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Java 建模: UML 工作簿, 第 2部分――序列圖中的條件邏輯

Granville 繼續(xù)討論“統(tǒng)一建模語言”和序列圖的繪制。他仔細(xì)研究了序列圖繪制過程中條件邏輯的角色，并討論了為什么要在圖中包含或排除條件和循環(huán)。Granville 還描述了序列圖的兩種形態(tài) -- 常規(guī)和實(shí)例 -- 并說明了它們?cè)陂_發(fā)周期中各自的應(yīng)用。

我在 介紹性專欄中曾經(jīng)解釋過，序列圖用于描述系統(tǒng)隨時(shí)間而產(chǎn)生的內(nèi)部行為。因?yàn)橄到y(tǒng)行為是對(duì)象相互之間發(fā)送消息的結(jié)果，因此序列圖繪制了那些消息在對(duì)象之間移動(dòng)時(shí)的路線。 歸根結(jié)底，序列圖就是交互圖。在前一部分中，盡管我們描述了無數(shù)交互，但只創(chuàng)建了一個(gè)相當(dāng)簡(jiǎn)單的圖。這次，我們將做進(jìn)一步的研究，看看 UML 指定的序列圖的兩種形態(tài)。這兩種形態(tài)是 常規(guī)和 實(shí)例。讓我們從每種形態(tài)的正確應(yīng)用開始。

序列圖的兩種類型

序列圖用于描述對(duì)象之間兩種不同類型的交互。一種交互類型是 必須 (must) 交互，其中對(duì)象 A 必須向?qū)ο?B 發(fā)送特定消息。另一種交互類型是 可能 (may) 交互，其中對(duì)象 A 可能（但不一定）向?qū)ο?B 發(fā)送特定消息。這兩種形態(tài)的序列圖描述了這兩種不同類型的交互。常規(guī)形態(tài)描述的是 必須交互，而實(shí)例形態(tài)則描述了 可能交互。

常規(guī)形態(tài)的序列圖描述初始刺激因素所產(chǎn)生的類交互。常規(guī)形態(tài)則記述了初始刺激因素能夠產(chǎn)生的一切交互。成功和失敗條件與循環(huán)、條件和分支一樣，都是這種圖的組成部分。

常規(guī)序列圖在水平軸方向上的每個(gè)框中只包含一個(gè)類名，如圖 1 所示。它的含義是，交互背后的對(duì)象是匿名的，該類的任何對(duì)象都可以參與到交互中。因此，必須為所有路徑明確建模。在常規(guī)序列圖中，對(duì)象 A 必須向?qū)ο?B 發(fā)送模型中的一條消息。

序列圖的第二種形態(tài)是實(shí)例形態(tài)。實(shí)例序列圖描述了兩個(gè)實(shí)例之間可能發(fā)生的單一消息交換。這樣的圖將在水平軸方向的框中包含一個(gè)變量名及其類類型，如圖 2 所示。這種形態(tài)不包括常規(guī)形態(tài)中常見的循環(huán)、條件和分支。在系統(tǒng)中實(shí)際的控制流程中，在交互過程中所進(jìn)行的某些斷言可能為假。如果發(fā)現(xiàn)斷言為假，實(shí)例序列圖中的所有消息都為空，這種情形將不出現(xiàn)。實(shí)例序列圖描述了可能發(fā)生也可能不發(fā)生的單一情形。

實(shí)例序列圖最適合于在軟件開發(fā)生命周期的分析階段對(duì)個(gè)別方案建模。常規(guī)序列圖可以為包含多個(gè)方案的整個(gè)用例建模。其它一些類型的活動(dòng) -- 例如為子系統(tǒng)或框架與其各個(gè)部分之間使用的協(xié)議建模 -- 可以使用任何一種形態(tài)，這取決于組件在軟件開發(fā)生命周期中所處的位置。與實(shí)例形態(tài)相比，常規(guī)形態(tài)更接近于在最終產(chǎn)品中出現(xiàn)的實(shí)際代碼。

我們?cè)谇耙粚谥惺褂玫氖浅Ｒ?guī)形態(tài)，并將在此繼續(xù)研究這種形態(tài)。這一次，我們將探究條件邏輯在常規(guī)序列圖中所扮演的角色，通過它來讓您了解有關(guān) UML 表示的更多知識(shí)。

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序列圖繪制中的條件邏輯

常 規(guī)序列圖利用了條件邏輯，這對(duì)于描述交互過程中事件的可選流程來說很有用處。根據(jù)軟件開發(fā)生命周期中所處的不同階段，可以繪制詳略度不同的圖。在分析階 段，您可能愿意將詳細(xì)信息排除在條件表達(dá)式以外，而在設(shè)計(jì)階段，您卻可能希望將最終產(chǎn)品中要使用的代碼的片段包括在條件表達(dá)式中。

無論處于開發(fā)周期中的哪個(gè)階段，隨著條件表達(dá)式圖的繪制，序列圖與如 Java 語言這樣的面向?qū)ο笳Z言之間那種自然的一致性就愈發(fā)清楚了。例如，請(qǐng)考慮一個(gè)允許出納員接受存款的銀行業(yè)務(wù)應(yīng)用。除了其它一些事項(xiàng)以外，還規(guī)定了系統(tǒng)必須防止出納員把負(fù)的金額記入帳戶貸方，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致從帳戶中扣除。因此系統(tǒng)必須有一種檢查鍵入的所有金額均為正數(shù)的機(jī)制。 清單 1 顯示了確保存款為正數(shù)的條件表達(dá)式。

\** This is a method in a Teller class **\
public void receiveDeposit(Account account, BigDecimal deposit)
throws ImproperDepositException {
       // Check to ensure the deposit is positive
       if (deposit.compareTo(new 
BigDecimal(0.0)) > 0) {
              account.credit(deposit);
       }
       else {
              throw new ImproperDepositException();
       }
}

在分析階段，您不是很關(guān)心細(xì)節(jié)，因此圖只需要表明存款為正數(shù)。在常規(guī)序列圖中，條件作為帶有消息名的保護(hù)機(jī)制出現(xiàn)，位于水平調(diào)用箭頭上方。這些保護(hù)條件用方括號(hào)括起，放在消息名的左側(cè)，如圖 3 所示。

上述方法和序列圖之間的關(guān)系在圖 4 中顯現(xiàn)得更為清楚，我們?cè)趫D 4 中看到了在設(shè)計(jì)階段可能用到的更明確的圖。當(dāng)然沒有顯示全部方法：缺少了 else 子句。不過，圖中消息箭頭的語義規(guī)定只能在條件有效時(shí)發(fā)送消息。

可以通過在 Teller 類和 ImproperDepositException 之間添加另一個(gè)調(diào)用箭頭來為 else 子句建模。在這個(gè)調(diào)用上會(huì)有一個(gè)與 if 相反的條件；在本例中，即存款必須小于等于 0。您不妨自己嘗試為這個(gè)語句建模。

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繪制 for 循環(huán)圖

如上例所示，常規(guī)序列圖 -- 以及實(shí)際上所有 UML 圖 -- 幾乎映射了 Java 語言的語法。所以，大多數(shù) Java 開發(fā)者對(duì)這些圖都有一個(gè)直觀的理解，并且可以很快地學(xué)會(huì)如何使用它們。為進(jìn)一步探討常規(guī)序列圖和 Java 語言之間的一致性，我們將繪制 for 循環(huán)圖，如清單 2 所示。

for ( int i =0; i < 4; i++) {
        squareRoom.examineCorner(i);
}

在序列圖中，迭代是通過水平箭頭上消息名之前的星號(hào) (*) 來表示的。如果迭代的次數(shù)已知并且固定 -- 這種情況非常少見 -- 這個(gè)數(shù)字出現(xiàn)在星號(hào)后面的方括號(hào)中。因?yàn)榇蠖鄶?shù) for 循環(huán)處理的復(fù)雜邏輯不允許靜態(tài)地確定迭代次數(shù)，因此您不會(huì)經(jīng)常使用這種格式的括號(hào)表示。圖 5 顯示了上述 for 循環(huán)的序列圖。

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繪制 while 循環(huán)圖

因?yàn)? while 循環(huán)將循環(huán)與條件結(jié)合起來，因此它是個(gè)非常容易接受的示例。我們將對(duì)清單 3 中顯示的 while 循環(huán)繪制圖。

while ( value.notFound() ) {
        value = database.search( key );
}

我們的 while 循環(huán)圖既包含條件，又包含表明迭代的星號(hào)，但您會(huì)發(fā)現(xiàn)，沒有迭代的次數(shù)。 while 循環(huán)很少包含迭代次數(shù) -- 除非它是一個(gè)偽裝的 for 循環(huán)。圖 6 顯示了 while 循環(huán)圖。

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結(jié)束語

一般來說， 必須和 可能行為是 UML 和軟件開發(fā)的基本概念。用例捕捉 必須行為；方案捕捉 可能行為。 類圖捕捉 必須行為；實(shí)例圖捕捉 可能行為。 我主要討論這一概念是因?yàn)槲野l(fā)現(xiàn)許多人沒能掌握序列圖的根本靈活性，而分化成直覺和形態(tài)使用這兩個(gè)極端。

在閱讀這些文章時(shí)，您應(yīng)該把精力集中在發(fā)展模型語義的直觀理解上。 隨著看到越來越多的序列圖并開始創(chuàng)建自己的序列圖，您會(huì)發(fā)現(xiàn)許多序列圖依賴于條件邏輯和圖表上下文來說明圖所表示的是 必須還是 可能的系統(tǒng)視圖。隨著我們深入到更加復(fù)雜的圖表繪制技術(shù)，及早學(xué)習(xí)如何識(shí)別和使用這種差別將對(duì)您今后有所幫助。

除了探討序列圖繪制中 必須和 可能行為的重要性以外，我還向您介紹了如何在圖中表示條件和迭代。既然您已經(jīng)知道如何繪制 for 和 while 循環(huán)圖，我建議您在其它 Java 構(gòu)造（例如 do-while 循環(huán)）上實(shí)踐一下建模表示。隨著您自己練習(xí)繪制這些簡(jiǎn)單構(gòu)造圖，自然會(huì)逐漸加深對(duì)序列圖繪制的理解。

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參考資料

• 您可以參閱本文在 developerWorks 全球站點(diǎn)上的 英文原文.
  
  
• 通過單擊本文頂部或底部的 討論來參與有關(guān)該文章的 討論論壇。
  
  
  
• 有關(guān)“統(tǒng)一建模語言”和序列圖繪制的介紹，請(qǐng)參閱 本系列的第一個(gè)專欄。
  
  
  
• 要了解有關(guān) UML 和序列圖繪制的詳細(xì)信息，請(qǐng)仔細(xì)查看 Hans-Erik Eriksson 和 Magnus Penker 的 UML Toolkit (John Wiley & Sons, 1997)。
  
  
  
• 另一個(gè)非常有幫助的資源是 UML in a Nutshell ，由 Sinan Si Alhir 著 (O'Reilly & Associates, 1998)。
  
  
  
• “UML 標(biāo)準(zhǔn)”的權(quán)威來源是 OMG 的 統(tǒng)一建模語言規(guī)范 (Unified Modeling Language Specification)（在本文寫作時(shí)是版本 1.4）。
  
  
  
• 有關(guān)序列圖和 UML 的其它信息，請(qǐng)參閱 " 建立帶有樣式的 UML 序列圖"，由 Scott W. Ambler 著（developerWorks，2001 年 2 月）。
  
  
  
• Allen Holub 在他有關(guān)面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)過程的系列中提供了 用例方案的深入說明（developerWorks，2001 年 1 月）。
  
  
  
• 閱讀 OCL，它是 UML 的表達(dá)式語言。
  
  
  
• IBM 和其它一些業(yè)界領(lǐng)先者創(chuàng)建了 XMI，一種新的開放業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，它將一些基于 Web 的用于定義、確認(rèn)和共享文檔格式等 XML 標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)和 UML 的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合了起來。
  
  

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關(guān)于作者

	Granville 加入面向?qū)ο笊鐓^(qū)已有 13 年了。他是 高級(jí)用例建模 (Advanced Use Case Modeling)系列的合著者，并在全世界范圍的各種面向?qū)ο蠹夹g(shù)會(huì)議中介紹過教程。他的面向?qū)ο箝_發(fā)的實(shí)踐方法來自于他在多家公司供職的經(jīng)驗(yàn)，其中包括從處于創(chuàng)業(yè)階段的公司到相當(dāng)成熟的軟件業(yè)巨擘在內(nèi)的各種公司。 他目前正在教授有關(guān)靈活過程、方法和 Java 技術(shù)的研習(xí)班、教程和課程，同時(shí)還在輔導(dǎo)和幫助實(shí)現(xiàn)一些積極的項(xiàng)目。可以通過 rmiller@togethersoft.com 與 Granville 聯(lián)系。

posted on 2006-02-18 15:07 Vincent.Chen 閱讀(104) 評(píng)論(0)  編輯  收藏