UML-8交互作用图解读课件

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1、n在在UML2.0中提供了对系统动态行为建模的四大类图形：中提供了对系统动态行为建模的四大类图形：Use Case图、图、交互图、交互图、状态机图和活动图。状态机图和活动图。n交互图（交互图（Interaction Diagram）主要表现对象之间是如主要表现对象之间是如何进行交互和通信的。何进行交互和通信的。n交互图主要用于对交互图主要用于对Use Case中的中的控制流控制流的建模。一般的建模。一般情况下，一个交互图表达单个情况下，一个交互图表达单个Use Case的行为，它表示的行为，它表示出该出该Use Case中的若干个实例对象和对象之间所传递的中的若干个实例对象和对象之间所传递的消

2、息。消息。n交互图包括交互图包括顺序图、通信图、顺序图、通信图、计时图和交互概观图计时图和交互概观图。nUML的交互图与状态机图、活动图，以及的交互图与状态机图、活动图，以及Use Case图图一起构成了系统的一起构成了系统的行为视图行为视图（Behavioral View）。）。n交互概观图将在后面介绍。交互概观图将在后面介绍。第8章交互作用图 第8章交互作用图n8.1顺序图顺序图988.2通信图通信图1018.3语义等价语义等价1028.4交互作用图的应用交互作用图的应用102n顺序图的着重点顺序图的着重点是完成某个行为的是完成某个行为的对象类和这些对象对象类和这些对象类之间所传递的消类之

3、间所传递的消息的时间顺序。息的时间顺序。nUML的顺序图类的顺序图类似于以往一般面向似于以往一般面向对象技术中的对象技术中的时序时序图。图。n例：例：图图8.1是项是项目与资源管理系统目与资源管理系统PRMS中的一个把中的一个把技能加入资源的顺技能加入资源的顺序图，它表示了序图，它表示了Use Case“把技能把技能加入资源加入资源”的行为。的行为。8.1 顺序图顺序图图8.1 把技能加入资源的顺序顺序图 8.1 顺序图顺序图8.1.1 顺序图的组成顺序图的组成8.1.2 对象的创建与销毁对象的创建与销毁8.1.3 同步消息与异步消息同步消息与异步消息8.1.4 交互框架交互框架8.1.5 分

4、支分支8.1.6 循环循环8.1.7 自调用与回调自调用与回调n顺序图是一个二维图形。在顺序图中顺序图是一个二维图形。在顺序图中水平向为对象维水平向为对象维，沿水平方向排列参与交互的对象类角色；沿水平方向排列参与交互的对象类角色；竖向为时间竖向为时间维维，沿垂直向下方向按时间递增顺序列出各对象类角，沿垂直向下方向按时间递增顺序列出各对象类角色所发出和接收的消息。色所发出和接收的消息。n一个顺序图由下列图形元素构成：一个顺序图由下列图形元素构成：对象类角色、生命对象类角色、生命线、激活期和消息。线、激活期和消息。n1对象类角色对象类角色n对象类角色（对象类角色（Class Role）表示在交互中

5、对象可起的）表示在交互中对象可起的作用。作用。n对象类角色用矩形框图标表示。对象类角色用矩形框图标表示。n在顺序图中对象类角色一般只给出名称，其命名规则在顺序图中对象类角色一般只给出名称，其命名规则与在对象类图中相同。与在对象类图中相同。8.1.1 顺序图的组成顺序图的组成n 2生命线生命线n生命线（生命线（Lifeline）表示对象存在的时间，在顺序图中）表示对象存在的时间，在顺序图中生命线表示为从对象图标向下延伸的一条虚线。生命线表示为从对象图标向下延伸的一条虚线。n3激活期激活期n激活期（激活期（Activation）又称为控制焦点（）又称为控制焦点（Focus of control），

6、表示对象执行一个动作的期间，也即对象激），表示对象执行一个动作的期间，也即对象激活的时间段。活的时间段。n激活期由位于生命线上的一个窄矩形框表示。激活期由位于生命线上的一个窄矩形框表示。n当一个对象在激活期时，该对象处于激活状态，能够当一个对象在激活期时，该对象处于激活状态，能够响应或发送消息，执行动作或活动。当一个对象不在激响应或发送消息，执行动作或活动。当一个对象不在激活期时，该对象处于休眠状态，什么事都不做，但它仍活期时，该对象处于休眠状态，什么事都不做，但它仍然存在，等待新的消息来激活它。然存在，等待新的消息来激活它。8.1.1 顺序图的组成顺序图的组成n4消息消息n消息（消息（Mes

7、sage）表示对象之间的通信，对象之间的交互通过互发）表示对象之间的通信，对象之间的交互通过互发消息来实现，消息将触发接受对象中的特定操作。消息来实现，消息将触发接受对象中的特定操作。n在顺序图中消息用对象角色之间的一条水平箭线表示。消息箭线在顺序图中消息用对象角色之间的一条水平箭线表示。消息箭线从源对象指向目标对象，其上标有消息内容标签。从源对象指向目标对象，其上标有消息内容标签。n消息内容标签的格式为：消息内容标签的格式为：n 序号序号 保安条件保安条件*循环循环 返回表：返回表：=操作名（参数表）操作名（参数表）n序号为消息在整个交互中的顺序号序号为消息在整个交互中的顺序号。n保安条件（

8、保安条件（Guard Condition）是一个布尔条件表达式。只有当其）是一个布尔条件表达式。只有当其保安条件被满足时才能发送该消息。保安条件可以缺省，表示该消保安条件被满足时才能发送该消息。保安条件可以缺省，表示该消息是无条件发送的。息是无条件发送的。n循环说明规定该消息发送的重复次数。循环说明规定该消息发送的重复次数。n操作的参数表是一个以逗号分隔的实在参数表，它被传递给接收操作的参数表是一个以逗号分隔的实在参数表，它被传递给接收该消息的对象类角色中的一个操作（方法）。该消息的对象类角色中的一个操作（方法）。8.1.1 顺序图的组成顺序图的组成n消息有多种类型，可以触发的动作有：调用另外

9、一个对象的操消息有多种类型，可以触发的动作有：调用另外一个对象的操作，调用本对象的操作，返回值给调用者，发送信号给一个对象，作，调用本对象的操作，返回值给调用者，发送信号给一个对象，创建或销毁对象。创建或销毁对象。n不同形式的箭线表示不同种类型的消息不同形式的箭线表示不同种类型的消息，如，如图图8.2所示。所示。8.1.1 顺序图的组成顺序图的组成图图8.8.2 消息消息箭线对应的含义箭线对应的含义 n在对系统的行为建在对系统的行为建模时，顺序图可以采模时，顺序图可以采用用两种不同的抽象层两种不同的抽象层次：说明层次：说明层（Specification level）和实例层）和实例层（Inst

10、ance Level）。）。n例：图例：图8.1是一个说是一个说明层的顺序图。明层的顺序图。n例：图例：图8.3是相应的是相应的实例层的顺序图。实例层的顺序图。n这类的顺序图又称这类的顺序图又称为剧本（为剧本（Scenario），），有助于了解具体的实有助于了解具体的实例交互行为。例交互行为。8.1.1 顺序图的组成顺序图的组成图图8.8.3 把技能把技能“A/D”加入资源加入资源“王平王平”的剧本（顺的剧本（顺序图）序图）n一个对象可以在交互中创建。一个对象可以在交互中创建。n如果一个对象是在交互中创建的，则该对象的生命如果一个对象是在交互中创建的，则该对象的生命线就从接收到一个标有构造型线

11、就从接收到一个标有构造型的创建消息的创建消息之时开始。之时开始。n一个对象可以在交互中销毁。一个对象可以在交互中销毁。n如果一个对象是在交互中如果一个对象是在交互中销毁的销毁的，则该对象的生命，则该对象的生命线就从接收到一个标有线就从接收到一个标有构造型构造型的销毁消的销毁消息之时终止。对象销毁的标志是在其生命线的端部标息之时终止。对象销毁的标志是在其生命线的端部标上一个上一个“”。n一个对象可以由其他的对象一个对象可以由其他的对象发送发送消息消息予以销毁，也可以自己销毁予以销毁，也可以自己销毁 8.1.2 对象的创建与销毁对象的创建与销毁n例：例：一个客户机与一个客户机与数据库的数据库的JD

12、BC接口接口交互行为的部分顺序交互行为的部分顺序图如图图如图8.4所示。所示。n 其中的数据库事务其中的数据库事务对象对象“：事务：事务”由标由标有有 的消的消息，触发创建，被息，触发创建，被消息触消息触发销毁。发销毁。n对象的对象的自行销毁自行销毁可可见后面的见后面的图图8.11所示。所示。8.1.2 对象的创建与销毁对象的创建与销毁图图8.8.4 对数据库的对数据库的JDBC接口的访问接口的访问 n同步消息（同步消息（Synchronous massage）代表一个通过代表一个通过操作调用的嵌套的控制流，该操作调用要求操作同步。操作调用的嵌套的控制流，该操作调用要求操作同步。n同步消息的发

13、送者把控制传递给消息的接收者，然同步消息的发送者把控制传递给消息的接收者，然后后暂停活动暂停活动，等待消息接收者放弃或返回控制。，等待消息接收者放弃或返回控制。n同步消息的接收者执行所请求的操作，如果需要的同步消息的接收者执行所请求的操作，如果需要的话，可以把控制传递给另一个对象角色，请求做某个话，可以把控制传递给另一个对象角色，请求做某个操作，并且当该操作完成后把控制返回给原来的同步操作，并且当该操作完成后把控制返回给原来的同步消息的发送者。消息的发送者。n同步消息的接收者也可以直接返回或发送信息给原同步消息的接收者也可以直接返回或发送信息给原来的消息的发送者。来的消息的发送者。8.1.3

14、同步消息与异步消息同步消息与异步消息n同步消息的接收者必须是一个被动对象（同步消息的接收者必须是一个被动对象（Passive object），即它是一个需要通过消息的驱动才能执行），即它是一个需要通过消息的驱动才能执行动作的对象。动作的对象。n同步消息用一条带全箭头（同步消息用一条带全箭头（实心三角或叉形实心三角或叉形）的箭）的箭线表示。线表示。n一般一个一般一个同步消息必有一个配对的返回消息同步消息必有一个配对的返回消息。n在顺序图中返回消息可以省略，返回消息一般隐含在顺序图中返回消息可以省略，返回消息一般隐含在激活期的底端，但也可以用一条带叉形箭头的虚箭在激活期的底端，但也可以用一条带叉形

15、箭头的虚箭线显式表示。线显式表示。8.1.3 同步消息与异步消息同步消息与异步消息n同步消息和返回消息在顺序图中的同步消息和返回消息在顺序图中的3种表示形式，种表示形式，如图如图8.5所示所示。8.1.3 同步消息与异步消息同步消息与异步消息图图8.8.5 同步消息在顺序图中的表示同步消息在顺序图中的表示 n异步消息（异步消息（Asynchronous massage）代表）代表一个经由信号的非嵌套的控制流，该信号异步一个经由信号的非嵌套的控制流，该信号异步要求一个操作。要求一个操作。n异步消息的发送者通过消息把信号传递给消异步消息的发送者通过消息把信号传递给消息的接收者，息的接收者，然后继续

16、自己的活动，不等待接然后继续自己的活动，不等待接收者返回信息或控制收者返回信息或控制。n异步消息的接收者执行所请求的操作，操作异步消息的接收者执行所请求的操作，操作完成后可以发回信息给异步消息的发送者。完成后可以发回信息给异步消息的发送者。n异步消息的发送者和接收者是异步消息的发送者和接收者是并发工作并发工作的。的。在交互图中大量的是异步消息。在交互图中大量的是异步消息。8.1.3 同步消息与异步消息同步消息与异步消息n异步消息的接收者必须是一个主动对异步消息的接收者必须是一个主动对象（象（Active object），即它是），即它是一个不需一个不需要消息驱动就能执行其动作的对象。要消息驱动

17、就能执行其动作的对象。n一个异步消息可以做以下一个异步消息可以做以下3件事情之一：件事情之一：n （1）创创建建一一个个新新线线程程。此此时时的的异异步步消消息连接到一个激活期的顶部。息连接到一个激活期的顶部。n（2）创建一个新对象。）创建一个新对象。n （3）与一个已经在运行的线程通信。）与一个已经在运行的线程通信。8.1.3 同步消息与异步消息同步消息与异步消息n异步消息用一条异步消息用一条带半箭头带半箭头（叉形或实（叉形或实心三角）的箭线表示，如图心三角）的箭线表示，如图8.6所示所示。n在交互图中在交互图中大量的是异步消息大量的是异步消息。8.1.3 同步消息与异步消息同步消息与异步消

18、息图图8.8.6 异步消息在顺序图中的表示异步消息在顺序图中的表示 n交互框架交互框架（Interaction Frame）是是UML 2.0中提出的标记顺序图片段的中提出的标记顺序图片段的图示方法。图示方法。n片段片段（Fragment），又称交互片段（），又称交互片段（Interaction Fragment），是指顺），是指顺序图中的一个分区域，包含着该顺序图的局部内容。对于一个片段允许序图中的一个分区域，包含着该顺序图的局部内容。对于一个片段允许带有带有保安条件（保安条件（Guard），当该条件为真时才执行该片段。），当该条件为真时才执行该片段。n一个或多个片段可以由一个或多个片段可以

19、由一个交互框架包围一个交互框架包围，在框架图形左上角的标题，在框架图形左上角的标题框中给出操作符，表明该交互框架中片段的处理方式。框中给出操作符，表明该交互框架中片段的处理方式。n如果把二个或多个片段放在一个交互框架里，各片段的区域之间用一如果把二个或多个片段放在一个交互框架里，各片段的区域之间用一条虚线分隔，则称为条虚线分隔，则称为组合片段组合片段。组合片段常用于表示交互中的条件选择、。组合片段常用于表示交互中的条件选择、并发或引用情况。并发或引用情况。n一个顺序图中可以含有多个交互框架，每一个交互框架可以包含一个一个顺序图中可以含有多个交互框架，每一个交互框架可以包含一个或多个片段；一个交

20、互框架中可以包含另一个交互框架。或多个片段；一个交互框架中可以包含另一个交互框架。n使用交互框架便于表示交互中的使用交互框架便于表示交互中的分支、循环、并发，以及一个交互引分支、循环、并发，以及一个交互引用另一个交互的情况。用另一个交互的情况。8.1.4 交互框架交互框架n例：一个包含组合片段的交互框架示例例：一个包含组合片段的交互框架示例，如图，如图8.7所示所示。在该。在该交互框架中是一个组合片段，它有两个交互片段，并发执行。交互框架中是一个组合片段，它有两个交互片段，并发执行。8.1.4 交互框架交互框架图8.7 包含组合片段的交互框架示例 par:程控服务:呼叫:被叫call(100)

21、call(100)call(102)call(102)n交互框架的常用操作符有交互框架的常用操作符有alt、opt、par、loop、region、neg、ref等等。它们的含义分别为：。它们的含义分别为：n alt选选择择。有有多多重重片片段段供供选选择择，且且必必选选其其一一，只只有有当当其其保保安条件为真的片段才被执行。安条件为真的片段才被执行。n opt任任选选。有有多多重重片片段段供供选选择择，只只有有当当其其保保安安条条件件为为真真的的片段才被执行。片段才被执行。npar并行并行。每个片段都并发执行。每个片段都并发执行。nloop循环循环。片段可重复执行，保安条件给出执行条件。片段

22、可重复执行，保安条件给出执行条件。nregion临界区域临界区域。片段只有一个线程对它立即执行。片段只有一个线程对它立即执行。nneg否定否定。片段指明一次无效的交互。片段指明一次无效的交互。nref引用引用。引用在其它图上定义的一个交互。引用在其它图上定义的一个交互。n交互引用（交互引用（InteractionUse）是）是UML 2.0中提出的新概念。交互中提出的新概念。交互引用是复制被引用的交互内容的手段。一个交互引用引用另一个引用是复制被引用的交互内容的手段。一个交互引用引用另一个交互（片段或组合片段），该被引用的交互是在其它地方定义的。交互（片段或组合片段），该被引用的交互是在其它地

23、方定义的。8.1.4 交互框架交互框架n例：交互引用的示例例：交互引用的示例，如图，如图8.8所示所示。8.1.4 交互框架交互框架图8.8 交互引用示例 ref:图书检索:数据服务按书名查找Load(“value”)n分支分支是指从一个对象的同一个时间点发出多是指从一个对象的同一个时间点发出多个消息的情况，其中的个消息的情况，其中的每一个消息每一个消息都有都有保安条保安条件，当保安条件得到满足，则发送该消息件，当保安条件得到满足，则发送该消息。n条件分支条件分支：多个消息的保安条件是互斥的，多个消息的保安条件是互斥的，在一个特定的时刻，在一个特定的时刻，仅有一个仅有一个消息的保安条件消息的保

24、安条件会得到满足，导致该消息的发送。会得到满足，导致该消息的发送。n并发分支并发分支：多个消息的保安条件是互为相容多个消息的保安条件是互为相容的，在一个特定的时刻的，在一个特定的时刻多个消息多个消息的保安条件都的保安条件都可能满足，则多个消息可能同时发送。可能满足，则多个消息可能同时发送。8.1.5 分支分支n在在UML 1.x中，可如图中，可如图8.9所示在顺序图中表示分支。所示在顺序图中表示分支。n其中其中水平向水平向的消息箭线表明该消息在的消息箭线表明该消息在瞬间发生瞬间发生；斜斜向下向下的消息箭线表示的消息箭线表示非瞬时消息非瞬时消息，表明该消息需要有，表明该消息需要有一定的传输时间。

25、一定的传输时间。8.1.5 分支分支图图8.8.9 分支与并发在顺序图中的表示分支与并发在顺序图中的表示 n在在UML 2.0中，在顺序图中表示分支和并发要求采中，在顺序图中表示分支和并发要求采用交互框架。用交互框架。n分支的示例如图分支的示例如图8.10所示所示。8.1.5 分支分支图8.10 分支示例 alt:打印服务:打印机:打印队列Print(file)Print(file)Store(file)Printer freePrinter busyn消息的循环是指一组消息被多次发出消息的循环是指一组消息被多次发出。n在顺序图中循环处理可以用在顺序图中循环处理可以用交互框架表示交互框架表示，

26、一组消息，一组消息包含在一个交互框架中，这些消息将循环重复发送。包含在一个交互框架中，这些消息将循环重复发送。n在交互框架左上角的标题框中标明操作符在交互框架左上角的标题框中标明操作符“loop”。操作符操作符“loop”的语法定义为：的语法定义为：loop(,)。n其中，其中，为循环参数值的下界，为循环参数值的下界，为循为循环参数值的上界，均可为非负整数；环参数值的上界，均可为非负整数；还可为还可为“*”“*”，表示无限，表示无限。n若操作符若操作符“loop”不带参数值不带参数值，则为，则为无限循环无限循环。n循环的继续或退出也可由一个循环的继续或退出也可由一个出口条件控制。出口条出口条件

27、控制。出口条件可用条件表达式表示，其值是循环的次数。件可用条件表达式表示，其值是循环的次数。8.1.6 循环循环n例：例：在顺序图中表示循环，如图在顺序图中表示循环，如图8.11所示。所示。8.1.6 循环循环图8.11 循环示例 loop(1,8):对象A:对象B :对象C Op 1 Op 2 Op 3n例：例：项目与资项目与资源管理系统源管理系统PRMS的一个清的一个清除项目的顺序图除项目的顺序图，如图，如图8.12所示。所示。n消息的消息的多重循多重循环结构。环结构。n UML 1.x允许允许顺序图中的循环顺序图中的循环结构可以用虚线结构可以用虚线和约束条件表示。和约束条件表示。参见教材

28、中图参见教材中图8.13。8.1.6 循环循环图图8.8.12 PRMS的一的一个清除项目的顺序图个清除项目的顺序图 按名找项目清除项目按项目找活动按活动找任务清除任务清除活动清除项目无任务无活动 loop项目管理窗口:用户接口:项目:活动:任务 :项目管理员 loopn自调用（自调用（Self Call）是指一个对象调用自己）是指一个对象调用自己。n在顺序图上自调用可以用一条返回给发送对象的箭线表在顺序图上自调用可以用一条返回给发送对象的箭线表示，在消息箭线上还可以加上构造型示，在消息箭线上还可以加上构造型。n回调回调：异步消息的接收对象，在指定的事件类型发生或异步消息的接收对象，在指定的事

29、件类型发生或所要求的操作已完成时，立即发送一个异步消息给原调用所要求的操作已完成时，立即发送一个异步消息给原调用者，通知所关注的事件已经出现或操作已完成，同时返回者，通知所关注的事件已经出现或操作已完成，同时返回一些必要的参数和信息。一些必要的参数和信息。n回调与返回（回调与返回（Return）不同）不同。n回调回调所发送的是一个所发送的是一个异步消息异步消息，发送者和接收者并行进，发送者和接收者并行进行各自的活动，并且并非任何异步消息都要有配对的回调行各自的活动，并且并非任何异步消息都要有配对的回调消息消息。n返回返回消息则是与消息则是与同步消息同步消息配对的，同步消息的发送者一配对的，同步

30、消息的发送者一定要等到接收者发回的返回消息，才进行后续的工作。定要等到接收者发回的返回消息，才进行后续的工作。8.1.7 自调用与回调自调用与回调n例：自调用例：自调用与回调的示例。与回调的示例。一个银行交易一个银行交易验证的部分顺验证的部分顺序图，如图序图，如图8.14所示。所示。8.1.7 自调用与回调自调用与回调图图8.8.14 银行交易验证顺序图银行交易验证顺序图 E通信图通信图包含一组包含一组对象和以消息交换为纽带对象和以消息交换为纽带的关联，用于描述系统的的关联，用于描述系统的行为是如何由系统的成分合作实现的。行为是如何由系统的成分合作实现的。E通信图是通信图是协同的图形协同的图形

31、表示。表示。E所谓所谓协同协同（Collaboration）是一种静态结构，它是一个系统对实现）是一种静态结构，它是一个系统对实现某些服务所涉及的对象及其交互的投影。一个协同定义了一组对某某些服务所涉及的对象及其交互的投影。一个协同定义了一组对某些服务有意义的参加者和它们的联系，这些参加者定义了交互中的些服务有意义的参加者和它们的联系，这些参加者定义了交互中的对象所扮演的角色。对象所扮演的角色。E通信图与顺序图都是通信图与顺序图都是表现对象之间的交互和通信的，但表现对象之间的交互和通信的，但侧重点不同：侧重点不同：顺序图着重在交互的时间顺序上，通信图则着重在交互对象的空间顺序图着重在交互的时间

32、顺序上，通信图则着重在交互对象的空间链接上。链接上。E通信图对应于简单的顺序图通信图对应于简单的顺序图。通信图不允许含有交互框架、交互引。通信图不允许含有交互框架、交互引用等复杂结构。用等复杂结构。8.2 通信图通信图E例：项目与资源管理系统例：项目与资源管理系统PRMS中的一个把中的一个把技能加入技能加入资资源的通信图，如图源的通信图，如图8.15所示。它与图所示。它与图8.1的顺序图是等的顺序图是等价的。价的。8.2 通信图通信图图图8.8.15 把技能加入资源的通信图把技能加入资源的通信图 8.2 通信图通信图8.2.1 通信图的组成通信图的组成8.2.3 对象的创建与销毁对象的创建与销

33、毁8.2.4 同步消息与异步消息同步消息与异步消息8.2.2 说明层与实例层说明层与实例层8.2.5 多对象多对象8.2.6 自调用与回调自调用与回调n一个通信图由下列一个通信图由下列图形元素构成图形元素构成：n1对象类角色（对象类角色（Class Role）n对象类角色是在交互中对象可起的作用。对象类角色是在交互中对象可起的作用。n对象类角色用一个矩形框图标表示，其中置有对象的名称。对象类角色对象类角色用一个矩形框图标表示，其中置有对象的名称。对象类角色也可以是一个匿名对象。也可以是一个匿名对象。n2关联角色（关联角色（Association Role）n关联角色代表关联路径（关联角色代表关

34、联路径（Association Path），规定在交互中对象之间的），规定在交互中对象之间的链接（链接（Link）的角色类型。）的角色类型。n关联角色用对象角色之间的关联角色用对象角色之间的一条实线表示一条实线表示，关联线上有关联角色的名字，关联线上有关联角色的名字，如图如图8.16所示。所示。n在关联路径实线上用一个箭头表示导航，指出激励流的方向。在关联路径实线上用一个箭头表示导航，指出激励流的方向。n链接端连接链接端连接2个或多个对象类角色，可有自己的性质。如多重性标记。个或多个对象类角色，可有自己的性质。如多重性标记。n在一个链接的远端可以附加一个路径在一个链接的远端可以附加一个路径构造

35、型构造型，如，如（局部）、（局部）、（全局）、（全局）、（参数）、（参数）、（自返）、（自返）、（主动）等，用来说明链接端的特定的角色。（主动）等，用来说明链接端的特定的角色。8.2.1 通信图的组成通信图的组成n例：关联角色的图形表示，如图例：关联角色的图形表示，如图8.16所所示。示。8.2.1 通信图的组成通信图的组成图图8.8.16 关联角色的图形表示关联角色的图形表示 n3消息消息 n在通信图中的在通信图中的消息的含义和表示法与顺序图中的相同消息的含义和表示法与顺序图中的相同。n消息内容标签在链接线旁的消息箭线上。消息内容标签在链接线旁的消息箭线上。n与顺序图不同的是，在通信图中的消

36、息与顺序图不同的是，在通信图中的消息必须标有消息序号必须标有消息序号，它表示在，它表示在高一层消息中的顺序或控制转移的顺序（交互的顺序）。高一层消息中的顺序或控制转移的顺序（交互的顺序）。n一些消息内容标签的例子：一些消息内容标签的例子：n3:display(x,y)/简单消息简单消息n1.3.1:p:=find(specs)/嵌套调用，带返回值嵌套调用，带返回值n4:x0 invert(x,color)/条件消息条件消息nA3,B4/C 3.1*:update()/与其他线程同步，并重复与其他线程同步，并重复n如果在同一个嵌套层次中或消息源自于不同的对象角色，则消息是并如果在同一个嵌套层次中

37、或消息源自于不同的对象角色，则消息是并发的。发的。8.2.1 通信图的组成通信图的组成n例：一个表示把技能加入资源的实例层例：一个表示把技能加入资源的实例层的通信图，如图的通信图，如图8.17所示。所示。8.2.1 通信图的组成通信图的组成图图8.8.17 把技能把技能“A/D”加入资源加入资源“王平王平”的通信图的通信图（剧本）（剧本）n通信图可以采用通信图可以采用两种不同的抽象层次：两种不同的抽象层次：说明层和实例层。说明层和实例层。n在在说明层说明层的通信图表现对象类角色、关联角色，它们构成协同的操作的通信图表现对象类角色、关联角色，它们构成协同的操作或分类符的一个实现，主要是或分类符的

38、一个实现，主要是概念性地说明行为的角色及其结构概念性地说明行为的角色及其结构。n在在实例层实例层的通信图表现对象、链接，这些实例符合它们的对象类角色、的通信图表现对象、链接，这些实例符合它们的对象类角色、关联角色。在链接上可以有代表激励的箭头，主要是具体表现实例（对关联角色。在链接上可以有代表激励的箭头，主要是具体表现实例（对象、链接）在协同中的作用。象、链接）在协同中的作用。n在通信图上给出对象类角色之间传递的消息。在通信图上给出对象类角色之间传递的消息。在说明层的通信图中只在说明层的通信图中只需要给出消息的名字，能说明消息的含义和作用即可需要给出消息的名字，能说明消息的含义和作用即可；在实

39、例层的通信；在实例层的通信图，除消息的名字外，须详细给出消息要求的操作名、图，除消息的名字外，须详细给出消息要求的操作名、参数，以及其他参数，以及其他具体的信息。具体的信息。n一个一个说明层说明层的通信图的示例，如图的通信图的示例，如图8.18所示。所示。n一个一个实例层实例层的通信图的示例，如图的通信图的示例，如图8.19所示所示。它是图。它是图8.18的通信图的一的通信图的一个实例层的版本。个实例层的版本。n实例层的通信图还可以表示交互的剧本（实例层的通信图还可以表示交互的剧本（Scenario）。在一个表达剧本）。在一个表达剧本的通信图中需要把每一个具体的实例对象的消息实例一一列出。的通

40、信图中需要把每一个具体的实例对象的消息实例一一列出。8.2.2 说明层说明层与实例层与实例层n例：一个说明层的通信图，如图例：一个说明层的通信图，如图8.18所所示。示。8.2.2 说明层说明层与实例层与实例层图图8.8.18 说明层的通信图示例说明层的通信图示例 n例：一个实例层的通信图，如图例：一个实例层的通信图，如图8.19所示。它是图所示。它是图8.18的通信图的一个实例层的版本。的通信图的一个实例层的版本。8.2.2 说明层说明层与实例层与实例层图图8.8.19 实例层的通信图示例实例层的通信图示例 n在通信图中表示创建和销毁一个对象可以采用标有在通信图中表示创建和销毁一个对象可以采

41、用标有构构造型造型的创建消息和标有的创建消息和标有构造型构造型的销毁消息。的销毁消息。n可以用约束表示一个对象或链接是否在执行期间被创可以用约束表示一个对象或链接是否在执行期间被创建或销毁。建或销毁。n在执行期间被创建的对象和链接可以用在执行期间被创建的对象和链接可以用约束约束new标记；标记；n在执行期间被销毁的对象和链接可以用约束在执行期间被销毁的对象和链接可以用约束destroyed标记；标记；n在执行期间被创建而后销毁的对象和链接可以用约束在执行期间被创建而后销毁的对象和链接可以用约束transient标记。标记。8.2.3 对象的对象的创建和销毁创建和销毁n例：具有对象的创建和销毁行

42、为的通信图示例，如图例：具有对象的创建和销毁行为的通信图示例，如图8.20所示，它是与图所示，它是与图8.4的顺序图等价的一个通信图。的顺序图等价的一个通信图。8.2.3 对象的对象的创建和销毁创建和销毁图图8.8.20 对数据库的对数据库的JDBC接口的访问接口的访问 n在通信图中在通信图中同步消息和异同步消息和异步消息的含义与在顺序图步消息的含义与在顺序图中的相同中的相同，而且同样是用，而且同样是用实心三角箭线表示同步消实心三角箭线表示同步消息，消息的出现顺序则以息，消息的出现顺序则以消息的序号表达；用半叉消息的序号表达；用半叉形箭线表示异步消息。形箭线表示异步消息。n图图8.21给出了同

43、步消息流给出了同步消息流和异步消息流在通信图中和异步消息流在通信图中的表示形式。的表示形式。n在通信图中，在通信图中，循环发送的循环发送的消息用符号消息用符号“*”“*”表示表示，其，其发送的次数或出口条件由发送的次数或出口条件由后跟的方括号中的保安条后跟的方括号中的保安条件确定。参见图件确定。参见图8.22。8.2.4 同步消息与异步消息同步消息与异步消息图8.21 同步消息流和异步消息流在通信图中的表示形式 n例：项目与资源管理系统例：项目与资源管理系统PRMS的一个清除项目的通的一个清除项目的通信图，如图信图，如图8.22所示，它与图所示，它与图8.11等价，表现了循环消等价，表现了循环

44、消息的应用。息的应用。8.2.4 同步消息与异步消息同步消息与异步消息图图8.8.22 清除项目的通信图清除项目的通信图 n多对象（多对象（multiobject）代表关联端的代表关联端的“多多”端的一组对象。多对象用于端的一组对象。多对象用于表示访问全组对象的操作和信号。表示访问全组对象的操作和信号。n多对象的应用可以方便地体现面向对象的多态性原则。多对象由一组多对象的应用可以方便地体现面向对象的多态性原则。多对象由一组对象组成，对象组成，对于同一个操作，每一个对象可能有不同实现的方法。对于同一个操作，每一个对象可能有不同实现的方法。n多对象用两个堆叠一起的矩形框表示，其中顶层的一个矩形框的

45、位置多对象用两个堆叠一起的矩形框表示，其中顶层的一个矩形框的位置在水平向和垂直向均稍有偏移。堆叠的矩形框中给出多对象名。在水平向和垂直向均稍有偏移。堆叠的矩形框中给出多对象名。n指向多对象的消息箭线代表对该组对象的一个激励。指向多对象的消息箭线代表对该组对象的一个激励。n运行每一个对象的操作需要运行每一个对象的操作需要有两个激励（消息）有两个激励（消息）：一个是对多对象的：一个是对多对象的重复调用，找出对每一个对象的链接，另一个是使用该链接发送对每一重复调用，找出对每一个对象的链接，另一个是使用该链接发送对每一个对象的激励（消息）。这两个激励可以合成表示为一条消息。个对象的激励（消息）。这两个

46、激励可以合成表示为一条消息。n多对象一端的关联端角色多对象一端的关联端角色可以加上符号可以加上符号“*”“*”，代表该关联端角色是多，代表该关联端角色是多个独立的链接。个独立的链接。n多对象的应用中有一个特殊的情况：多对象的应用中有一个特殊的情况：广播消息广播消息。n在广播消息的消息箭线旁应标上在广播消息的消息箭线旁应标上构造型构造型，广播消息名，广播消息名前应有前应有多重性标记多重性标记“*”“*”。8.2.5 多对象多对象n例：应用多对象的一个通信图示例，如例：应用多对象的一个通信图示例，如图图8.23所示。所示。8.2.5 多对象多对象图8.23 多对象示例 n在通信图中自调用的在通信图

47、中自调用的一种图形表示法如图一种图形表示法如图8.24所示。链接线从消所示。链接线从消息的发送者对象返回到息的发送者对象返回到自己，并且标出自己，并且标出构造型构造型。n 回调机制的一个示回调机制的一个示例，如图例，如图8.25所示。所示。n自调用和回调的语义自调用和回调的语义与在顺序图中的相同。与在顺序图中的相同。8.2.6 自调用与回调自调用与回调图图8.8.25 回调示例回调示例 图图8.8.24 自调用的图形表示自调用的图形表示 协同协同1 概述概述2 Use Case与协同与协同3 参数化协同参数化协同n协同（协同（Collaboration）是一种静态结构，它是一个系统对实现是一种

48、静态结构，它是一个系统对实现某些服务某些服务所涉及的对象及其交互所作的投影所涉及的对象及其交互所作的投影。n一个协同定义了对某些服务有意义的一组参加者和它们的联系，一个协同定义了对某些服务有意义的一组参加者和它们的联系，这些参加者定义了交互中的对象所扮演的角色。在协同中规定了这些参加者定义了交互中的对象所扮演的角色。在协同中规定了它的上下文和交互。它的上下文和交互。n从系统的外部可以把从系统的外部可以把协同看作为一个单独的实体协同看作为一个单独的实体。n协同的图标用一个虚线椭圆表示协同的图标用一个虚线椭圆表示，其中包含协同的名字，以及，其中包含协同的名字，以及其他信息，如图其他信息，如图8.2

49、68.26所示。所示。1 协同概述协同概述图图8.8.26 协同图标示例协同图标示例 n一个协同有一个协同有两个方面：结构和行为两个方面：结构和行为。n在在结构方面结构方面，一个协同可以包含任意的分类符的组合，一个协同可以包含任意的分类符的组合，如类、接口、组件、节点，以及它们的联系等。但是，如类、接口、组件、节点，以及它们的联系等。但是，一个协同并不拥有参与协同的这些模型元素，而只是一个协同并不拥有参与协同的这些模型元素，而只是引用它们。引用它们。协同只是一种概念性的结构块协同只是一种概念性的结构块，而不是系，而不是系统的一个物理性的结构块，在这一点上协同与包、子统的一个物理性的结构块，在这

50、一点上协同与包、子系统是不同的。系统是不同的。n在行为方面在行为方面，一个协同规定了参与协同的模型元素相，一个协同规定了参与协同的模型元素相互交互的互交互的动态行为动态行为。n可以用可以用通信图、顺序图、类图或对象图分别展开表示通信图、顺序图、类图或对象图分别展开表示一个协同的不同侧面的特征。一个协同的不同侧面的特征。n协同可用于实现协同可用于实现一个一个Use Case，实现一个操作，对，实现一个操作，对系统的机制（系统的机制（Mechanisim）建模。）建模。1 协同概述协同概述n例：一个类图，展开表示协同例：一个类图，展开表示协同“商品经商品经销销”的静态结构，如图的静态结构，如图8.

51、27所示。所示。1 协同概述协同概述图图8.8.27 表示协同的结构的类图示例表示协同的结构的类图示例 n例：例：一个一个顺序图，展顺序图，展开表示协同开表示协同“商品经销商品经销”的部分顺的部分顺序交互行为，序交互行为，如图如图8.28所所示示。1 协同概述协同概述图图8.8.28 表示协同的顺序图示例表示协同的顺序图示例 n一个一个Use Case可以用可以用一个或多个协同实现一个或多个协同实现。协同本身则用通信。协同本身则用通信图、顺序图、类图或对象图分别展开表示。图、顺序图、类图或对象图分别展开表示。n例：例：协同协同“商品销售商品销售”实现一个实现一个Use Case“购买商品购买商

52、品”，如图，如图8.29所示。所示。n参与实现某一个参与实现某一个Use Case的协同的对象类或其他模型元素，也的协同的对象类或其他模型元素，也可以参加实现另一个可以参加实现另一个Use Case的协同，即对于一个系统中的协同的协同，即对于一个系统中的协同可以互相交叠。可以互相交叠。2 Use Case与协同与协同图图8.8.29 协同实现协同实现Use Case示例示例 n建立系统体系结构的一个中心工作就是找出协同，一建立系统体系结构的一个中心工作就是找出协同，一个良构（个良构（Well-Formed）的面向对象的系统是由许多）的面向对象的系统是由许多的协同组成的。的协同组成的。n协同不是

53、孤立存在的，组成一个系统的协同之间存在协同不是孤立存在的，组成一个系统的协同之间存在着联系，主要的联系有泛化和依赖。着联系，主要的联系有泛化和依赖。n协同的泛化联系是指一个协同是另一个协同的泛化协同的泛化联系是指一个协同是另一个协同的泛化（一般化）。（一般化）。n协同的依赖联系是指一个协同使用另一个协同。通常，协同的依赖联系是指一个协同使用另一个协同。通常，一个协同依赖另一个更精细化的协同。一个协同依赖另一个更精细化的协同。n在一个在一个Use Case图或对象类图上可以画出相关的协图或对象类图上可以画出相关的协同，以及协同之间的各种联系。同，以及协同之间的各种联系。2 Use Case与协同

54、与协同n参数化协同（参数化协同（Parameterized Collaboration）定义一定义一个协同家族，家族中的协同有共同的形式，但是参与个协同家族，家族中的协同有共同的形式，但是参与协同的对象类等模型元素是不同的。协同的对象类等模型元素是不同的。n参数化协同又称为参数化协同又称为方案（方案（Pattern）或模板协同）或模板协同（Template Collaboration）。）。n参数化协同中的参数代表参与协同的角色。当把一个参数化协同中的参数代表参与协同的角色。当把一个参数化协同中的参数化协同中的参数绑定到具体的模型元素参数绑定到具体的模型元素，就产生，就产生一个实例协同。一个参

55、数化协同可以生成多个实例协一个实例协同。一个参数化协同可以生成多个实例协同。同。n参数化协同的图形表示是在一个参数化协同的图形表示是在一个虚线椭圆的右上角嵌虚线椭圆的右上角嵌一个虚线矩形一个虚线矩形，在虚线椭圆中有参数化协同的名字，在虚线椭圆中有参数化协同的名字，还可以包含表达协同结构的类及其联系，在虚线矩形还可以包含表达协同结构的类及其联系，在虚线矩形中列出参数名。中列出参数名。3 参数化协同参数化协同n例：例：参数化协同参数化协同“商品经销商品经销”，如图，如图8.30所示。所示。3 参数化协同参数化协同图图8.8.30 参数化协同示例参数化协同示例 n例：例：参数化协同参数化协同“商品经

56、销商品经销”的应用，如图的应用，如图8.31所示。其中，类所示。其中，类“参与者参与者”、“提供提供”和和“商场商场”类参与协同。类参与协同。3 参数化协同参数化协同图图8.8.31 参数化协同应用示例参数化协同应用示例 n计时图（计时图（Timing Diagram）是交互图的一种，能够是交互图的一种，能够展示交互过程中的展示交互过程中的真实时间信息真实时间信息，描述对象状态变化，描述对象状态变化时的时间点和维持特定状态的时间段，及其时间约束。时的时间点和维持特定状态的时间段，及其时间约束。n计时图是计时图是UML 2.0中的新增图形，主要用于表示在交中的新增图形，主要用于表示在交互过程中不

57、同对象状态改变之间的互过程中不同对象状态改变之间的定时约束定时约束。n计时图有多种形式。计时图有多种形式。n在图在图8.32中给出了计时图的一种示例，它是用于表示中给出了计时图的一种示例，它是用于表示对象对象“:User:User”的生命线的计时图。的生命线的计时图。计时图计时图n例：例：计时图的示例，如图计时图的示例，如图8.32所示。所示。8.4 8.4 计时图计时图图图8.8.32 计时图示例计时图示例 sd UserAcc_Userd.3*dWaitAccessWaitCardIdleCodeCardOutOK t.t+30 1 2t:User对象对象状态状态时间约束时间约束事件事件状

58、态变化状态变化nUML的交互图可以有效地帮助人们观察和分析系统的交互图可以有效地帮助人们观察和分析系统的交互行为。的交互行为。n一个交互是一个行为说明，它由一个协同中的一组对一个交互是一个行为说明，它由一个协同中的一组对象之间的通信序列所组成，以规定一个特定的目的，象之间的通信序列所组成，以规定一个特定的目的，如一个操作的实现。如一个操作的实现。n交互图表达系统中的对象的交互行为。交互的上下文交互图表达系统中的对象的交互行为。交互的上下文可以是可以是整个系统、一个子系统、一个操作、一个对象整个系统、一个子系统、一个操作、一个对象类、一个类、一个Use Case或一个协同。或一个协同。尤其是，当

59、希望了解尤其是，当希望了解一个一个Use Case所涉及的若干个对象的行为时，可以使所涉及的若干个对象的行为时，可以使用交互图。用交互图。n顺序图和通信图都是交互图，它们既是等价的，又是顺序图和通信图都是交互图，它们既是等价的，又是有区别的。有区别的。8.3 交互图的应用交互图的应用n顺序图表示了时间消息序列顺序图表示了时间消息序列，便于分析交互的时序，便于分析交互的时序，但但没有表示静态对象关系没有表示静态对象关系。顺序图可以有效地帮助人。顺序图可以有效地帮助人们观察系统的顺序行为。们观察系统的顺序行为。n通信图着重表示通信图着重表示一个协同中的对象之间的联系和消息。一个协同中的对象之间的联

60、系和消息。通信图用于描述一个操作或一个分类符的实现，常用通信图用于描述一个操作或一个分类符的实现，常用于帮助设计过程。于帮助设计过程。n在对系统建立行为模型时，在对系统建立行为模型时，最典型的做法最典型的做法是用顺序图是用顺序图按时间顺序对控制流建模，用通信图按对象组织对控按时间顺序对控制流建模，用通信图按对象组织对控制流建模。制流建模。8.3 交互图的应用交互图的应用n用顺序图按时间顺序对控制流建模，步骤如下用顺序图按时间顺序对控制流建模，步骤如下：n（1 1）确定交互的上下文。）确定交互的上下文。n（2 2）找出参与交互的对象类角色，把它们横向排列在顺序图的顶部。）找出参与交互的对象类角色

61、，把它们横向排列在顺序图的顶部。n（3）对每一个对象设置一条垂直向下的生命线。）对每一个对象设置一条垂直向下的生命线。n（4）从初始化交互的消息开始，自顶向下在对象的生命线之间安置）从初始化交互的消息开始，自顶向下在对象的生命线之间安置消息。消息。n（5）在生命线上绘出对象的激活期，以及对象创建或销毁的构造型）在生命线上绘出对象的激活期，以及对象创建或销毁的构造型和标记。和标记。n（6）根据消息之间的关系，确定循环结构及其循环参数和出口条件。）根据消息之间的关系，确定循环结构及其循环参数和出口条件。n对于一个复杂的控制流，完全用一张顺序图来跟踪其时间顺序是对于一个复杂的控制流，完全用一张顺序图

62、来跟踪其时间顺序是十分困难的，此时十分困难的，此时可以把控制流进行分解，用多张顺序图来表示。可以把控制流进行分解，用多张顺序图来表示。8.3 交互图的应用交互图的应用n通信图表示一个协同中的对象之间的联系，以及互相传递的消通信图表示一个协同中的对象之间的联系，以及互相传递的消息，适合于按对象组织的控制流建立模型。息，适合于按对象组织的控制流建立模型。n用通信图按对象组织对控制流建模，步骤如下用通信图按对象组织对控制流建模，步骤如下：n（1）确定交互的上下文。）确定交互的上下文。n（2）找出参与交互的对象类角色，把它们作为图形的节点安置在）找出参与交互的对象类角色，把它们作为图形的节点安置在通信

63、图中。通信图中。n（3 3）设置对象的初始性质。）设置对象的初始性质。n（4 4）说明对象之间的链接。）说明对象之间的链接。n（5 5）从初始化交互的消息开始，在链接上安置相应的消息，给出）从初始化交互的消息开始，在链接上安置相应的消息，给出消息的序号。消息的序号。n（6 6）处理一些特殊情况，如循环、自调用、回调、多对象等。）处理一些特殊情况，如循环、自调用、回调、多对象等。8.3 交互图的应用交互图的应用n在对控制流建模过程中的一个重要的问题是识别在对控制流建模过程中的一个重要的问题是识别主动主动对象和被动对象。对象和被动对象。n主动对象（主动对象（Active Object）是一个拥有进

64、程或线程是一个拥有进程或线程的对象，它能初始化控制活动。主动对象一旦被创建，的对象，它能初始化控制活动。主动对象一旦被创建，无须由其他对象发来的消息的触发即能自行执行动作。无须由其他对象发来的消息的触发即能自行执行动作。n被动对象（被动对象（Passive Object）是需要由其他对象发来是需要由其他对象发来的消息的触发才执行动作的对象。的消息的触发才执行动作的对象。n主动对象提供主动的服务。在一个系统中，主动对象主动对象提供主动的服务。在一个系统中，主动对象不止一个，它们在系统中是独立并发运行的。不止一个，它们在系统中是独立并发运行的。n主动对象类（主动对象类（Active Class）是

65、主动对象的抽象，主）是主动对象的抽象，主动对象是主动对象类的实例。动对象是主动对象类的实例。8.3 交互图的应用交互图的应用n主动对象主动对象类的图标与一般的对象类的图标与一般的对象类相同，只不过矩形图框的外框用类相同，只不过矩形图框的外框用粗线条粗线条，或者在类名下附加一个，或者在类名下附加一个约约束束“active”，说明它的性质是，说明它的性质是主动类。如图主动类。如图8.338.33所示。所示。n在主动对象类的图标中可以增加在主动对象类的图标中可以增加一个分隔框说明它接收的信号。一个分隔框说明它接收的信号。n在在UML中，中，每一个独立的单控制每一个独立的单控制流模型化为一个主动对象流模型化为一个主动对象。n对对多控制流（多线程）的建模多控制流（多线程）的建模可可以采用通信图，其中包含多个代表以采用通信图，其中包含多个代表独立控制流的主动对象或主动对象独立控制流的主动对象或主动对象类。类。8.3 交互图的应用交互图的应用图图8.8.33 主动对象类图标示例主动对象类图标示例