【学习小记】UML——状态机图
什么是状态机图？
UML状态机图同活动图一样，是动态视图的一种。
UML状态机图描述的是某个对象的状态和感兴趣的事件，以及对象响应该事件的行为。它描述的是“某个对象”，因此，一个状态机图中只能表示一个对象，而不是多个对象。状态图显示了该对象的生命周期，也即，对象经历的事件，对象的转换和对象在这些事件之间的状态。
几个概念的理解
状态：状态是指在对象生命周期中，满足某些条件、执行某些活动或者等待某些事件的一个条件和状况。换句话说就是，对象在事件发生之间某时刻所处的情形。
比如，人是一个类，而你，我，他则是一个对象。坐着，躺着，饱的，饿的则是“你”的一种状态。
状态无关：若一个对象对某个事件的响应总是相同的，则认为此对象对于该事件状态无关。
举个不算很恰当的例子，“你”是一个对象，“饱的”，“饿的”则是“你”的一种状态。对于事件“给一个发霉的面包”，不管你处于“饱的”还是“饿的”，你的响应都是“把它扔掉“。所以，你对”给一个发霉的面包“是状态无关的。
状态无关对象：若对于所有事件，对象的响应总是相同的，则该对象是一个状态无光对象。
状态依赖对象：对事件的响应根据对象的状态或模式的不同而不同。
事件（event）：指一件值得注意的事情的发生。
转换（transition）：转换是两个状态之间的关系，表明当某事件发生时，对象从先前的状态转换到后来的状态。
状态图的表示
1、状态
UML状态机图中的状态，以圆角方框表示，通常有状态名称，进入/退出活动，内部转换，子状态，延迟事件组成（后面介绍）。
状态还包括初始状态（由实心黑圆点表示）和终止状态（由实心黑圆点外包一个圆圈表示）。
2、事件
事件包含在转换中，见3、转换
3、转换
转换涉及的内容包括：源状态、目标状态、触发事件（事件）、监护条件、动作，具体可以参看下图的例子。
1）源状态：受转换影响的状态。
2）目标状态：当转换完成之后对象所处的状态。
*（在转换激活前，对象处于源状态，在转换激活之后，进入目标状态。）
3）触发事件
用来为转换定义一个事件，当源状态中的对象接收到这个事件时，会使转换被激活。当定义了监护条件时，还需要满足监护条件。
事件通常有以下几种类型：
a、调用事件表示语法：方法名（参数）
调用事件接收一个对象显示的同步调用请求。
b、改变事件表示语法：when（表达式）
改变事件是指依赖于指定属性值的布尔表达式得到满足，是一种一直等待直到特定条件被满足的声明方式。（留意：改变事件中的条件是一直计算直到布尔表达式为真为止）
c、信号事件：表达语法：信号名（参数）
信号是两个对象之间通信的媒介。信号事件接收对象间显示的、命名的异步通信。
d、时间事件：表示语法：after（时间）
时间可以指定为绝对形式，如：after（11：00），也可以指定为相对形式，如：after（3 seconds）
4）监护条件
当对象接收到触发事件时，对监护条件（通常是一个布尔表达式）求值，值为真时，激活转换，否则转换不激活。注意，监护条件与之前提到的改变事件不一样，监护条件只在触发事件时才会计算一次，而改变事件是一直计算。
5）动作
当转换被激活后，若定了相应的动作，那么将执行这个动作。它可以是一个赋值语句，简单的算术运算，发送信号，调用操作，创建和销毁对象，读取和设置属性的指， 甚至是包含多个动作的活动。
转换的种类
1、外部转换
表示语法：事件（参数）[监护条件]/动作
对事件做出响应，引起状态变化或自身转换，同时引发一个特定动作，如果离开或进入状态，将引发进入转换和离开转换。
2、内部转换
表示语法：event 事件（参数）[监护条件]/动作
对事件做出响应，并执行一个特定的活动，但并不引起状态变换或进入转换，离开转换。（用来处理一些不离开该状态的事件。注意与自身转换的区别。自身转换是先离开，再进入。）
3、进入转换
表示语法：entry/活动
当进入某一个状态时，执行相应的动作。
4、退出转换
表示语法： exit/活动
当离开某一个状态时，执行响应的动作。
活动和延迟事件
活动：
表示语法：do/动作名
当对象处于一个状态的同时，对象做着某些工作，并一直继续到被某个事件中端。
例如，你在用QQ登录的时候，你点一下登录按钮之后，头像移动到了对话框中间，后面有动画，这个动画就是一种活动。当对话框处于验证用户的状态时，就一直执行显示动画的动作，知道用户验证结束。
延迟事件:
表示语法：事件/defer
指该事件不会触发状态的转换，当对象处于该状态时，事件不会丢失，但会被延迟执行。
例如，当email程序正在发送第一封邮件时，用户下达发送第二封邮件的指令会被延迟，直到第一封邮件发送完成后，才发送第二封邮件。
转换的几个例子：
如何绘制状态机图
绘制状态机图的基本步骤为：
1、寻找主要状态
2、确定状态间的转换，可借助状态转换分析表
3、细化状态内部的活动和转换
根据需要添加内部转换、进入转换、退出转换以及相关的活动等。
4、用复合状态来展开细节
下面用一个例子来进行绘制过程的演示。
描述文档：
simple digital watch
A simple digital watch has a display and two buttons to set it, the A buttonand the B button. The watch has two modes of operation, display time and set time. In the displaytime mode, hours and minutes are displayed, separated by a flashingcolon.
The set time mode has two sub-modes, set hours and set minutes. The A button isused to select modes. Each timeA is pressed, the mode advances in sequence: display, set hours,set minutes, display etc. Within the sub-modes, theB button is used to advance the hours or minutesonce each time it is pressed. Buttons must be released before they cangenerate another event.
1、寻找主要状态
从文本描述中，可以发现以下状态：display_time, set_time, set_hour, set_minute
其中，set_time是一个复合状态，包含set_hour和set_minute两个子状态
2、确定状态间的转换
由于状态数目少，可以利用转换分析表来确定状态间的转换。
根据这些转换，便可以绘制出如下的状态机图
3、细化状态内部的活动与转换
此步根据需要，对每个主要状态添加内部转换、进入转换、退出转换以及相 关的活动。
1）display状态：
该状态实现的是每次进入display状态后，就要显示当前的时间，因此需要添加一个进入转换，实现一进入该状态就显示时间。
2）sethour状态和set minute状态：
这两个状态要完成的动作类似，都是针对时间的某个单位进行设置。设置完成后，离开本状态需要对修改进行保存，否则对时间的设置都不能完成了。
因此对这两个状态都要添加退出转换save_hour()和save_minute()。
4、使用复合状态来展开细节
在步骤1分析中，set_hour和set_minute都是set_time的子状态，因此使用一个复合状态set_time来表示set_hour和set_minute两个子状态。
综合以上四个步骤，可绘制出如下状态机图：
到此，watch的状态机图就完成了。
说明：
1、若有错误或不合理的地方，欢迎评论指出，共同进步。
2、原创文章，转载请注明出处，谢谢。
3、参考书籍：《UML和模式应用》（第三版），《UML面向对象建模基础》