外部世界隔离开来独立考察其行为。

对状态机而言,它所能建模的对象是广义的，可以是类的实例,可以是用例的实例，甚至可以是任何一个对象。

如果此对象的动态行为具有事件驱动的特性，就适合于用状态机来建模。

1.3状态图状态图是对状态机的可视化描述。

在UML里，最适合于描述这类动态行为的可视化建模手段，就是状态图 (statechart diagram)。

状态图三要素：1)事件：状态机外部，改变状态的原因；2)状态：状态机内部，对象当前的状态；3)变迁：状态机内部，对象状态的变化。

1.4交互图与状态图的区别在UML中，除了状态机之外，还有一种为动态行为建模的手段，这就是交互图。

交互强调的是对象之间的互相协作，来分析系统的设计功能。

与交互图不同，状态机则强调的是“对象在对事件的响应中伴随的状态的变化”，聚焦于对象的内部行为。

本图不宜用来描述系统的整体运作（如有此要求，可用序图）。

状态机用来描述界面和控制类业务比较合适。

1.5状态的概念1.5.1状态的定义是指对象生命周期中某特定时间段内一种稳定的行为状况：1.执行某些动作2.等待某些事件从时间的角度来看，是一个时间段的概念。

1.5.2状态示例1.发票(对象)被支付(状态)2.小车(对象)正在停着(状态)3.发动机(对象)正在工作(状态)4.电灯(对象)开着(状态)1.5.3状态的抽象状态对应于一组对象属性的值。

理论上来讲，对象属性的任何不同值的组合就是对象的一个状态，全部状态的集合描述了一个对象的状态空间。

1.5.4状态的表示状态被图形化表示为一个圆角矩形：1.状态名 (黑体、首字母大写)2.入口、出口变迁，不可中断；3.内部变迁：不改变对象的状态，也不执行entry和exit动作，可中断。

内部变迁（Internal transition）是对事件做出响应，并执行一个特定的活动，但并不引起状态变化或进入变迁、离开变迁，用来处理一些不离开该状态的事件。

内部转换的表示方法rigger[guard]/behavior，并且被列在状态内。

【transition 过渡；过渡时期；转变；演变；变迁；变化】例如：复印机警示灯在卡纸状态下会闪烁，表示方法：do/flash warning light1.6事件从时间的角度看，是一个时间点的概念。

事件可以分成多种类型。

事件包括信号、调用、时间推移或状态改变。

1.6.1消息包括信号事件和调用事件。

信号可以在类图中可被声明为类，并用《signal》表示；信号的特征是异步的，可用Send表示一个操作发送了一个特定的信号；信号可以泛化，可继承父信号的属性。

调用事件在模型中可以实现为对一个对象中的方法的调用；调用事件一般来说是同步的。

也就是说，当对象调用另一对象的操作时，控制就从发送者传送到接收者，该事件触发转换，完成操后，接收者转换到一个新的状态，控制返还给发送者。

1.6.2时间事件按时间为条件进行触发的事件，包括：after事件、defer事件、when事件。

1）after事件以关键字after（时间表达式）说明，“/”后边跟有动作。

例如after(5分钟)/停止2）defer事件格式为事件名/defer。

延迟事件在本状态中不进行处理，而将其推迟到下一个状态再处理。

3）When事件以关键字（逻辑表达式）说明，后面跟有“/”表示动作。

例如：when(温度>140）/暂停。

在UML中，用关键字When，后面跟随布尔表达式来对一个变化事件建模。

你可以用表达式来标记一个绝对时间（如：When time＝10:00），或对表达式作不间断地测试（如when altitude <1000）。

1.6.3变更事件变更事件（change event）是指因条件的变更，从而满足特定的布尔表达式，而引发的事件。

1.7变迁1.7.1变迁的五个部分在UML里，变迁由五个部分构成，它们是：1.起始状态2.目标状态3.触发事件(event trigger)4.触发条件(guard condition)5.变迁动作(action,伴随着变迁的激发被执行的一个元计算)1.7.2按发生的地点分类（外部）变迁是一个状态向另外一个状态的转换。

对象处在源状态时,发生一个事件,如果条件满足,则执行相应的动作,对象由源状态转换到目标状态。

（外部）变迁被图形化表示为连接两个状态的箭头，箭头起始端是变迁发生前的状态，箭头所指的状态是变迁完成后的状态。

转换用箭头表示，如果没有标注事件，则本转换为自动转换。

1.7.3按触发的方式分类1.自身迁移源状态和目标状态为同一状态的转换。

内部转换和自转换的区别：自转换会激发状态的入口动作和出口动作，它是一个广义上的状态的“变迁”，具有完整的状态变迁的行为，而内部转换不会。

2.自动迁移根据状态内部的动作完成而触发的，自动触发进入另一个目标状态，迁移时上没有事件发生。

与自转换的区别是：进入另一个状态。

3.条件迁移[监护条件]是一个布尔表达式，当触发器事件被触发时才对这个布尔表达式求值; 如果表达式取值为真，则激活转换;为假，则不能激活转换，而且如果没有其他的转换被此事件所触发，则该事件丢失。

事件能够触发多个转换离开当前状态。

每个转换必须具有不同的迁移条件。

用[条件表达式]约束的变迁:例如：当你早上出门的时候（事件），如果温度在冰点以下（条件），那你要戴手套（下一状态）。

表示：出门[冰点以下]可以有分支判断所确定的变迁：1.8状态的分类1.8.1初始状态（只能一个）1.8.2终结状态（可以0或多个）1.8.3简单状态与复合状态不包含子状态的状态称为简单状态(simple state)，复合状态是含有子状态的状态，用于描述对象的某个复杂状态。

复合状态也可以有初态和终态。

简单状态对应着一个动作，而复合状态对应一组活动。

在UML中动作和活动的含义是不一样的。

1.动作：一组可执行的语句，具有迁移性、原子性和连续性。

2.活动：一组可执行的动作，具有有限性和非原子性。

1.8.4子状态被嵌套在另外一个状态中的状态，可分为顺序子状态和并发子状态。

分为两种：1.8.4.1顺序子状态对象在任何时刻只能处于组成状态的某一个子状态，即多个子状态之间是互斥的，不能同时存在。

例：IC电话卡的状态有空闲、维护、工作。

其中，工作就是组合状态。

工作状态包括验卡、拨号、通话、挂断。

1.8.4.2并发子状态并发子状态：指一个对象在同一时刻可以处于多种子状态。

例如：发动机运行状态：订单状态：1.8.4.3并发中的同步并发状态之间需要通信，或具有确定的时序关系，称为并发中的同步。

1.8.5伪状态伪状态指在一个状态机中具有状态的形式，同时具有特殊行为的顶点。

它是一个瞬时状态，用于构造转换的细节。

当伪状态处于活动时，状态机还没有完成从运行到完成的步骤，也不会处理事件。

伪状态用来连接转换段，到一个伪状态的转换意味着会自动转换到另一个状态而不需要事件来触发。

初始状态（initial pseudostate）就是一个伪状态，历史状态也是伪状态。

1.8.6历史状态历史状态（history state）是一个特殊的子状态，它记录了复合状态被转出时的活跃子状态，表示成一个被圆环包围的字母H。

记录组合状态退出时所处的子状态，以便再次进入从这个状态开始工作。

KTV的点播系统可以记录点播情况，以便在断电重启之后直接在原状态下播放：1.8.6.1浅层历史状态(shallow history)。

浅层历史状态只记忆被转出变迁打断时最外层的活跃状态。

如果需要历史状态记忆最深层的内嵌活跃子状态（即不再包含子状态的活跃子状态），则应使用深层历史状态。

1.8.6.2深层历史状态（deep history state）。

深层历史状态在绘制时用一个被圆环包围的带星号的字母H表示（H*）。

注意：历史状态指示器是一个伪状态，可以有几个进入它的状态迁移，但没有离开它的状态迁移。

1.9画状态图的要点1.9.1避免"黑洞"状态。

黑洞状态是那种只有迁入但没有任何迁出的状态，这种情况要么由于该状态是一个最终状态，要么就是你已经错过了一个或多个变换。

1.9.2避免"奇迹"状态。

奇迹状态是那种只有迁出但没有任何迁入的状态，这种情况要么由于该状态是一个起点，要么就是你已经错过了一个或多个变换变换。

1.10状态图与活动图的区别与联系1.10.1区别状态图是描述对象在一定外部事件作用下的内部行为，是对类图的一种补充；活动图描述的是整个系统的行为，是对用例图的一种细化。

活动图显示的是从活动到活动的控制流，状态图则显示的是从状态到状态的控制流。

1.10.2联系状态是一组活动的封装，如入口活动，出口活动，内部活动等，状态图也涉及外部发起事件的多个对象，因此状态图是活动图的一种特例，它们共同描述了系统的行为。