Глава 24. Диаграммы состояний

Диаграммы состояний - это один из пяти видов диаграмм в языке UML, использу­емых для моделирования динамических аспектов системы (к их числу относятся также диаграммы последовательностей и кооперации, диаграммы деятельности и диаграммы прецедентов - см. главы 18, 19 и 17 соответственно). Диаграмма состояний показывает автомат. Ее частной разновидностью является диаграмма деятельности, в которой все или большая часть состояний - это состояния дея­тельности, а все или большая часть переходов инициируются в результате завер­шения деятельности в исходном состоянии. Таким образом, при моделировании жизненного цикла объекта полезны как диаграммы деятельности, так и диаграм­мы состояний. Но если диаграмма деятельности показывает поток управления от деятельности к деятельности, то на диаграмме состояний представлен поток управления от состояния к состоянию.

Диаграммы состояний используются для моделирования динамических аспек­тов системы. По большей части под этим подразумевается моделирование поведе­ния реактивных объектов. Реактивным называется объект, поведение которого лучше всего характеризуется его реакцией на события, произошедшие вне его соб­ственного контекста. У реактивного объекта есть четко выраженный жизненный цикл, когда текущее поведение обусловлено прошлым. Диаграммы состояний можно присоединять к классам, прецедентам или системе в целом для визуализа­ции, специфицирования, конструирования и документирования динамики от­дельного объекта.

Диаграммы состояний важны не только для моделирования динамических аспектов системы, но и для конструирования исполняемых систем путем пря­мого и обратного проектирования.

Введение

Рассмотрим деятельность инвестора, финансирующего строительство нового небоскреба (см. главу 1). Маловероятно, что этому человеку будут интересны под­робности процесса возведения здания. Выбор материалов, график поставок и мно­гочисленные совещания по поводу технических деталей - это заботы подрядчика, но никак не лица, вкладывающего в проект деньги.

Инвестор заинтересован в получении хорошей прибыли и, как следствие, в за­щите капиталовложений от рисков. Инвестор, доверяющий подрядчику, внесет определенную сумму денег, на время строительства займется другими делами и вернется только тогда, когда подрядчик будет готов вручить ему ключи от зда­ния. Такой вкладчик заинтересован только в конечном результате.

Более прагматичный инвестор тоже доверится подрядчику, но все же, прежде чем давать деньги, захочет удостовериться в том, что процесс протекает в правиль­ном направлении. Поэтому, вместо того чтобы предоставлять бесконтрольный доступ к банковскому счету, осторожный вкладчик сначала наметит основные вехи проекта, каждая из которых соотносится с завершением определенной ста­щи работ. Лишь на исходе одного этапа инвестор выделит сумму для выполне-1ия следующего. Например, в самом начале может быть выдана сравнительно укромная сумма на создание архитектурного проекта. После его одобрения оче­редная инвестиция выделяется на инженерную подготовку. Когда и этот этап закончится, вносятся деньги на рытье котлована. И так на всем пути, от закладки фундамента до получения свидетельства о праве владения, расставлены вехи.

Каждая такая веха обозначает некое устойчивое состояние проекта: законче­но архитектурное проектирование, проведена инженерная подготовка, вырыт котлован, завершена подводка коммуникаций, загерметизированы швы и т.д. Для инвестора наблюдение за изменениями в ходе процесса намного важнее, чем контроль последовательности работ: этим может заняться подрядчик с помощью Pert-диаграмм (см. главу 19).

При моделировании программных систем также необходимо отыскать наибо­лее естественный способ визуализации, специфицирования, конструирования :й документирования поведения определенных типов объектов, когда основное внимание уделяется переходам из состояния в состояние, а не от деятельности Ж деятельности. Последнее можно выполнить с помощью блок-схем (или диаграмм Деятельности в UML, см. главу 19). Представьте себе моделирование поведения встроенной системы безопасности у себя дома. Она работает непрерывно, реагируя на внешние события, скажем на разбитое окно. Порядок событий изменяет по­ведение системы. Например, обнаружение разбитого окна вызовет срабатывание сигнализации, только если система предварительно была активизирована. Поведение такой системы лучше всего описывается путем моделирования ее устойчивых состояний (например, Ожидание, Активна, Проверка и т.д.), событий, инициирующих смену состояния, и действий, выполняемых при каждой такой смене. В UML для моделирования поведения объекта с точки зрения порядка возник­новения событий используются диаграммы состояний. Из рис. 24.1 видно, что диаграмма состояний - это просто представление автомата (см. главу 21), и основ­ное внимание уделено потоку управления от одного состояния к другому.