第5章系統(tǒng)動態(tài)建模-活動圖2023/10/21理解：活動圖的作用掌握：活動圖建模的方法2023/10/22教學(xué)要求5.1

活動圖的概念活動圖的表示活動圖分類構(gòu)建活動圖小結(jié)2023/10/23活動（Activity）是做某件事情的狀態(tài)，它可以

是現(xiàn)實世界中的一項工作，如寫文章、修機器等；或者是執(zhí)行某個軟件的例行程序，如運行對象類

中的一個操作等。活動圖是一種表述業(yè)務(wù)過程以及工作流的技術(shù)。它可以用來對業(yè)務(wù)過程，工作流建模，也可以對用例實現(xiàn)，甚至是對程序?qū)崿F(xiàn)進行建模?；顒訄D與流程圖的最主要的區(qū)別在于，活動圖能夠標識活動的并行行為。2023/10/245.1

定義活動圖活動是某件事情正在進行的狀態(tài)。它既可以是現(xiàn)實生活中正在進行的某一項工作(寫文章、維修機器等)也可以是軟件系統(tǒng)中正在運行的某個類對象的一個操作?；顒泳唧w表現(xiàn)為由一系列動作組成的執(zhí)行過程。將各種活動以及不同活動之間的轉(zhuǎn)換用圖形進行表示，就構(gòu)成了活動圖。2023/10/255.1

定義活動圖活動圖描述了活動的順序，展現(xiàn)從一個活動到另一個活動的控制流?；顒訄D在本質(zhì)上是一種流程圖。但與流程圖又有區(qū)別。2023/10/265.1

定義活動圖活動圖與流程圖的區(qū)別2023/10/27活動圖描述系統(tǒng)使用的活動、判定點和分支，看起來和流程圖沒什么兩樣，并且傳統(tǒng)的流程圖所能表示的內(nèi)容，大多數(shù)情況下也可以使用活動圖表示，但是兩者是有區(qū)別的，不能將兩個概念混淆?；顒訄D與流程圖的區(qū)別⑴流程圖著重描述處理過程，它的主要控制結(jié)構(gòu)是順序、分支和循環(huán)，各個處理過程之間有嚴格的順序和時間關(guān)系活動圖描述的是對象活動的順序關(guān)系所遵循的規(guī)則，它著重表現(xiàn)的是系統(tǒng)的行為，而非系統(tǒng)的處理過程。2023/10/28⑵

活動圖能夠表示并發(fā)活動的情形，而流程圖不能。⑶活動圖是面向?qū)ο蟮?，而流程圖是面向過程的。2023/10/29活動圖與流程圖的區(qū)別5.2

活動圖的表示1.活動圖活動圖是描述系統(tǒng)或業(yè)務(wù)的一序列活動構(gòu)成的控制流，它描述了系統(tǒng)從一種活動轉(zhuǎn)換到另一種活動的整個過程。例如，有一個表示某公司銷售過程的一張活動圖，圖8-1就是描述這一業(yè)務(wù)過程的活動圖。圖8-1活動圖2023/10/2105.2

活動圖的表示2.活動圖的作用活動圖常用來描述業(yè)務(wù)或軟件系統(tǒng)的活動軌跡，描述了系統(tǒng)的活動控制流程。我們常用活動圖對業(yè)務(wù)過程、工作流和用例實現(xiàn)進行建模。3.活動圖的組成元素活動圖的元素包括初始節(jié)點、終點、活動節(jié)點、轉(zhuǎn)換、分支、分岔與匯合。其中，轉(zhuǎn)換、分支、分岔與匯合把多個活動節(jié)

點連接在一起。4.活動圖與交互圖活動圖和交互圖是UML中對系統(tǒng)動態(tài)方面建模的兩種主要形式，交互圖強調(diào)對象與對象之間的交互消息，而活動圖則強調(diào)的是從活動到活動的控制流程．2023/10/2111.活動圖的元素活動起點活動活動終點分叉分支合并匯合2023/10/2121、活動的概念表示工作流過程中命令的執(zhí)行或活動的進行。2、活動的符號一、活動（動作）2023/10/2132、活動的符號在下圖中列出的就是一些可能的活動節(jié)點描述，可能用文字描述活動節(jié)點，可能用表達式描述活動節(jié)點，可能用消息描述活動節(jié)點。圖 活動節(jié)點2023/10/214二、狀態(tài)開始狀態(tài)結(jié)束狀態(tài)2023/10/215一個活動圖中開始狀態(tài)能否有多個？結(jié)束狀態(tài)能否有多個？2023/10/216注意：一個活動圖中只能有一個開始狀態(tài)一個活動圖中可以有多個結(jié)束狀態(tài)2023/10/217三、轉(zhuǎn)移（動作流）活動之間、活動與狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。2023/10/218四、分支與合并2023/10/219在實際應(yīng)用中，有三種活動控制流，它們是順序結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)．當(dāng)從一個活動節(jié)點到另一個活動節(jié)點的轉(zhuǎn)換需要條件時，常用分支與監(jiān)護條件來表示活動的分支結(jié)構(gòu)．分支是用菱形表示的，它有一個進入轉(zhuǎn)換（箭頭從外指向分支符號），一個或多個離開轉(zhuǎn)換（箭頭從分支符號指向外）。而每個離開轉(zhuǎn)換上都會有一個監(jiān)護條件，用來表示滿足某種條件時才執(zhí)行該轉(zhuǎn)換。一個合并有兩個帶條件的入轉(zhuǎn)換和一個出轉(zhuǎn)換，合并表示從對應(yīng)的分支開始的條件行為的結(jié)束。1、分支根據(jù)條件的取值決定動作的流向。2023/10/2202023/10/2212023/10/222分支的兩種表示方法2023/10/2232、合并合并將兩條路徑連接到一起，合并成一條路徑。2023/10/224提示：判斷節(jié)點與合并節(jié)點的符號相同2023/10/225五、分叉和匯合2023/10/226在實際應(yīng)用中，如果活動的轉(zhuǎn)換是有條件的，我們就用分支與監(jiān)護條件來表示轉(zhuǎn)換，如果一些活動是并發(fā)執(zhí)行的，我們就用分叉和匯合來表示并發(fā)活動。分叉線和匯合線都使用加粗的水平線或垂直線段表示。1、分叉用于將一個控制流分為兩個或多個并發(fā)運行的分支。2023/10/2272023/10/2282、匯合用于將兩個或多個控制流合并到一起形成一個單向控制流。如果一個控制流在其他控制流到達之前到達了連接，它將

會等待，直到所有控制流都到達了才會向連接傳遞控制權(quán)。2023/10/2292023/10/230（1）分叉：每個分叉可以有一個輸入轉(zhuǎn)換和兩個

或多個輸出轉(zhuǎn)換，每個轉(zhuǎn)換都可以是獨立的控制流。（2）匯合：當(dāng)兩個或多個并發(fā)控制流都達到匯合點后，活動流程才能進入下一個活動節(jié)點．分岔用來表示兩個或者多個并發(fā)活動的分支；而匯合則用于同步這些并發(fā)活動的分支，當(dāng)且僅當(dāng)所有的并發(fā)分支(活動)都到達匯合點后，活動流程才能進入下一個活動節(jié)點。2023/10/231活動圖課堂練習(xí)2023/10/232大家畫一下用word

創(chuàng)建一個文件的活動圖，使用該活動圖對這一過程進行建模。打開新建保存文件名輸入內(nèi)容選擇是否需要圖形軟件保存打印2023/10/233練習(xí)2：學(xué)生選課2023/10/234學(xué)生進入選課系統(tǒng)提交自己的用戶名和密碼系統(tǒng)驗證用戶名如果用戶名不存在，給出提示結(jié)束如果用戶名存在，檢查學(xué)生輸入的密碼如果密碼不正確，給出提示結(jié)束如果密碼正確，系統(tǒng)顯示課程列表學(xué)生選擇要選修的課程學(xué)生提交所選的課程系統(tǒng)對選課進行驗證，并給出確認提示學(xué)生確認后，系統(tǒng)保存所選課程系統(tǒng)提示操作成功學(xué)生退出選課系統(tǒng)進入學(xué)生選課系統(tǒng)提交用戶名和密碼系統(tǒng)驗證用戶名驗證用戶密碼[有]學(xué)生選擇要選修的課程系統(tǒng)驗證并確認所選課程保存所選課程退出學(xué)生選課系統(tǒng)[沒有]提交所選課程[不正確]2023/10/235[正確]系統(tǒng)顯示課程列表[沖突][不沖突]練習(xí)：銷售合同從簽訂到履約的過程銷售合同簽訂后，要進行核對。如果發(fā)現(xiàn)錯誤，則終止履

約；如果沒有錯誤，則要核對貨物清單確定是否有貨，還

要核對付款單確定對方是否已經(jīng)付款，只有這兩項都完成，才可以發(fā)貨。如果無貨或?qū)Ψ缴形锤犊?，則終止履約。2023/10/2362023/10/237課堂練習(xí)2023/10/238學(xué)生請假流程1、學(xué)生請假須先經(jīng)班主任同意；2、班主任在準假時，如學(xué)生請假時間超越審批權(quán)限，還要請系辦審批，經(jīng)系辦審批后，系辦將假條存根留下，事后轉(zhuǎn)班主任存查。3、學(xué)生請假獲準后，應(yīng)立即報告班長，以便班長向任課教師報告。2023/10/2395.3

活動圖分類2023/10/240按照活動圖表示的信息不同，將活動圖分為：簡單活動圖、標識泳道的活動圖、標識對象

流的活動圖、復(fù)合活動圖。5.3.1

簡單活動圖2023/10/241圖5-8

就是一個描述訂單處理的簡單活動圖，這個圖既沒有標識活動的執(zhí)行者，也沒有標

識活動執(zhí)行過程中，創(chuàng)建了哪些對象。其中，每個活動都是簡單的活動。圖5-8訂單處理2023/10/242ATM機“登錄”用例的活動圖2023/10/2431.

借閱者的活動圖2023/10/244圖書館管理系統(tǒng)2.

圖書管理員的活動圖2023/10/245圖書館管理系統(tǒng)3.系統(tǒng)管理員維護借閱者帳戶的活動圖2023/10/246圖書館管理系統(tǒng)4.系統(tǒng)管理員進行書目信息維護的活動圖2023/10/247圖書館管理系統(tǒng)5.系統(tǒng)管理員維護書籍信息的活動圖2023/10/248圖書館管理系統(tǒng)5.3.2

標識泳道的活動圖2023/10/249為了有效地表示各個活動由誰負責(zé)的信息，可以通過泳道

(Swim

Lane)來實現(xiàn)。例如，在圖8-9的活動圖中，活動的執(zhí)行者包括窗口和打印機，因此可以將其分成二個泳道。左邊泳道中的所有活動的執(zhí)行者是窗口；右邊泳道中的所有活動的執(zhí)行者是打印機。每個泳道用一條垂直的線將它們分開，并且每個泳道都必須

有一個唯一的名稱，例如本例中的窗口和打印機。從圖中可

以看出，每個活動節(jié)點，分支必須只屬于一個泳道，而轉(zhuǎn)換，分岔與匯合是可以跨泳道的。通過泳道，不僅體現(xiàn)了整個活

動控制流，還體現(xiàn)出了每個活動的實施者。5.3.2

標識泳道的活動圖獲取打印機數(shù)據(jù)設(shè)置打印頁面?zhèn)魉痛蛴?shù)據(jù)打印文件初始化打印機保存頁面參數(shù)數(shù)據(jù)接收并保存打印數(shù)據(jù)執(zhí)行打印命令：窗口圖8-9

標識泳道的活動圖2023/10/250：打印機5.3.2

標識對象流的活動圖在活動圖中，存在這樣一些現(xiàn)象：一種情況是，可能存在一些對象進入一個活動節(jié)點，經(jīng)過活動處理，修改了對象的狀態(tài)；另一種情況是，活動節(jié)點創(chuàng)建或刪除了一些對象；一些情況是，輸出一些對象。在這些活動中，對象與節(jié)點活動是緊密相關(guān)的，用戶可以在活動圖中把相關(guān)的對象標識出來，即標識哪些對象進入活動節(jié)點，哪些對象從活動節(jié)點中輸出，這對編程具有現(xiàn)實意義。在UML中，我們可以在活動圖中標識一個對象的角色，狀態(tài)和屬性值的變化，它的表示方法如圖8-10所示。2023/10/2圖8-10

活動圖中的對象表示法515.3.3

標識對象流的活動圖2023/10/2525.3.3

標識對象流的活動圖2023/10/253在圖8-11中，標識了一些關(guān)鍵的對象流，對象的狀態(tài)也在圖中作了標識：（1）當(dāng)“用戶下訂單”時，將創(chuàng)建一個Order類的實例，用來存放訂單的信息，該Order類還包含著相應(yīng)的OrderItem（針對每個產(chǎn)品一條）（2）當(dāng)“生成送貨單”時，將根據(jù)Order類的實例創(chuàng)建多個DeliverOrder（送貨單）的實例。（3）當(dāng)“修改訂單項狀態(tài)”之后，DeliverOrder對象的狀態(tài)將變成finished。5.3.3

標識對象流的活動圖2023/10/254當(dāng)然，在這張活動圖中實際上還蘊藏著許多對象流，例如：（1）當(dāng)“收款”后，Order類的實例的狀態(tài)就變成了“已付款”。（2）當(dāng)“修改訂單項狀態(tài)”后，Order類中部分訂單項的狀態(tài)就變成了“已送貨”。（3）當(dāng)用戶取消或訂單超過時限時，Order類的狀態(tài)就將成為Cancel。在實際應(yīng)用中，繪制活動圖時并不一定需要將所有的對象流都標識出來，這樣會使活動圖變得復(fù)雜、混亂。在實際建模中，只對重要的對象進行描述。5.3.4

標識信號的活動圖2023/10/255在交互圖中，利用“信號”可以增加活動圖的可讀性。信號是表示兩個對象之間進行異步通訊的方式，當(dāng)一個對象接收到一個信號時，將觸發(fā)信號事件。5.3.4

標識信號的活動圖1．信號在活動圖中，有三種信號元素，它們是：發(fā)送信號，接收信號和時間信號，其表示方法如圖8-12所示。（1）時間信號：時間圖信8-號12是三用種來信號表的示表隨示著法時間的流逝而自動發(fā)出的信

號，時間信號表示，當(dāng)時間到達某個特定的時刻時，就會觸發(fā)時間事件，例如每天10點時，鬧鐘開始響鈴，10點鐘發(fā)出響鈴的信號就是時間信號。（2）發(fā)送信號：也就是發(fā)出一個異步消息，對于發(fā)送者而言，就是發(fā)送信號；對于接收到這種消息的目標而言，就是“接收信號’。（3）接收信號：就是接收者收到的一個外部信號。2023/10/2565.3.4

標識信號的活動圖2023/10/2572．活動圖中標識時間信號例如小張去必勝客飯店吃飯，發(fā)現(xiàn)要排隊等待，他決定如果15分鐘還輪不到，就到隔壁的肯德基吃飯，這時就可以通過上述的符號來表示小張吃飯的活動。圖8-13中假設(shè)小張排在最前面。在“小張”這個泳道中，兩個控制流中只有一個會控制流會執(zhí)行。在時間信號發(fā)生之間，收到當(dāng)必勝客飯店發(fā)出“有空位”信號，小張接收到“有空位”信號時，小張才會執(zhí)行“進入必勝客”的活動；否則小張會執(zhí)行“進入肯德基”的活動。5.3.4

標識信號的活動圖圖8-13

信號在活動圖中的應(yīng)用2023/10/2585.3.5

標識參數(shù)的活動圖2023/10/259一個方法可以包含多個參數(shù)，一個活動節(jié)點也可能帶有多個

參數(shù)。在絕大多數(shù)情況下，并不需要在活動圖上標明參數(shù)信

息，如果打算標明每個活動節(jié)點執(zhí)行前，需要輸入哪些參數(shù)，活動節(jié)點執(zhí)行后，需要輸出哪些參數(shù)，以及活動節(jié)點執(zhí)行后，要進行的錯誤處理。這時，在活動圖中標明參數(shù)，使活動圖

表示更多的信息。1．參數(shù)參數(shù)是一個對象節(jié)點，用一個小矩形框表示。參數(shù)分三種：

輸入?yún)?shù)，輸出參數(shù)，錯誤參數(shù)。參數(shù)都標識在活動節(jié)點的

邊界上，輸入?yún)?shù)標識在活動節(jié)點的左邊界上；輸出參數(shù)和

錯誤參數(shù)標識在活動節(jié)點的右邊界上。參數(shù)有名稱和序號，我們把參數(shù)名稱和號標識在參數(shù)節(jié)點的旁邊。如圖8-14所示。5.3.5

標識參數(shù)的活動圖圖8-14

標識活動節(jié)點的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)在圖8-14中，它表示活動“計算利息”節(jié)點將接受三個輸入?yún)?shù)：本金(principal)、利率(rate)、年限（year）；如果傳入的參數(shù)合法，那么將輸出參數(shù)利息值（accrual）；如果輸入了錯誤的參數(shù)，則產(chǎn)生異常。在這個例子中，在小矩形中添加箭頭符號，以區(qū)別輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)的不同?？梢灾苯釉趨?shù)邊上標注表示參數(shù)順序的數(shù)字。例如在本圖中，principal、rate和year分別是第1、2、3個參數(shù)。另外，如果輸出產(chǎn)生異常對象，則可以在符號邊上標注一個空心三角形。2023/10/2605.3.6

標識擴展區(qū)的活動圖2023/10/261在活動圖中，有時需要表示一個活動需要多次執(zhí)行的情況。例如在圖8-8中，有三個活動節(jié)點“供應(yīng)商送貨”，“修改訂單項狀態(tài)”以及分支“所有訂單項已送貨完畢”都需要多次執(zhí)行。由于一個訂單對應(yīng)多個“送貨單”，因此在圖8-8中，通過“分支”來表示其循環(huán)控制流，這樣表示活動，并不準確。在圖8-15中，我們采用了擴展區(qū)來表示活動節(jié)點的循環(huán)執(zhí)行。5.3.6

標識擴展區(qū)的活動圖2023/10/262圖8-15

用擴展區(qū)表示活動節(jié)點的循環(huán)執(zhí)行

例：一個名為“招聘處理”的擴展區(qū)域圖擴展區(qū)域與并發(fā)行為示例招聘處理求職申請檢查申請資料審定聘用資格面試人事安排申請表[聘用][不聘]聘用表<<Concurrent>>2023/10/2635.3.7

嵌套活動圖如果一個活動圖又包含了子活動圖，則稱這種圖為嵌套活動圖(也稱為主活動圖)。當(dāng)一個活動圖很復(fù)雜，我們可以把其中的一組相關(guān)活動看作一個子活動圖，這時，在嵌套活動圖中，用子活動圖的簡圖代替子活動圖。我們可以將子圖單獨放在一個圖中詳細說明它的活動，然后，在嵌套活動圖引用子活動圖。圖8-15是一個嵌套活動圖，其中的收款(活動)又是一個子活動圖，子活動圖的詳細說明如圖8-16所示。圖8-16

子活動圖說明：一般來說，我們在嵌套活動圖中，用叉齒符號的子圖(子活動圖的簡圖)來代替子活動圖。2023/10/264組合活動“發(fā)貨”用一個子活動圖表示，它有自己的

初始狀態(tài)、

終結(jié)狀態(tài)和

判定分支。Home2023/10/2655.4

構(gòu)建活動圖2023/10/266活動圖主要應(yīng)用對兩個方面建模：一是

在業(yè)務(wù)分析階段，對工作流程進行建模；二是在系統(tǒng)分析和設(shè)計階段，對操作流

程進行建模。5.4.1

對工作流程建模2023/10/267用活動圖對業(yè)務(wù)流程建模時，活動圖中，每一條泳道表示一個職責(zé)單位（可以是個人，也可以是一個部門），每個泳道的執(zhí)行者(或職責(zé)人)體現(xiàn)了職能部門的工作職責(zé)、業(yè)務(wù)范圍、部門之間的交互關(guān)系。說明：矩形代表活動，菱形代表判斷，平行線代表并行操作，帶箭頭線代表活動流，每個大列代表一個職能部門，最左邊

的每個分塊代表業(yè)務(wù)階段。5.4.1

對工作流程建模2023/10/268使用活動圖來對工作流程進行建模時，應(yīng)該遵循以下一些主要原則：1．從整個工作流中，選出一部分能體現(xiàn)高層職責(zé)的部門，并為每個重要的職責(zé)部門創(chuàng)建一條泳道2．標識工作流初始節(jié)點的前置條件和活動終點的后置條件，以便有效地找出工作流的邊界。3．從該工作流的初始節(jié)點開始，找出隨時間推動的動作和活動，并在活動圖中把它們標識成活動節(jié)點．4．將復(fù)雜的活動或多次出現(xiàn)的活動用一個或多個子活動圖的引用節(jié)點表示，然后為每個被引用的子活動圖繪制出的詳細活動圖。5．找出連接這些活動節(jié)點的轉(zhuǎn)換，首先從工作流的順序開始，然后考慮分支，接著再考慮分岔和匯合6．如果標識出工作流中重要的對象，則也可以把對象流加入到活動圖中7．若工作流中有重復(fù)執(zhí)行的活動，我們采用擴展區(qū)來表示循環(huán)活動

例：一個表示軟件開發(fā)的精化階段的工作流的活動圖，如圖所示。它不是一個完全的活動圖，在圖中沒有泳道和對象流，但它是現(xiàn)實的軟件開發(fā)工作流的一個簡化的可視化的描述。Home2023/10/2695.4.2

對操作流程建模2023/10/270在系統(tǒng)設(shè)計期間，我們用活動圖對對象的職責(zé)進

行建模，這時，這時，每一個對象占據(jù)一個泳道，而活動是該對象的成員方法。在系統(tǒng)分析設(shè)計階段，采用帶泳道的活動圖的情況較少，因為順序圖會更好地體現(xiàn)對象間的交互關(guān)系。活動圖更適合于對其流程進行概述，最常用的場景是通過活動圖對用例描述中的事件流進行建模。當(dāng)用例的事件流較復(fù)雜，分支較多時，一張清晰明了的活動圖能夠幫助開發(fā)人員更好地理解程序的邏輯。5.4.2

對操作流程建模2023/10/271用活動圖對操作進行建模時，應(yīng)遵循以下原則：１．尋找操作所涉及的屬性，包括操作的參數(shù)、返回類型、所屬類的屬性以及某些鄰近的類

２．識別該操作的初始節(jié)點的前置條件和活動終點的后置條件。也要識別在操作執(zhí)行過程中必須保存的信息.３．從該操作的初始節(jié)點開始，標識隨著時間發(fā)生的活動，并在活動圖中將它們表示為活動節(jié)點

４．如果需要，使用分支來說明條件語句及循環(huán)語句

５．僅當(dāng)操作屬于一個主動類時，才在必要時用分岔和匯合來說明并行的控制流程．5.5.1

如何建?；顒訄D2023