在UML2.0中提供了對系統動態行為建模的四大類圖形：UseCase圖、交互圖、狀態機圖和活動圖。交互圖（InteractionDiagram）主要表現對象之間是如何進行交互和通信的。交互圖主要用于對UseCase中的控制流的建模。一般情況下，一個交互圖表達單個UseCase的行為，它表示出該UseCase中的若干個實例對象和對象之間所傳遞的消息。交互圖包括順序圖、通信圖、計時圖和交互概觀圖。UML的交互圖與狀態機圖、活動圖，以及UseCase圖一起構成了系統的行為視圖（BehavioralView）。交互概觀圖將在后面介紹。第8章交互作用圖第8章交互作用圖8.1順序圖98

8.2通信圖101

8.3語義等價102

8.4交互作用圖的應用102順序圖的著重點是完成某個行為的對象類和這些對象類之間所傳遞的消息的時間順序。

UML的順序圖類似于以往一般面向對象技術中的時序圖。

例：圖8.1是項目與資源管理系統PRMS中的一個把技能加入資源的順序圖，它表示了UseCase“把技能加入資源”的行為。

8.1順序圖圖8.1把技能加入資源的順序圖

8.1順序圖8.1.1順序圖的組成8.1.2對象的創建與銷毀8.1.3同步消息與異步消息8.1.4交互框架8.1.5分支8.1.6循環8.1.7自調用與回調順序圖是一個二維圖形。在順序圖中水平向為對象維，沿水平方向排列參與交互的對象類角色；豎向為時間維，沿垂直向下方向按時間遞增順序列出各對象類角色所發出和接收的消息。一個順序圖由下列圖形元素構成：對象類角色、生命線、激活期和消息。

1．對象類角色對象類角色（ClassRole）表示在交互中對象可起的作用。對象類角色用矩形框圖標表示。在順序圖中對象類角色一般只給出名稱，其命名規則與在對象類圖中相同。8.1.1順序圖的組成2．生命線生命線（Lifeline）表示對象存在的時間，在順序圖中生命線表示為從對象圖標向下延伸的一條虛線。

3．激活期激活期（Activation）又稱為控制焦點（Focusofcontrol），表示對象執行一個動作的期間，也即對象激活的時間段。激活期由位于生命線上的一個窄矩形框表示。當一個對象在激活期時，該對象處于激活狀態，能夠響應或發送消息，執行動作或活動。當一個對象不在激活期時，該對象處于休眠狀態，什么事都不做，但它仍然存在，等待新的消息來激活它。8.1.1順序圖的組成4．消息消息（Message）表示對象之間的通信，對象之間的交互通過互發消息來實現，消息將觸發接受對象中的特定操作。。在順序圖中消息用對象角色之間的一條水平箭線表示。消息箭線從源對象指向目標對象，其上標有消息內容標簽。

消息內容標簽的格式為：

序號

[保安條件]*[循環]返回表：=操作名（參數表）

序號為消息在整個交互中的順序號。保安條件（GuardCondition）是一個布爾條件表達式。只有當其保安條件被滿足時才能發送該消息。保安條件可以缺省，表示該消息是無條件發送的。循環說明規定該消息發送的重復次數。操作的參數表是一個以逗號分隔的實在參數表，它被傳遞給接收該消息的對象類角色中的一個操作（方法）。

8.1.1順序圖的組成消息有多種類型，可以觸發的動作有：調用另外一個對象的操作，調用本對象的操作，返回值給調用者，發送信號給一個對象，創建或銷毀對象。

不同形式的箭線表示不同種類型的消息，如圖8.2所示。8.1.1順序圖的組成圖8.2消息箭線對應的含義

在對系統的行為建模時，順序圖可以采用兩種不同的抽象層次：說明層（Specificationlevel）和實例層（InstanceLevel）。例：圖8.1是一個說明層的順序圖。例：圖8.3是相應的實例層的順序圖。這類的順序圖又稱為劇本（Scenario），有助于了解具體的實例交互行為。8.1.1順序圖的組成圖8.3把技能“A/D”加入資源“王平”的劇本（順序圖）

一個對象可以在交互中創建。如果一個對象是在交互中創建的，則該對象的生命線就從接收到一個標有構造型<<create>>的創建消息之時開始。

一個對象可以在交互中銷毀。如果一個對象是在交互中銷毀的，則該對象的生命線就從接收到一個標有構造型<<destroy>>的銷毀消息之時終止。對象銷毀的標志是在其生命線的端部標上一個“×”。一個對象可以由其他的對象發送<<destroy>>消息予以銷毀，也可以自己銷毀

8.1.2對象的創建與銷毀例：一個客戶機與數據庫的JDBC接口交互行為的部分順序圖如圖8.4所示。其中的數據庫事務對象“：事務”由標有<<create>>的消息，觸發創建，被<<destroy>>消息觸發銷毀。

對象的自行銷毀可見后面的圖8.11所示。8.1.2對象的創建與銷毀圖8.4對數據庫的JDBC接口的訪問

同步消息（Synchronousmassage）代表一個通過操作調用的嵌套的控制流，該操作調用要求操作同步。

同步消息的發送者把控制傳遞給消息的接收者，然后暫停活動，等待消息接收者放棄或返回控制。

同步消息的接收者執行所請求的操作，如果需要的話，可以把控制傳遞給另一個對象角色，請求做某個操作，并且當該操作完成后把控制返回給原來的同步消息的發送者。同步消息的接收者也可以直接返回或發送信息給原來的消息的發送者。

8.1.3同步消息與異步消息同步消息的接收者必須是一個被動對象（Passiveobject），即它是一個需要通過消息的驅動才能執行動作的對象。

同步消息用一條帶全箭頭（實心三角或叉形）的箭線表示。一般一個同步消息必有一個配對的返回消息。在順序圖中返回消息可以省略，返回消息一般隱含在激活期的底端，但也可以用一條帶叉形箭頭的虛箭線顯式表示。

8.1.3同步消息與異步消息同步消息和返回消息在順序圖中的3種表示形式，如圖8.5所示。

8.1.3同步消息與異步消息圖8.5同步消息在順序圖中的表示

異步消息（Asynchronousmassage）代表一個經由信號的非嵌套的控制流，該信號異步要求一個操作。

異步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，不等待接收者返回信息或控制。

異步消息的接收者執行所請求的操作，操作完成后可以發回信息給異步消息的發送者。

異步消息的發送者和接收者是并發工作的。在交互圖中大量的是異步消息。

8.1.3同步消息與異步消息異步消息的接收者必須是一個主動對象（Activeobject），即它是一個不需要消息驅動就能執行其動作的對象。

一個異步消息可以做以下3件事情之一：（1）創建一個新線程。此時的異步消息連接到一個激活期的頂部。（2）創建一個新對象。（3）與一個已經在運行的線程通信。

8.1.3同步消息與異步消息異步消息用一條帶半箭頭（叉形或實心三角）的箭線表示，如圖8.6所示。在交互圖中大量的是異步消息。

8.1.3同步消息與異步消息圖8.6異步消息在順序圖中的表示

交互框架（InteractionFrame）是UML2.0中提出的標記順序圖片段的圖示方法。片段（Fragment），又稱交互片段（InteractionFragment），是指順序圖中的一個分區域，包含著該順序圖的局部內容。對于一個片段允許帶有保安條件（Guard），當該條件為真時才執行該片段。一個或多個片段可以由一個交互框架包圍，在框架圖形左上角的標題框中給出操作符，表明該交互框架中片段的處理方式。如果把二個或多個片段放在一個交互框架里，各片段的區域之間用一條虛線分隔，則稱為組合片段。組合片段常用于表示交互中的條件選擇、并發或引用情況。一個順序圖中可以含有多個交互框架，每一個交互框架可以包含一個或多個片段；一個交互框架中可以包含另一個交互框架。使用交互框架便于表示交互中的分支、循環、并發，以及一個交互引用另一個交互的情況。8.1.4交互框架例：一個包含組合片段的交互框架示例，如圖8.7所示。在該交互框架中是一個組合片段，它有兩個交互片段，并發執行。8.1.4交互框架圖8.7包含組合片段的交互框架示例

par:程控服務:呼叫:被叫call(100)call(100)call(102)call(102)交互框架的常用操作符有alt、opt、par、loop、region、neg、ref等。它們的含義分別為：

alt——選擇。有多重片段供選擇，且必選其一，只有當其保安條件為真的片段才被執行。

opt——任選。有多重片段供選擇，只有當其保安條件為真的片段才被執行。

par——并行。每個片段都并發執行。

loop——循環。片段可重復執行，保安條件給出執行條件。

region——臨界區域。片段只有一個線程對它立即執行。

neg——否定。片段指明一次無效的交互。

ref——引用。引用在其它圖上定義的一個交互。

交互引用（InteractionUse）是UML2.0中提出的新概念。交互引用是復制被引用的交互內容的手段。一個交互引用引用另一個交互（片段或組合片段），該被引用的交互是在其它地方定義的。

8.1.4交互框架例：交互引用的示例，如圖8.8所示。8.1.4交互框架圖8.8交互引用示例

ref:圖書檢索:數據服務按書名查找Load(“value”)分支是指從一個對象的同一個時間點發出多個消息的情況，其中的每一個消息都有保安條件，當保安條件得到滿足，則發送該消息。。

條件分支：多個消息的保安條件是互斥的，在一個特定的時刻，僅有一個消息的保安條件會得到滿足，導致該消息的發送。并發分支：多個消息的保安條件是互為相容的，在一個特定的時刻多個消息的保安條件都可能滿足，則多個消息可能同時發送。

8.1.5分支在UML1.x中，可如圖8.9所示在順序圖中表示分支。其中水平向的消息箭線表明該消息在瞬間發生；斜向下的消息箭線表示非瞬時消息，表明該消息需要有一定的傳輸時間。8.1.5分支圖8.9分支與并發在順序圖中的表示

在UML2.0中，在順序圖中表示分支和并發要求采用交互框架。分支的示例如圖8.10所示。8.1.5分支圖8.10分支示例

alt

:打印服務:打印機

:打印隊列Print(file)Print(file)Store(file)[Printerfree][Printerbusy]消息的循環是指一組消息被多次發出。在順序圖中循環處理可以用交互框架表示，一組消息包含在一個交互框架中，這些消息將循環重復發送。在交互框架左上角的標題框中標明操作符“loop”。操作符“loop”的語法定義為：loop[(<minint>[,<maxint>])]。

其中，<minint>為循環參數值的下界，<maxint>為循環參數值的上界，均可為非負整數；<maxint>還可為“*”，表示無限。若操作符“loop”不帶參數值，則為無限循環。循環的繼續或退出也可由一個出口條件控制。出口條件可用條件表達式表示，其值是循環的次數。

8.1.6循環例：在順序圖中表示循環，如圖8.11所示。8.1.6循環圖8.11循環示例

loop(1,8)

:對象A:對象B

:對象COp1Op2Op3例：項目與資源管理系統PRMS的一個清除項目的順序圖

，如圖8.12所示。消息的多重循環結構。UML1.x允許順序圖中的循環結構可以用虛線和約束條件表示。參見教材中圖8.13。8.1.6循環圖8.12PRMS的一個清除項目的順序圖

按名找項目清除項目按項目找活動按活動找任務清除任務清除活動清除項目[無任務][無活動]loop項目管理窗口:用戶接口:項目:活動:任務:項目管理員loop自調用（SelfCall）是指一個對象調用自己。

在順序圖上自調用可以用一條返回給發送對象的箭線表示，在消息箭線上還可以加上構造型<<self>>

。回調：異步消息的接收對象，在指定的事件類型發生或所要求的操作已完成時，立即發送一個異步消息給原調用者，通知所關注的事件已經出現或操作已完成，同時返回一些必要的參數和信息。

回調與返回（Return）不同。回調所發送的是一個異步消息，發送者和接收者并行進行各自的活動，并且并非任何異步消息都要有配對的回調消息。返回消息則是與同步消息配對的，同步消息的發送者一定要等到接收者發回的返回消息，才進行后續的工作。

8.1.7自調用與回調例：自調用與回調的示例。一個銀行交易驗證的部分順序圖，如圖8.14所示。8.1.7自調用與回調圖8.14銀行交易驗證順序圖

通信圖包含一組對象和以消息交換為紐帶的關聯，用于描述系統的行為是如何由系統的成分合作實現的。

通信圖是協同的圖形表示。所謂協同（Collaboration）是一種靜態結構，它是一個系統對實現某些服務所涉及的對象及其交互的投影。一個協同定義了一組對某些服務有意義的參加者和它們的聯系，這些參加者定義了交互中的對象所扮演的角色。通信圖與順序圖都是表現對象之間的交互和通信的，但側重點不同：順序圖著重在交互的時間順序上，通信圖則著重在交互對象的空間鏈接上。通信圖對應于簡單的順序圖。通信圖不允許含有交互框架、交互引用等復雜結構。8.2通信圖例：項目與資源管理系統PRMS中的一個把技能加入資源的通信圖，如圖8.15所示。它與圖8.1的順序圖是等價的。8.2通信圖圖8.15把技能加入資源的通信圖

8.2通信圖8.2.1通信圖的組成8.2.3對象的創建與銷毀8.2.4同步消息與異步消息8.2.2說明層與實例層8.2.5多對象8.2.6自調用與回調一個通信圖由下列圖形元素構成：

1．對象類角色（ClassRole）對象類角色是在交互中對象可起的作用。對象類角色用一個矩形框圖標表示，其中置有對象的名稱。對象類角色也可以是一個匿名對象。

2．關聯角色（AssociationRole）

關聯角色代表關聯路徑（AssociationPath），規定在交互中對象之間的鏈接（Link）的角色類型。關聯角色用對象角色之間的一條實線表示，關聯線上有關聯角色的名字，如圖8.16所示。在關聯路徑實線上用一個箭頭表示導航，指出激勵流的方向。鏈接端連接2個或多個對象類角色，可有自己的性質。如多重性標記。在一個鏈接的遠端可以附加一個路徑構造型，如<<local>>（局部）、<<global>>（全局）、<<parameter>>（參數）、<<self>>（自返）、<<active>>（主動）等，用來說明鏈接端的特定的角色。8.2.1通信圖的組成例：關聯角色的圖形表示，如圖8.16所示。8.2.1通信圖的組成圖8.16關聯角色的圖形表示3．消息在通信圖中的消息的含義和表示法與順序圖中的相同。消息內容標簽在鏈接線旁的消息箭線上。與順序圖不同的是，在通信圖中的消息必須標有消息序號，它表示在高一層消息中的順序或控制轉移的順序（交互的順序）。一些消息內容標簽的例子：

3:display(x,y)/簡單消息

1.3.1:p:=find(specs)/嵌套調用，帶返回值

4:[x<0]invert(x,color)/條件消息

A3,B4/C3.1*:update()/與其他線程同步，并重復如果在同一個嵌套層次中或消息源自于不同的對象角色，則消息是并發的。8.2.1通信圖的組成例：一個表示把技能加入資源的實例層的通信圖，如圖8.17所示。8.2.1通信圖的組成圖8.17把技能“A/D”加入資源“王平”的通信圖（劇本）通信圖可以采用兩種不同的抽象層次：說明層和實例層。在說明層的通信圖表現對象類角色、關聯角色，它們構成協同的操作或分類符的一個實現，主要是概念性地說明行為的角色及其結構。在實例層的通信圖表現對象、鏈接，這些實例符合它們的對象類角色、關聯角色。在鏈接上可以有代表激勵的箭頭，主要是具體表現實例（對象、鏈接）在協同中的作用。在通信圖上給出對象類角色之間傳遞的消息。在說明層的通信圖中只需要給出消息的名字，能說明消息的含義和作用即可；在實例層的通信圖，除消息的名字外，須詳細給出消息要求的操作名、參數，以及其他具體的信息。一個說明層的通信圖的示例，如圖8.18所示。一個實例層的通信圖的示例，如圖8.19所示。它是圖8.18的通信圖的一個實例層的版本。實例層的通信圖還可以表示交互的劇本（Scenario）。在一個表達劇本的通信圖中需要把每一個具體的實例對象的消息實例一一列出。。8.2.2說明層與實例層例：一個說明層的通信圖，如圖8.18所示。8.2.2說明層與實例層圖8.18說明層的通信圖示例例：一個實例層的通信圖，如圖8.19所示。它是圖8.18的通信圖的一個實例層的版本。8.2.2說明層與實例層圖8.19實例層的通信圖示例在通信圖中表示創建和銷毀一個對象可以采用標有構造型<<create>>的創建消息和標有構造型<<destroy>>的銷毀消息。可以用約束表示一個對象或鏈接是否在執行期間被創建或銷毀。在執行期間被創建的對象和鏈接可以用約束{new}標記；在執行期間被銷毀的對象和鏈接可以用約束{destroyed}標記；在執行期間被創建而后銷毀的對象和鏈接可以用約束{transient}標記。8.2.3對象的創建和銷毀例：具有對象的創建和銷毀行為的通信圖示例，如圖8.20所示，它是與圖8.4的順序圖等價的一個通信圖。8.2.3對象的創建和銷毀圖8.20對數據庫的JDBC接口的訪問在通信圖中同步消息和異步消息的含義與在順序圖中的相同，而且同樣是用實心三角箭線表示同步消息，消息的出現順序則以消息的序號表達；用半叉形箭線表示異步消息。圖8.21給出了同步消息流和異步消息流在通信圖中的表示形式。在通信圖中，循環發送的消息用符號“*”表示，其發送的次數或出口條件由后跟的方括號中的保安條件確定。參見圖8.22。8.2.4同步消息與異步消息圖8.21同步消息流和異步消息流在通信圖中的表示形式例：項目與資源管理系統PRMS的一個清除項目的通信圖，如圖8.22所示，它與圖8.11等價，表現了循環消息的應用。8.2.4同步消息與異步消息圖8.22清除項目的通信圖多對象（multiobject）代表關聯端的“多”端的一組對象。多對象用于表示訪問全組對象的操作和信號。多對象的應用可以方便地體現面向對象的多態性原則。多對象由一組對象組成，對于同一個操作，每一個對象可能有不同實現的方法。

多對象用兩個堆疊一起的矩形框表示，其中頂層的一個矩形框的位置在水平向和垂直向均稍有偏移。堆疊的矩形框中給出多對象名。指向多對象的消息箭線代表對該組對象的一個激勵。運行每一個對象的操作需要有兩個激勵（消息）：一個是對多對象的重復調用，找出對每一個對象的鏈接，另一個是使用該鏈接發送對每一個對象的激勵（消息）。這兩個激勵可以合成表示為一條消息。多對象一端的關聯端角色可以加上符號“*”，代表該關聯端角色是多個獨立的鏈接。多對象的應用中有一個特殊的情況：廣播消息。在廣播消息的消息箭線旁應標上構造型<<broadcast>>，廣播消息名前應有多重性標記“*”。8.2.5多對象例：應用多對象的一個通信圖示例，如圖8.23所示。8.2.5多對象圖8.23多對象示例在通信圖中自調用的一種圖形表示法如圖8.24所示。鏈接線從消息的發送者對象返回到自己，并且標出構造型<<self>>。回調機制的一個示例，如圖8.25所示。自調用和回調的語義與在順序圖中的相同。8.2.6自調用與回調圖8.25回調示例圖8.24自調用的圖形表示協同1概述2UseCase與協同3參數化協同協同（Collaboration）是一種靜態結構，它是一個系統對實現某些服務所涉及的對象及其交互所作的投影。一個協同定義了對某些服務有意義的一組參加者和它們的聯系，這些參加者定義了交互中的對象所扮演的角色。在協同中規定了它的上下文和交互。從系統的外部可以把協同看作為一個單獨的實體。協同的圖標用一個虛線橢圓表示，其中包含協同的名字，以及其他信息，如圖8.26所示。1協同概述圖8.26協同圖標示例

一個協同有兩個方面：結構和行為。

在結構方面，一個協同可以包含任意的分類符的組合，如類、接口、組件、節點，以及它們的聯系等。但是，一個協同并不擁有參與協同的這些模型元素，而只是引用它們。協同只是一種概念性的結構塊，而不是系統的一個物理性的結構塊，在這一點上協同與包、子系統是不同的。

在行為方面，一個協同規定了參與協同的模型元素相互交互的動態行為。

可以用通信圖、順序圖、類圖或對象圖分別展開表示一個協同的不同側面的特征。

協同可用于實現一個UseCase，實現一個操作，對系統的機制（Mechanisim）建模。

1協同概述例：一個類圖，展開表示協同“商品經銷”的靜態結構，如圖8.27所示。

1協同概述圖8.27表示協同的結構的類圖示例

例：一個順序圖，展開表示協同“商品經銷”的部分順序交互行為，如圖8.28所示。

1協同概述圖8.28表示協同的順序圖示例

一個UseCase可以用一個或多個協同實現。協同本身則用通信圖、順序圖、類圖或對象圖分別展開表示。

例：協同“商品銷售”實現一個UseCase“購買商品”，如圖8.29所示。參與實現某一個UseCase的協同的對象類或其他模型元素，也可以參加實現另一個UseCase的協同，即對于一個系統中的協同可以互相交疊。

2UseCase與協同圖8.29協同實現UseCase示例

建立系統體系結構的一個中心工作就是找出協同，一個良構（Well-Formed）的面向對象的系統是由許多的協同組成的。協同不是孤立存在的，組成一個系統的協同之間存在著聯系，主要的聯系有泛化和依賴。

協同的泛化聯系是指一個協同是另一個協同的泛化（一般化）。協同的依賴聯系是指一個協同使用另一個協同。通常，一個協同依賴另一個更精細化的協同。在一個UseCase圖或對象類圖上可以畫出相關的協同，以及協同之間的各種聯系。

2UseCase與協同參數化協同（ParameterizedCollaboration）定義一個協同家族，家族中的協同有共同的形式，但是參與協同的對象類等模型元素是不同的。參數化協同又稱為方案（Pattern）或模板協同（TemplateCollaboration）。

參數化協同中的參數代表參與協同的角色。當把一個參數化協同中的參數綁定到具體的模型元素，就產生一個實例協同。一個參數化協同可以生成多個實例協同。

參數化協同的圖形表示是在一個虛線橢圓的右上角嵌一個虛線矩形，在虛線橢圓中有參數化協同的名字，還可以包含表達協同結構的類及其聯系，在虛線矩形中列出參數名。

3參數化協同例：參數化協同“商品經銷”，如圖8.30所示。3參數化協同圖8.30參數化協同示例

例：參數化協同“商品經銷”的應用，如圖8.31所示。其中，類“參與者”、“提供”和“商場”類參與協同。3參數化協同圖8.31參數化協同應用示例

計時圖（TimingDiagram）是交互圖的一種，能夠展示交互過程中的真實時間信息，描述對象狀態變化時的時間點和維持特定狀態的時間段，及其時間約束。計時圖是UML2.0中的新增圖形，主要用于表示在交互過程中不同對象狀態改變之間的定時約束。

計時圖有多種形式。在圖8.32中給出了計時圖的一種示例，它是用于表示對象“:User”的生命線的計時圖。計時圖例：計時圖的示例，如圖8.32所示。8.4計時圖圖8.32計時圖示例

sdUserAcc_User{d..3*d}WaitAccessWaitCardIdleCodeCardOutOK{t..t+3}012t:User對象狀態時間約束事件狀態變化UML的交互圖可以有效地幫助人們觀察和分析系統的交互行為。

一個交互是一個行為說明，它由一個協同中的一組對象之間的通信序列所組成，以規定一個特定的目的，如一個操作的實現。

交互圖表達系統中的對象的交互行為。交互的上下文可以是整個系統、一個子系統、一個操作、一個對象類、一個UseCase或一個協同。尤其是，當希望了解一個UseCase所涉及的若干個對象的行