UML–活动图详解

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活动图

活动图是状态机的一个特殊例子，它强调计算过程中的顺序和并发步骤。活动图所有或多数状态都是活动状态或动作状态，所有或大部分的转换都由原状态中完成的活动触发。

活动图的含义

活动图是一种用于描述系统行为的模型视图，它可用来描述动作和动作导致对象状态改变的结果，而不用考虑引发状态改变的事件。通常，活动图记录单个操作或方法的逻辑、单个用例或商业过程的逻辑流程。

在UML中，活动图的起点用来描述活动图的开始状态，用黑的实心圆表示。活动图的中止点描述活动图的终止状态，用一个含有实心圆的空心圆表示。活动图中的活动既可以是手动执行的任务，也可以是自动执行的任务。

活动图与状态图的区别：
活动图可以算是状态图的一个变种，并且活动图的符号与状态图的符号非常相似，有时会让人混淆。

活动图的主要目的是描述动作及对象的改变结果，而状态图则是以状态的概念描述对象、子系统、系统在生命周期中的各种行为。

活动图中的状态转换不需要任何触发事件。活动图中的动作可以放在泳道中，而状态图则不可以。

活动图的作用

活动图是模型中的完整单元，表示一个程序或工作流，常用于计算流程和工作流程的建模。活动图着重描述用例实例或对象的活动，以及操作实现中所完成的工作。活动图通常出现在设计的前期，即在所有实现决定前出现，特别是在对象被指定执行所有活动前。

活动图的作用主要体现在以下几点：

• 描述一个操作执行过程中所完成的工作。说明角色、工作流、组织和对象是如何工作的。
• 活动图对用例描述尤其有用，它可对用例的工作流建模，显示用例内部和用例之间的路径。它可以说明用例的实例是如何执行动作以及如何改变对象状态的。
• 显示如何执行一组相关的动作，以及这些动作如何影响它们周围的对象。
• 活动图对理解业务处理过程十分有用。活动图可以画出工作流用以描述业务，有利于领域专家进行交流。通过活动图可以明确业务处理操作是如何进行的，以及可能产生的变化。
• 描绘复杂过程的算法，在这种情况下使用的活动图和传统的程序流程图的功能是差不多的。

注意：活动图假定在整个计算机处理的过程中，没有外部事件引起中断，否则普通的状态图更适合描述此种情况。

互动图的组成

动作状态：
动作状态（Action State）是原子性的动作或操作的执行状态，它不能被外部事件的转换中断。动作状态的原子性决定了动作状态要么不执行，要么就完全执行，不能中断。

在UML中，动作状态使用平滑的圆角矩形表示，动作状态表示的动作写在矩形内部，如下图：

活动状态：
活动状态是非原子性的，用来表示一个具有子结构的纯粹计算的执行。活动状态可以分解成其他子活动状态或动作状态，可以被使转换离开状态的时间从外部中断。活动状态可以有内部转换，可以有入口动作和出口动作。活动状态具有至少一个输出完成转换，当状态中的活动完成时该转换被激发。

活动状态和动作状态的表示图标相同，都是平滑的圆角矩形。不同的是，活动状态可以在图标中给出入口动作和出口动作等信息，如下图：

组合活动：
组合活动是一种内嵌活动图的状态。我们把不含内嵌活动或动作的活动成为简单活动，把嵌套了若干活动或动作的活动成为组合活动。

一个组合活动在表面上看是一个状态，但其本质却是一组子活动的概括。一个组合活动可以分解为多个活动或者动作的组合。每个组合活动都有自己的名字和相应的自活动图。一旦进入组合活动，嵌套在其中的自活动图就开始执行，直到到大子活动图的最后一个状态，组合活动才结束。与一般的活动图状态一样，组合活动不具备原子性，它可以在执行的过程中被中断。

分叉与结合：
并发（Concurrency）指的是在同一时间间隔内，有两个或两个以上的活动执行。对于一些复杂的大型系统而言，对象在运行时往往不止存在一个控制流，而是存在两个或多个并发运行的控制流。为了对并发的控制流建模，在UML中引入了分叉和结合的概念。

分叉表示将一个控制流分成两个或多个并发运行的分支，结合用来表示并行分支在此得到汇合。

分叉和结合在UML中的表示方法相似，都是用粗黑线表示。分叉具有一个输入转换，两个或多个输出转换，每个转换都可以是独立的控制流，如下图：

结合与分叉相反，结合具有两个或多个输入转换，只有一个输出转换。先完成的控制流需要在此等待，只有当所有的控制流都到达结合点时，控制才能继续进行，如下图：

分支与合并：
分支在活动图中很常见，它是转换的一部分，它将转换路径分成多个部分，每一部分都有单独的监护条件和不同的结果。当动作流遇到分支时，会根据监护条件（布尔值）的真假来判定动作的流向。分支的每个路径的监护条件应该都是互斥的，这样可以保证只有一条路径的转换被激发。

合并指的是两个或者多个控制路径在此汇合的情况。合并是一种便利的表示法，省略它不会丢失信息。合并和分支常常成对使用，合并表示从对应分支开始的条件行为的结束。

在UML活动图中，分支与合并都是用空心的菱形表示的。分支有一个输入箭头和两个输出箭头，而合并有两个输入箭头和一个输出箭头，如下图：

泳道：
为了对活动图的职责进行组织而在活动图中将活动状态分为不同的组，成为泳道（Swimlane）。每个泳道代表了特定含义的状态职责的部分。在活动图中，每个活动只能明确的属于一个泳道，泳道明确地表示了哪些活动是由哪些对象进行的。每个泳道都有一个与其它泳道不同的名称。

每个泳道都可能由一个或者多个类实施，类所执行的动作或拥有的状态按照发生的事件顺序自上而下排列在泳道内。

在活动图中，每个泳道通过垂直实线与他的邻居泳道相分离。泳道的上方是名称，不同泳道中的活动既可以顺序进行，也可以并发进行。虽然每个活动状态都指派了一条泳道，但是转移则可能跨越数条泳道。

对象流：
对象流（Object Flow）是将对象流状态作为输入或输出的控制流。在活动图中，对象流描述了动作状态或者活动状态与对象之间的关系，表示动作使用对象以及动作对对象的影响。

对象流中的对象表示的不仅仅是对象自身，还表示了对象作为过程中的一个状态存在，因此也可以将这种对象成为对象流状态（Object Flow State），用以和普通对象区别。

在活动图中，一个对象可以由多个动作操作。对象可以是一个转换的目的，以及一个互动完成转换的源。当前转发激发，对象流状态变成活动的。同一个对象可以不止一次地出现，它的每一次出现都表明该对象处于生存期的不同时间点。

一个对象流状态必须与它所表示的参数和结果的类型匹配。如果它是一个操作的输入，则必须与参数的类型匹配。反之，如果它是一个操作的输出，则必须与结果的类型匹配。

活动图中的对象用矩形表示，其中包含带下划线的类名，在类名下方的中括号中则是状态名，表明对象此时的状态，如下图：

对象流表示了对象与对象、对象间彼此操作与转换的关系。为了在活动图中把它们与普通转换分开，用带箭头的虚线而非实线来表示对象流。如果虚线箭头从活动指向对象流状态，则表示输出。输出表示动作对对象施加了影响，影响包括创建、修改、撤销等。如果虚线箭头从对象流状态指向活动，则表示输入。输入表示动作使用了对象流所指向的对象流状态。如果活动有多个输出值或后继控制流，那么箭头背向分叉符号。反之，如果有多个输入箭头，则指向结合符号。