# 第6章 状态图与活动图 > **考试重要度**：★★★★★ > **核心内容**：状态图的组成（状态/转移/事件）、四种事件类型、活动图元素（泳道/分支/分叉汇合）、状态vs活动的区别 --- ## 📢 从手机理解状态图和活动图 💬 你的手机有以下**状态**：闲置 → 解锁 → 使用中 → 锁屏 → 闲置。 每个状态之间的切换需要**事件**触发：点击屏幕、输入密码、按电源键…… 这就是**状态图**——描述**一个对象**在生命周期内的状态变化。 而**活动图**描述的是**一个流程**：比如"打电话"这个活动——打开拨号盘 → 输入号码 → 点击拨号 → 通话 → 挂断。这其中可能涉及多个对象。 --- ## 💡 一、状态图的核心元素 ### 状态图三要素 ``` ┌──────────┐ 事件[条件]/动作 ┌──────────┐ │ 状态A │ ─────────────────→ │ 状态B │ └──────────┘ └──────────┘ ``` | 要素 | 说明 | |------|------| | **状态** | 对象在某个时刻所处的条件或状况 | | **转移** | 从一个状态到另一个状态的变化 | | **事件** | 触发状态转移的原因 | ### 状态的组成 ``` ┌────────────────────────┐ │ 状态名 │ ├────────────────────────┤ │ entry / 入口动作 │ │ exit / 出口动作 │ │ do / 持续活动 │ │ 内部转移（不离开状态） │ └────────────────────────┘ ``` ### 组合状态和历史状态 💬 **组合状态**：一个大状态里面还有小状态的变化过程。 > 例：汽车"行驶"状态里面还有子状态：加速、匀速、减速。 💬 **历史状态**：记住离开组合状态时处于哪个子状态，回来后可以接着来。 > 例：数据备份——中途被打断，恢复后可以继续从断点备份。 --- ## 💡 二、四种事件类型 | 事件类型 | 含义 | 举例 | |----------|------|------| | **调用事件** | 一个方法的调用 | `借书()` → 借书证从"可借"变为"不可借" | | **信号事件** | 一个异步发送的信号实体 | 遥控器发出"Play"信号 → CD机进入"播放"状态 | | **变化事件** | 布尔表达式值发生变化 | 温度>100℃ → 锅炉进入"报警"状态 | | **时间事件** | 到达某个时间点或时间段 | 30秒超时 → 从"拨号"回到"就绪" | ### 🔑 调用事件 vs 信号事件 | 对比 | 调用事件 | 信号事件 | |------|----------|----------| | **本质** | 调用一个方法 | 发送一个信号对象 | | **发送方** | 可以是自己或其他对象 | 只能是其他对象 | | **特点** | 可扩展性弱 | 信号类可泛化，扩展性强 | 💬 例：CD唱机——如果各种遥控信号作为遥控器的属性（变化事件），增加新信号就要修改遥控器类。如果把遥控信号建模为信号类（信号事件），增加新信号只需新增子类，不用改遥控器。 --- ## ✍️ 边学边练（一） **题目**：画出"图书"对象的状态图。 需求：新书购买后需编码才能入库。入库后可借出。借出的书不能被再借出。还书后可再借出。图书破损或过时必须下架，下架后不能再借出。 **答案：** **状态**：未编码 → 可借(在库) → 已借出 → 可借(在库) → 已下架 **转移**： - 未编码 → 可借：`编码()` - 可借 → 已借出：`借出()` - 已借出 → 可借：`还书()` - 可借 → 已下架：`下架()` [破损或过时] - 已借出 → 已下架：`下架()` [破损或过时] ⚠️ 注意：状态图中有两个状态必须有"下架"转移（从可借和已借出都可以下架）。 --- ## 💡 三、活动图的核心元素 ### 活动图的基本元素 | 元素 | 说明 | 画法 | |------|------|------| | **活动** | 一个执行步骤 | 圆角矩形 | | **起点** | 流程的开始 | 实心圆 ● | | **终点** | 流程的结束 | 圆圈加实心圆 ⊙ | | **分支** | 根据条件选择路径 | 菱形 ◇ | | **分叉/汇合** | 并发执行的开始/结束 | 粗横线 | | **泳道** | 标明活动由谁负责 | 纵向分区 | | **对象流** | 活动之间传递的对象 | 带箭头的虚线 | ### 📌 活动图各元素的画法速查 > 这一节把活动图中**所有画图元素**用字符画列出来，画活动图直接照搬即可。 #### ① 起点 —— 实心圆 ● ``` ● ``` #### ② 终点 —— 圆圈加实心圆 ⊙（也称"牛眼"） ``` ⊙ ``` #### ③ 活动（Activity）—— 圆角矩形 ``` ╭───────────╮ │ 登录验证 │ ← 文字描述这一步做什么 ╰───────────╯ ``` #### ④ 转移箭头 —— 实线 + 开放箭头 ``` ╭───────────╮ │ 活动 A │ ╰─────┬─────╯ │ ⇨ 实线 + 开放箭头（类似异步消息） │ ╭─────┴─────╮ │ 活动 B │ ╰───────────╯ ``` #### ⑤ 分支（Decision）—— 菱形 ◇ + 监护条件 ``` ╭───────────╮ │ 活动 A │ ╰─────┬─────╯ │ ◇ ← 菱形（决策点） ╱ ╲ [是]╱ ╲[否] ╱ ╲ ╭─────╮ ╭─────╮ │ 活动B │ │ 活动C │ ╰─────╯ ╰─────╯ ╲ ╱ ╲ ╱ ◇ ← 合并点（多个分支汇合） │ ⇨ ╭─────┴─────╮ │ 活动 D │ ╰───────────╯ ``` #### ⑥ 分叉（Fork）/ 汇合（Join）—— 粗横线 > **分叉**：一条路径分成多条并发执行。 > **汇合**：多条并发路径汇合成一条。 ``` ╭───────────╮ │ 活动 A │ ╰─────┬─────╯ │ ━━━━━━━━━━ ← 粗横线（分叉点） │ │ ⇨ ⇨ ╭─────╮ ╭─────╮ │活动B│ │活动C│ ← B和C并发执行 ╰──┬──╯ ╰──┬──╯ ⇨ ⇨ │ │ ━━━━━━━━━━ ← 粗横线（汇合点） │ ⇨ ╭─────┴─────╮ │ 活动 D │ ← B和C都完成后才继续 ╰───────────╯ ``` #### ⑦ 泳道（Swimlane）—— 纵向分区 > 标明每一步由**哪个对象/角色**负责。 ``` ┌──────────┬──────────┬──────────┐ │ 客户 │ 业务员 │ 系统 │ │ (泳道1) │ (泳道2) │ (泳道3) │ ├──────────┼──────────┼──────────┤ │ │ │ │ │ ● │ │ │ ← 起点 │ ⇩ │ │ │ │ ╭───╮ │ │ │ │ │下单│ │ │ │ ← 客户下单 │ ╰─┬─╯ │ │ │ │ │ │ │ │ │ ⇨ │ │ │ │ ╭───╮ │ │ │ │接单│ │ │ ← 业务员接单 │ ╰─┬─╯ │ │ │ │ │ │ │ ⇨ │ │ │ ╭───╮ │ │ │处理│ │ ← 系统处理 │ ╰─┬─╯ │ │ │ │ └──────────┴──────────┴──────────┘ ⇨ ⊙ ← 终点 ``` #### ⑧ 对象流（Object Flow）—— 虚线 + 箭头 > 表示活动之间**传递的对象**（数据）。 ``` ╭───────────╮ ┌──────────┐ │ 提交订单 │ ── ─ ─▶│ 订单 │ ← 虚线 + 箭头 ╰───────────╯ └──────────┘ │ ⇨ （对象流也指向下一个活动） ╭─────╮ │ 付款 │ ╰─────╯ ``` ⚠️ **注意**：对象本身画成**矩形**（不是圆角矩形），虚线箭头表示"这个活动产生/使用了这个对象"。 #### ⑨ 完整活动图示例（不带泳道） ``` ● 起点 ⇩ ╭─────────╮ │ 开始借书 │ ╰────┬────╯ ⇩ ╭─────────╮ │ 扫描图书 │ ╰────┬────╯ ⇩ ╭─────────╮ │ 扫描借书证│ ╰────┬────╯ ⇩ ◇ 判断 ╱ ╲ [可借]╱ ╲[不可借] ╱ ╲ ╭─────╮ ╭───────╮ │ 借出 │ │ 提示原因│ ╰──┬──╯ ╰───┬───┯ ⇩ ⇩ │ (汇合) │ │ │ ╰───◇ 汇合 ◇────╯ ⇩ ╭─────────╮ │ 结束 │ ╰─────────╯ ⇩ ⊙ 终点 ``` #### ⑩ 状态图元素的画法 > 状态图和活动图有些元素是**共用的**（起点/终点/转移箭头）。 **状态**：圆角矩形，**可带分区**（状态名 / 内部活动） ``` ╭─────────────────────╮ │ 待机中 │ ← 第一行：状态名 ├─────────────────────┤ │ entry / 初始化 │ ← 入口动作 │ do / 持续活动 │ ← 持续活动 │ exit / 清理 │ ← 出口动作 ╰─────────────────────╯ ``` **转移（Transition）**： ``` ╭──────────╮ 事件[条件]/动作 ╭──────────╮ │ 状态A │ ─────────────────▶ │ 状态B │ ╰──────────╯ ╰──────────╯ 格式：事件名[监护条件]/动作 例： 借出() / 可借数-1 ``` **历史状态 H**：圆圈里写 H（记录离开时的子状态） ``` ╭──────────╮ │ 复合状态 │ ╰────┬─────╯ │ (H) ← 历史状态（圆圈里写H） │ ╭──────╮ ╱│╲ │ 子1 │◀─(H)─▶│ 子2 │ ← 回来时回到H记录的子状态 ╰──────╯ ╰─────╯ ``` 🔑 **一句话记忆口诀**：实心圆是起点，牛眼是终点；圆角矩形是活动，菱形是分支；粗横线是分叉汇合，泳道是纵向分区，对象是普通矩形+虚线箭头。 --- ### 🔑 状态 vs 活动（必考区别！） | 对比 | 状态 | 活动 | |------|------|------| | **本质** | 对象所处的**境况** | 一段程序代码的**执行过程** | | **持续时间** | 可以很长（等待状态） | 相对短暂（执行完就结束） | | **关系** | 是活动执行后的**结果** | 是导致状态变化的**原因** | | **关注对象** | 一个对象 | 可以涉及多个对象 | | **UML图** | 状态图 | 活动图 | 💬 **比喻**：做菜的过程（洗菜→切菜→炒菜→装盘）是**活动**；菜做完了变成"已做好"是**状态**。 ### 活动图的两种用途 1. **对业务流程建模**（不带泳道）—— 用于需求分析，描述用例的工作流程 2. **对系统操作建模**（带泳道）—— 用于系统设计，把步骤落实到具体对象 --- ## ✍️ 边学边练（二） **题目**：画出"借书"用例的带泳道活动图。 流程：图书管理员录入图书条码和借书证号 → 系统判断借书证能否借书 → 若不能，显示原因并结束 → 若能，生成借阅记录，修改可借本数。 **答案：** **泳道划分**：图书管理员 | 系统 ``` 图书管理员泳道： 录入条码和借书证号 → 系统泳道： 判断能否借书 → [不能] → 显示原因 → 结束 → [能] → 生成借阅记录 → 修改可借本数 → 结束 ``` ⚠️ 关键：分叉用菱形，两个分支最终汇合到结束。 --- ## 💡 四、状态/活动与用例/方法的关系 ### 状态与方法、用例的联系 - 一个方法的执行 → 属性值改变 → 对象进入新**状态** - 对象处于不同状态 → 影响后续哪些**用例**可以执行 - 一个对象完整的状态图 = 多个用例的顺序图**融合** ### 活动与方法、用例的联系 - 一个**活动** = 一个方法中的部分（或全部）语句执行 - 一个方法可能需要多个活动来完成 - 一个**用例** = 若干个活动，通常一个用例对应一个活动图 --- ## ✍️ 边学边练（三） **题目**：借书证的状态图中有"可借书"和"不可借书"状态。问： 1. "借书"操作对应什么事件类型？ 2. 从"不可借书"转回"可借书"需要什么事件？ 3. "借书证"的状态图与哪些用例有关？ **答案：** 1. **调用事件**——"借书"本质上是对借书证对象调用借书方法 2. **还书事件**——读者还书后，借书证的可借本数减1，重新变为可借 3. 与"借书""还书""挂失借书证"等用例有关。这些用例的顺序图融合起来，就构成了借书证的完整状态图 --- ## 📝 章末自测 **1. 填空题** - 状态图描述的是（ ____ ）个对象的状态变化 - 四种事件类型是：调用事件、（ ____ ）、（ _____ ）、时间事件 - 活动图中的菱形表示（ ____ ），粗横线表示（ ___ ） **2. 判断题** - ( ) 状态图和活动图都可以描述多个对象的交互 - ( ) 信号事件比调用事件更易于扩展 - ( ) 一个活动可能跨越多个泳道 - ( ) 带泳道的活动图用在系统设计阶段 **3. 简答题** - 简述状态和活动的区别。 - 什么情况下应该用状态图，什么情况下应该用活动图？ **答案：** **填空题**：一（单个）；信号事件、变化事件；分支、分叉/汇合 **判断题**： - ❌ 状态图只描述一个对象 - ✅ 信号类可继承扩展 - ❌ 每个活动只属于一个泳道 - ✅ 带泳道用于设计阶段 **简答题**： - 状态是对象的境况（活动执行后的结果），可以持续很长时间；活动是代码的执行过程，相对短暂。状态变化由活动引起。 - 状态图：描述一个对象生命周期内的状态变迁（如订单状态、借书证状态）。活动图：描述一个业务流程或算法步骤（如取款流程、登录验证流程）。 --- > 🔗 上一篇：[第5章 顺序图与协作图](第05章-顺序图与协作图.md) | 下一篇：[第7章 组件图与部署图](第07章-组件图与部署图.md)