UML状态图详解

上篇文章，介绍了UML的基础知识，并详细介绍了UML中类图的知识点与画法。

本篇，来继续介绍UML中的另一种图——状态图。

1 UML状态图简介

状态图，显示一个状态机，属于UML活动图。

UML具有许多不同类型的图表，包括：

• 静态图：用例图、类图、包图
• 动态图：活动图、状态图、时序图、协作图

状态机用于对模型元素的动态行为进行建模，或是说对系统中受事件驱动的方面进行建模。

2 状态图基本要素

2.1 状态

状态是状态机的重要组成部分，描述了状态机所在对象动态行为的执行所产生的结果

2.1.1 初始/最终/选择状态

这三个都是****伪状态 （Pseudostate）：

• 初始状态：用一个实心圆形表
• 最终状态：用一个圆圈内嵌实心圆点表示
• 选择状态：用一个菱形表示，条件分支上方括号内的文字表示****监护条件 （guard conditions）

2.1.2 一般状态

UML中使用一个圆角矩形表示一个一般状态

状态的组成部分：

• 名称：由一个字符串组成，用以识别不同状态。可匿名，一般放置在状态图符顶部
• 入口/出口动作：表示进入/退出这个状态所执行的动作，动作可以是原子动作，也可是动作序列
• 内部转换：内部转换不会引起状态变化的转换，此转换的触发不会导致状态的入口/出口动作被执行。语法：事件/动作表达式

2.1.3 复合状态

复合状态，或称组合状态，是指包含有子状态的状态。

如下图，“复合状态2”即为复合状态，内部的“状态2-1”、"状态2-2"为子状态。

也可用以下形式表示，将复合状态的内容单独画出。

注：图中的圆圈内一个H字母，表示****历史状态 ，它也是一个伪状态,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态开始

2.2 转换

转换（Transition）是两个状态之间的关联。表示对象在第一个状态（Source State）中执行一定的动作，并在某个特定事情发生并且某个特定的条件满足时进入下一个状态（Target State）。

2.2.1 一般转换

一般情况下的状态转换是两个不同状态之间的转换，示意图如下：

转换的组成部分：

• 源状态（Source State）：源状态就是被转换影响的状态。某对象处于源状态，当它接收到触发事件或满足监护条件，就会激活一个转换
• 目标状态（Target State）：转换完成后，对象状态发生变化，这时对象所处的状态就是转换的目标状态
• 触发事件（Trigger）：引起转换的事件，这里所指的事件可以是信号、调用、时间段或状态的一个改变
• 监护条件（Guard Condition）：是一个方括号括起来的布尔表达式，它被放在触发事件的后面。监护条件可以引用对象的属性值和触发事件的参数
• 结果（Effect）：对象状态转移后的结果

2.2.2 自身转换

自身转换（Self-Transitions），是指状态可以有返回自身状态的转换。

2.2.3 本地转换与外部转换

对于复合状态之间的转换，需要注意本地转换（Local transition）与外部转换（External transition）的不同。

上图中，左边是本地转换，右边是外部转换。

• 上面两个，源状态包含了目标状态，这种情况两种转换的区别在于：本地转换不会从源状态退出（不会执行退出动作），而外部转换会退出再重新进入源状态。
• 下面两个，目标状态包含了源状态，这种情况两种转换的区别在于：本地转换不会再次进入目标状态（不会执行进入动作），而外部转换会退出再重新进入目标状态。

3 一个UML状态图实例

3.1 使用visio绘制UML状态图

新建一个visio文件，打开后会自动提示选择创建某种类型的图，这里选择"软件和数据库 ->UML状态机"

点击确定之后，会进入UML状态图的编辑界面，左侧可以看到用于UML状态图编辑的基本元素，将这些元素拖拽到右侧的编解面板中，可以看到这些元素的基本结构形式：

3.2 实例讲解

下面是一个UML状态图的实例：

这是一个全自动洗衣机的UML状态图，主要包括“设置”、“工作中”、“暂停”这3个状态。

• 开机时，会先进入“设置”状态，可以设置洗衣模式以及水量等，触发启动后，会进入“工作中”状态。
• “工作中”是一个复合状态，内部包括“加水”、“清洗”、“排水”、“甩干”这4个子状态。进入该状态后，从“加水”子状态开始执行，然后会执行“清洗”、"排水"子状态，排水完成后，根据清洗次数是否足够，跳转到“加水”或“甩干”子状态。
• 在“工作中”状态时，无论处于哪个子状态，只有按了暂停键，都会进入“暂停”状态，再按继续，则会进入“工作中”继续执行，注意继续时指向的是历史状态（圆圈内一个H字母），表示继续指向刚才暂停时的子状态。

4 总结

本篇介绍了UML状态图的基础知识，并通过visio绘制一个全自动洗衣机的UML状态图实例，来介绍UML状态图的画法与所表达的含义。
审核编辑：汤梓红