1、第第5章章 順序圖和協作圖順序圖和協作圖5.1 交互圖概述交互圖概述 5.2 順序圖順序圖5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息5.4 建立順序圖的步驟建立順序圖的步驟5.5 協作圖協作圖5.6 建立協作圖的步驟建立協作圖的步驟5.7 順序圖與協作圖的比較順序圖與協作圖的比較5.8 順序圖與協作圖的轉換順序圖與協作圖的轉換5.1 交互圖概述交互圖概述 動態模型：動態模型： 動態模型描述了系統隨時間變化的行動態模型描述了系統隨時間變化的行為，這些行為是根據從靜態視圖中抽為，這些行為是根據從靜態視圖中抽取的系統的瞬間值的變化來描述的。取的系統的瞬間值的變化來描述的。 動態模型主要包括交互圖和行為圖。

2、動態模型主要包括交互圖和行為圖。 交互圖包括順序圖和協作圖。交互圖包括順序圖和協作圖。 行為圖包括狀態圖和活動圖。行為圖包括狀態圖和活動圖。5.1 交互圖概述交互圖概述 順序圖順序圖用來顯示對象之間的關系，用來顯示對象之間的關系，并強調對象之間消息的時間順序，同并強調對象之間消息的時間順序，同時顯示對象之間的交互。時顯示對象之間的交互。 協作圖協作圖用來描述對象之間的交互用來描述對象之間的交互關系。關系。5.1 交互圖概述交互圖概述 狀態圖狀態圖通過對類對象的生存周期通過對類對象的生存周期建立模型來描述對象隨時間變化的動建立模型來描述對象隨時間變化的動態行為。態行為。 活動圖活動圖是一種特殊形

3、式的狀態機是一種特殊形式的狀態機,用于對計算流程和工作流程建模。用于對計算流程和工作流程建模。5.1 交互圖概述交互圖概述 順圖的定義：順圖的定義： 順序圖是用來描述順序圖是用來描述對象之間對象之間以及對象以及對象與參與者與參與者(actor)之間的動態協作之間的動態協作(誰向誰向誰發消息誰發消息)關系，以及協作過程中行為關系，以及協作過程中行為次序次序(消息的先后次序消息的先后次序)的圖形文檔。的圖形文檔。 它通常用來描述它通常用來描述一個用例的行為一個用例的行為， 顯示該用例中所涉及的對象和這些對顯示該用例中所涉及的對象和這些對象之間的消息傳遞情況。象之間的消息傳遞情況。5.1 交互圖概述

4、交互圖概述 順序圖用來表示用例中的行為順序。順序圖用來表示用例中的行為順序。 當執行一個用例行為時，順序圖中的當執行一個用例行為時，順序圖中的每條消息對應了一個每條消息對應了一個類操作類操作或狀態機或狀態機中引起轉換的中引起轉換的觸發事件觸發事件。5.1 交互圖概述交互圖概述 對象對象： 對象是系統中用來描述客觀事物的一對象是系統中用來描述客觀事物的一個實體，是基本單位。個實體，是基本單位。 一個對象由一組屬性和對這組屬性進一個對象由一組屬性和對這組屬性進行操作的一組方法組成。行操作的一組方法組成。objectName:ClassName:ClassNameobjectName顯示對象名和類名

5、顯示對象名和類名只顯示類名只顯示類名只顯示對象名只顯示對象名5.1 交互圖概述交互圖概述 類類： 類是具有相同屬性和方法的一組對象類是具有相同屬性和方法的一組對象的集合，它為屬于該類的全部對象提的集合，它為屬于該類的全部對象提供了統一的抽象描述。供了統一的抽象描述。 類的實例就是對象。類的實例就是對象。5.1 交互圖概述交互圖概述EmployeeNamePositionSalaryStartDateEndDatehire( ) fire( ) promote( ) getSalary( ) retire( )類類Employee5.1 交互圖概述交互圖概述 交互圖包括：交互圖包括： 順序圖順序

6、圖（sequence diagram） 協作圖協作圖（collaboration diagram） 順序圖順序圖著重描述對象按照時間順序的消息著重描述對象按照時間順序的消息交換。交換。 協作圖協作圖著重描述系統成分（著重描述系統成分（指：對象，消指：對象，消息，鏈息，鏈）如何分工。）如何分工。5.1 交互圖概述交互圖概述 順序圖和協作圖從不同的角度表達了順序圖和協作圖從不同的角度表達了系統中的交互和系統的行為。它們之系統中的交互和系統的行為。它們之間可以相互轉化。間可以相互轉化。 一個用例需要多個順序圖或協作圖一個用例需要多個順序圖或協作圖。 除非特別簡單的用例。此時，這個用除非特別簡單的用例

7、。此時，這個用例只需要一個順序圖來描述行為。例只需要一個順序圖來描述行為。5.1 交互圖概述交互圖概述 交互圖可以幫助分析人員對照檢查每交互圖可以幫助分析人員對照檢查每個用例中所描述的個用例中所描述的用戶需求用戶需求是否已經是否已經落實到能夠落實到能夠完成這些功能的類中去實完成這些功能的類中去實現現。 交互圖描述的是交互圖描述的是對象之間的消息發送對象之間的消息發送關系關系，而不是類之間的關系。，而不是類之間的關系。5.2 順序圖順序圖 順序圖，也稱時序圖。順序圖，也稱時序圖。 Rumbaugh給出的定義：給出的定義： 順序圖是顯示對象之間交互的圖，這些對順序圖是顯示對象之間交互的圖，這些對象

8、是按時間順序排列的。象是按時間順序排列的。 :Driver :Caroper( )5.2 順序圖順序圖 順序圖描述了對象之間傳遞消息的時間順順序圖描述了對象之間傳遞消息的時間順序。序。 它用來表示用例中的行為順序，強調消息它用來表示用例中的行為順序，強調消息時間順序的交互圖。時間順序的交互圖。 當執行一個用例行為時，順序圖中的當執行一個用例行為時，順序圖中的每一每一條消息條消息對應了對應了一個類操作一個類操作，或狀態機中引，或狀態機中引起轉換的起轉換的觸發事件觸發事件。5.2 順序圖順序圖 object1:C1: Jreoper( ) object2:C2 object3:C3oper1( )

9、oper2( )oper3( )對象維對象維時間維（時間遞增）時間維（時間遞增）對象對象生命線生命線控制控制焦點焦點消息消息順序圖順序圖激活期激活期5.2 順序圖順序圖 學位初評學位初評: 教務人員教務人員學生學號學生學號( ) 成績管理成績管理 獎懲管理獎懲管理學生學號學生學號( )所有課程成績所有課程成績( )學生學號學生學號( )所有獎懲記錄所有獎懲記錄( )5.2 順序圖順序圖 困惑一困惑一： 在前面的兩個順序圖中，前一個是對象在前面的兩個順序圖中，前一個是對象之間交互之間交互，后一個是功能模塊，后一個是功能模塊之間交互之間交互 怎么理解怎么理解“順序圖順序圖”的概念？的概念？5.2

10、順序圖順序圖 困惑一的回答困惑一的回答： 順序圖是由一組參與者（系統內依次彼順序圖是由一組參與者（系統內依次彼此此交互的各個組成部分）組成交互的各個組成部分）組成 如果一個系統很容易、很清晰地用若干如果一個系統很容易、很清晰地用若干個對象描述，那么順序圖就以個對象描述，那么順序圖就以“對象對象”為參與者為參與者5.2 順序圖順序圖 困惑一的回答困惑一的回答： 順序圖是由一組參與者（系統內依次彼順序圖是由一組參與者（系統內依次彼此此交互的各個組成部分）組成交互的各個組成部分）組成 如果一個系統很容易、很清晰地用若干如果一個系統很容易、很清晰地用若干個功能模塊描述，那么順序圖就以個功能模塊描述，那

11、么順序圖就以“功功能模塊能模塊”為參與者為參與者 功能模塊的最后代碼實現，終究功能模塊的最后代碼實現，終究“歸根歸根”到對象及其方法上到對象及其方法上5.2 順序圖順序圖 困惑二困惑二： 交互交互圖圖通常用來描述一個用例的行為通常用來描述一個用例的行為 一個用例需要多個順序圖或協作圖一個用例需要多個順序圖或協作圖 怎么理解怎么理解“用例圖用例圖”與與“順序圖順序圖”的關的關系？系？5.2 順序圖順序圖 困惑二的回答困惑二的回答： 下面給出一個用例圖下面給出一個用例圖Author Credentials DatabaseRecord Application FailureCheck Identi

12、tyCreate a new Regular Blog AccountAdministratorCreate a new Editorial Blog AccountCreate a new Blog account5.2 順序圖順序圖 困惑二的回答困惑二的回答： 用例用例“Create a new Regular Blog Account”的用例描述的用例描述主要流程主要流程 步驟步驟動作動作1管理者要求系統創建一個新博客帳戶管理者要求系統創建一個新博客帳戶2管理者選擇一般（管理者選擇一般（regular）的帳戶類型）的帳戶類型3管理者輸入作者詳細數據管理者輸入作者詳細數據4使用作者憑證數據

13、庫，驗證作者詳細數據使用作者憑證數據庫，驗證作者詳細數據5創建新的一般型的博客帳戶創建新的一般型的博客帳戶6通過電子郵件將新博客帳戶詳細數據的摘要發給作通過電子郵件將新博客帳戶詳細數據的摘要發給作者者5.2 順序圖順序圖 困惑二的回答困惑二的回答： 用例用例“Create a new Regular Blog Account”的順序圖的順序圖5.2 順序圖順序圖 :ContentManagementSystemcreateNewBlogAccount( )checkAuthorDetails(author:AuthorDetails) admin:Administrator acd:Autho

14、rCredentialsDB es:EmailSystemselectBlogAccountType(type)enterAuthorDetails(author:AuthorDetails)createNewBlogAccount(author:AuthorDetails)sendEmail(email:Email)emailBlogDteails(regularBlogAccount)5.2 順序圖順序圖 順序圖中的順序圖中的建模元素建模元素： 對象（參與者實例也是對象）對象（參與者實例也是對象） 生命線生命線 控制焦點控制焦點 消息消息5.2 順序圖順序圖 對象對象： 3種命名方式種命名

15、方式 顯示對象名和類名顯示對象名和類名 只顯示類名，不顯示對象名（匿名對只顯示類名，不顯示對象名（匿名對象）。此時，用類角色代表實際的對象。象）。此時，用類角色代表實際的對象。 只顯示對象名，不顯示類名（不關心對只顯示對象名，不顯示類名（不關心對象所屬的類名）象所屬的類名）5.2 順序圖順序圖objectName:ClassName:ClassNameobjectName顯示對象名和類名顯示對象名和類名只顯示類名只顯示類名只顯示對象名只顯示對象名5.2 順序圖順序圖 生命線生命線： 從對象圖標向下延伸的一條虛線從對象圖標向下延伸的一條虛線 表示對象存在的時間表示對象存在的時間 :Driver5

16、.2 順序圖順序圖 生命線生命線： 生命線表示一個對象在一段時期內的存生命線表示一個對象在一段時期內的存在在 正是因為這個特性，使順序圖適合正是因為這個特性，使順序圖適合對象對象之間消息的時間順序之間消息的時間順序 一般情況下，對象的生命線從圖的頂部一般情況下，對象的生命線從圖的頂部畫到底部，表示對象存在于交互的整個畫到底部，表示對象存在于交互的整個過程過程5.2 順序圖順序圖 控制焦點（又稱激活期）控制焦點（又稱激活期）： 在生命線上的小矩形在生命線上的小矩形 表示時間段的符號表示時間段的符號 在這個時間段內，對象將執行相應的操作在這個時間段內，對象將執行相應的操作 :Driver :Car

17、oper( )5.2 順序圖順序圖 控制焦點控制焦點： 控制焦點可以嵌套，更精確地說明消息控制焦點可以嵌套，更精確地說明消息的開始和結束位置的開始和結束位置 object1:C1 object2:C2 object3:C3oper1( )oper2( )oper3( )嵌套嵌套消息的開始位置消息的開始位置消息的結束位置消息的結束位置5.2 順序圖順序圖 控制焦點控制焦點： 激活期表示一個對象執行一個動作的期激活期表示一個對象執行一個動作的期間，即對象激活的時間段間，即對象激活的時間段 激活矩形的高度激活矩形的高度代表激活持續時間代表激活持續時間 這個特性可視化地描述了對象執行一項這個特性可視化

18、地描述了對象執行一項操作的時間操作的時間5.2 順序圖順序圖 消息消息： 從一個對象的生命線到另一個對象的生從一個對象的生命線到另一個對象的生命線的箭頭命線的箭頭 定義交互和協作中交換的信息定義交互和協作中交換的信息 一個對象或類可以通過消息請求另一個一個對象或類可以通過消息請求另一個對象或類來完成特定功能對象或類來完成特定功能5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 消息種類消息種類： 調用消息調用消息 異步消息異步消息 返回消息返回消息 反身消息反身消息 阻止消息阻止消息 超時消息超時消息5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 調用消息調用消息： 調用消息的發送者把控制傳遞給消息的調用消息的發送

19、者把控制傳遞給消息的接收者，然后停止活動，等待消息接收接收者，然后停止活動，等待消息接收者放棄或返回控制者放棄或返回控制 早期版本中，也稱為早期版本中，也稱為同步消息同步消息 為了圖的簡潔，與調用消息配對的返回為了圖的簡潔，與調用消息配對的返回消息可以不用畫出來消息可以不用畫出來 接收者是一個需要通過消息驅動才能執接收者是一個需要通過消息驅動才能執行動作的對象（行動作的對象（被動對象被動對象）5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 調用消息調用消息： :Driver :Caroper( )注意箭頭形狀5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 異步消息異步消息： 異步消息的發送者通過消息把信號傳遞異步

20、消息的發送者通過消息把信號傳遞給消息的接收者，然后繼續自己的活動，給消息的接收者，然后繼續自己的活動，不等待消息接收者返回消息或控制不等待消息接收者返回消息或控制 接收者和發送者是并發工作的接收者和發送者是并發工作的 :Driver :Caroper( )注意箭頭形狀5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 返回消息返回消息： 返回消息表示從過程調用返回返回消息表示從過程調用返回 如果是從如果是從過程調用過程調用返回，則返回消息是返回，則返回消息是隱含的，所以返回消息可以不用畫出來隱含的，所以返回消息可以不用畫出來 對于對于非過程調用非過程調用，如果有返回消息，必，如果有返回消息，必須明確表示出來

21、須明確表示出來 返回消息用虛箭頭表示返回消息用虛箭頭表示5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 返回消息返回消息： :Driver :Caroper( )5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 反身消息反身消息： 在反身消息中，消息的發送者和接收者是同在反身消息中，消息的發送者和接收者是同一個對象。一個對象。 :CustomerActor1:cancel( ) :Event :Performance2:cancelPerformance( )3*for each performance whose datetoday:delete( ):void4:return void6:return void

22、5:return void5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 阻止消息阻止消息： 消息發送者發出消息給接收者，如果接消息發送者發出消息給接收者，如果接收者無法立即接收消息，則發送者放棄收者無法立即接收消息，則發送者放棄這個消息這個消息 用折回的箭頭表示用折回的箭頭表示 :Driver :Caroper( )注意箭頭形狀5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 超時消息超時消息： 消息發送者發出消息給接收者，并按指消息發送者發出消息給接收者，并按指定時間等待。如果接收者無法在指定時定時間等待。如果接收者無法在指定時間內接收消息，則發送者放棄這個消息間內接收消息，則發送者放棄這個消息 用附帶小圓圈表

23、示用附帶小圓圈表示 :Driver :Caroper( )注意箭頭形狀5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 消息的語法格式消息的語法格式： predecessor guard-condition sequence-expression return-value := message-name (argument-list) predecessor：必須先發生的消息的列表：必須先發生的消息的列表 guard-condition：警戒條件：警戒條件 sequence-expression：消息順序表達式：消息順序表達式5.3 順序圖中的消息順序圖中的消息 消息的語法格式消息的語法格式： prede

24、cessor guard-condition sequence-expression return-value := message-name (argument-list) return-value：消息的返回值的名字列表：消息的返回值的名字列表 message-name：消息名：消息名 argument-list：消息的參數列表：消息的參數列表5.4 建立順序圖的步驟建立順序圖的步驟 確定交互過程的上下文確定交互過程的上下文 識別參與交互過程的對象識別參與交互過程的對象 為每個對象設置生命線，即確定哪些為每個對象設置生命線，即確定哪些對象存在于整個交互過程中，哪些對象對象存在于整個交互過程

25、中，哪些對象在交互過程中被創建和撤消在交互過程中被創建和撤消 從引發這個交互過程的初始消息開始，從引發這個交互過程的初始消息開始，在生命線之間自頂向下依次畫出隨后的在生命線之間自頂向下依次畫出隨后的各個消息各個消息5.4 建立順序圖的步驟建立順序圖的步驟 如果需要表示消息的嵌套，或如果需要表示消息的嵌套，或/和表示和表示消息發生時的時間點，則采用控制焦點消息發生時的時間點，則采用控制焦點 如果需要說明時間約束，則在消息旁如果需要說明時間約束，則在消息旁邊加上約束說明邊加上約束說明 如果需要，可以為每個消息附上前置如果需要，可以為每個消息附上前置條件和后置條件條件和后置條件5.4 建立順序圖的步

26、驟建立順序圖的步驟 讀卡機讀卡機: 客戶客戶1:插卡插卡 ATM屏幕屏幕2:讀卡號讀卡號3:屏幕初始化屏幕初始化5:輸入密碼輸入密碼6:驗證卡號驗證卡號 取款機取款機 帳戶帳戶4:提示輸入密碼提示輸入密碼5.4 建立順序圖的步驟建立順序圖的步驟 讀卡機讀卡機: 客戶客戶7:選擇取錢選擇取錢,輸入提取金額輸入提取金額 ATM屏幕屏幕9:驗證金額驗證金額8:提交金額提交金額11:提供錢、收據提供錢、收據 取款機取款機 帳戶帳戶12:退卡退卡10:扣錢扣錢5.4 建立順序圖的步驟建立順序圖的步驟 總結總結： 激活期代表一個對象直接或間接的執行一激活期代表一個對象直接或間接的執行一個動作（操作）的時間

27、。個動作（操作）的時間。 激活矩形的高度代表激活持續時間。激活矩形的高度代表激活持續時間。 激活期可以被理解成激活期可以被理解成C語言中一對花括號語言中一對花括號“ ”中的內容。中的內容。 一個單獨的順序圖只能顯示一個控制流。一個單獨的順序圖只能顯示一個控制流。即用例的一個腳本。即用例的一個腳本。5.4 建立順序圖的步驟建立順序圖的步驟 總結總結： 一般來說，一個完整的控制流肯定是復雜一般來說，一個完整的控制流肯定是復雜的，因此需要多個順序圖來描述。的，因此需要多個順序圖來描述。 一些順序圖是主要的，另一些順序圖用來一些順序圖是主要的，另一些順序圖用來描述可選擇的路徑和一些例外。描述可選擇的路

28、徑和一些例外。 再用一個包，對它們進行統一的管理。這再用一個包，對它們進行統一的管理。這樣就可以用一些交互圖來描述一個冗大復樣就可以用一些交互圖來描述一個冗大復雜的控制流。雜的控制流。5.5 協作圖協作圖 協作圖是用于描述系統的行為是如何由系協作圖是用于描述系統的行為是如何由系統的成分協作實現的圖統的成分協作實現的圖 協作圖強調參加交互的各對象的組織協作圖強調參加交互的各對象的組織 協作圖只對相互間有交互作用的對象和這協作圖只對相互間有交互作用的對象和這些對象間的關系建模些對象間的關系建模 忽略其它對象和關聯忽略其它對象和關聯 協作圖可以被視為對象圖的擴展協作圖可以被視為對象圖的擴展,但它除了

29、但它除了展現出對象間的關聯外，還顯示出對象間展現出對象間的關聯外，還顯示出對象間的消息傳遞的消息傳遞5.5 協作圖協作圖 協作圖描述的是和對象結構相關的信息協作圖描述的是和對象結構相關的信息 協作圖的一個用途是表示類操作的實現協作圖的一個用途是表示類操作的實現 協作圖可以說明類操作中用到的參數、局協作圖可以說明類操作中用到的參數、局部變量、操作中的永久鏈部變量、操作中的永久鏈. 當實現一個行為時，消息編號對應了程序當實現一個行為時，消息編號對應了程序中嵌套的調用結構和信號傳遞過程。中嵌套的調用結構和信號傳遞過程。5.5 協作圖協作圖 協作圖中的協作圖中的建模元素建模元素： 對象（參與者實例也是

30、對象，多對象，對象（參與者實例也是對象，多對象，主動對象）主動對象） 鏈鏈 消息消息5.5 協作圖協作圖 多對象多對象： 多對象指的是由多個對象組成的對象集多對象指的是由多個對象組成的對象集合合 一般情況下，這些對象屬于同一個類一般情況下，這些對象屬于同一個類 當需要把消息同時發送給多個對象，而當需要把消息同時發送給多個對象，而不是單個對象時，使用多對象概念不是單個對象時，使用多對象概念objectName:ClassName5.5 協作圖協作圖 主動對象主動對象： 主動對象是一組屬性和一組方法的封裝主動對象是一組屬性和一組方法的封裝體，其中至少有體，其中至少有一個方法不需要接收消一個方法不需

31、要接收消息，就能主動執行息，就能主動執行（稱為主動方法）。（稱為主動方法）。 主動對象可以在不接收外部消息的情況主動對象可以在不接收外部消息的情況下，自己開始一個控制流。下，自己開始一個控制流。 除含有主動方法外，主動對象的其他方除含有主動方法外，主動對象的其他方面與被動對象沒有區別。面與被動對象沒有區別。objectName:ClassName:RobotactiveRose中的主動對象5.5 協作圖協作圖 鏈鏈： 用鏈來連接對象，而消息顯示在鏈的旁用鏈來連接對象，而消息顯示在鏈的旁邊。邊。 一個鏈上可以有多個消息一個鏈上可以有多個消息 對象是類的實例，腳本是用例的實例，對象是類的實例，腳本

32、是用例的實例，鏈是關聯的實例鏈是關聯的實例 在鏈上可以加一些修飾，如角色名，導在鏈上可以加一些修飾，如角色名，導航，鏈兩端是否有聚集關系航，鏈兩端是否有聚集關系5.5 協作圖協作圖 消息消息： 消息代表協作圖中對象間通過鏈接發送消息代表協作圖中對象間通過鏈接發送的消息的消息 消息的箭頭消息的箭頭指向接受消息的對象指向接受消息的對象 消息流上標有消息的序列號和對象間發消息流上標有消息的序列號和對象間發送的消息送的消息 一條消息會觸發接收對象中的一項操作一條消息會觸發接收對象中的一項操作5.5 協作圖協作圖 消息消息： 消息的序列號（順序號）是消息的一個消息的序列號（順序號）是消息的一個數字前綴，

33、是一個整數，由數字前綴，是一個整數，由1開始遞增。開始遞增。 通過整數之間的通過整數之間的“點點”表示法，可以描表示法，可以描述控制的嵌套關系。述控制的嵌套關系。 例如，有：消息例如，有：消息1，消息，消息1.1，消息，消息1.2。消息消息1.1和和1.2是嵌套在消息是嵌套在消息1中的，且消中的，且消息息1.1排在消息排在消息1.2的前面的前面5.5 協作圖協作圖 回收分店回收分店信息模塊信息模塊: 企業主管企業主管1:回收分店信息回收分店信息3:分店的申請分店的申請2:分店的申請分店的申請5:處理分店的申請處理分店的申請 門店退倉門店退倉模塊模塊4:處理分店的申請處理分店的申請 分店提貨分店提貨模塊模塊: 系統操作員系統操作員5.6 建立協作圖的步驟建立協作圖的步驟 確定交互過程的上下文確定交互過程的上下文 識別參與交互過程的對象識別參與交互過程的對象 如果需要，為每個對象設置初始特性如果需要，為每個對象設置初始特性 確定對象之間的鏈，以及沿著鏈的消確定對象之間的鏈，以及沿著鏈的消息息 從引發這個交互過程的初始消息開始，從引發這個交互過程的初始消息開始，將隨后的每個消息附到相應的鏈上將隨后的每個消息附到相應的鏈上5.6 建立協作圖的步驟建立協作圖的步驟 如果需要表示消息的嵌