Диаграммы состояний

Диаграммы состояний определяют все возможные состояния, в которых может находиться конкретный объект, а также процесс смены состояний объекта в результате наступления некоторых событий. Существует много форм диаграмм состояний, незначительно отличающихся друг от друга семантикой.

На рис. 2.55 приведен пример диаграммы состояний для банковского счета. Из данной диаграммы видно, в каких состояниях может существовать счет. Можно также видеть процесс перехода счета из одного состояния в другое. Например, если клиент требует закрыть открытый счет, он переходит в состояние «закрыт». Требование клиента называется событием (event), именно такие события и вызывают переход из одного состояния в другое.

Рис. 2.55. Диаграмма состояний для класса Account

Если клиент снимает деньги с открытого счета, он может перейти в состояние «Превышение кредита». Это происходит, только если баланс по этому счету меньше нуля, что отражено условием [отрицательный баланс] на диаграмме. Заключенное в квадратных скобках ограничивающее условие (guard condition) определяет, когда может или не может произойти переход из одного состояния в другое.

На диаграмме имеются два специальных состояния — начальное (start) и конечное (stop). Начальное состояние выделено черной точкой, оно соответствует состоянию объекта, когда он только что был создан. Конечное состояние обозначается черной точкой в белом кружке, оно соответствует состоянию объекта непосредственно перед его уничтожением. На диаграмме состояний может быть только одно начальное состояние, а конечных состояний может быть столько, сколько нужно, или их может не быть вообще. Когда объект находится в каком-то конкретном состоянии, могут выполняться различные процессы. На рис. 2.55 при превышении кредита клиенту посылается соответствующее сообщение. Процессы, происходящие, когда объект находится в определенном состоянии, называются действиями (actions).

С состоянием можно связывать данные пяти типов: деятельность, входное действие, выходное действие, событие и история состояния. Рассмотрим каждый из них в контексте диаграммы состояний для класса Account банковской системы.

Деятельность (activity) — это поведение, реализуемое объектом, пока он находится в данном состоянии. Например, когда счет находится в состоянии «Закрыт», происходит возврат кредитной карточки пользователю. Деятельность — это прерываемое поведение. Оно может выполняться до своего завершения, пока объект находится в данном состоянии, или может быть прервано переходом объекта в другое состояние. Деятельность изображают внутри самого состояния, ей должно предшествовать слово do (выполнять) и двоеточие.

Входное действие (entry action) — это поведение, которое выполняется, когда объект переходит в данное состояние. Когда счет в банке переходит в состояние «Превышение кредита», выполняется действие «Временно заморозить счет» независимо оттого, откуда объект перешел в это состояние. Таким образом, данное действие осуществляется не после того, как объект перешел в это состояние, а, скорее, как часть этого перехода. В отличие от деятельности входное действие рассматривается как непрерываемое.

Входное действие также показывают внутри состояния, ему предшествует слово entry (вход) и двоеточие.

Выходное действие (exit action) подобно входному, однако оно осуществляется как составная часть процесса выхода из данного состояния. Так, при выходе объекта Account из состояния «Превышение кредита» независимо оттого, куда он переходит, выполняется действие «Разморозить счет». Оно является частью процесса такого перехода. Как и входное, выходное действие является непрерываемым.

Выходное действие изображают внутри состояния, ему предшествует слово exit (выход) и двоеточие.

Переходом (transition) называется перемещение объекта из одного состояния в другое. На диаграмме все переходы изображают в виде стрелки, начинающейся на первоначальном состоянии и заканчивающейся на последующем.

Переходы могут быть рефлексивными. Объект может перейти и то же состояние, в котором он в настоящий момент находится. Рефлексивные переходы изображают в виде стрелки, начинающейся и завершающейся на одном и том же состоянии.

У перехода существует несколько спецификаций, основными из которых являются события, ограждающие условия и действия.

Событие (event) вызывает переход из одного состояния в другое. Событие «Клиент требует закрыть» вызывает переход счета из открытого в закрытое состояние. Событие размещают на диаграмме вдоль линии перехода.

На диаграмме для отображения события можно использовать как имя операции, так и обычную фразу, как в примере. Если нужно использовать операции, то событие «Клиент требует зак­рыть» можно было бы назвать RequestClosure().

Большинство переходов должны иметь события, так как именно они, прежде всего, заставляют переход осуществиться. Тем не менее, бывают и автоматические переходы, не имеющие событий. При этом объект сам перемещается из одного состоя­ния в другое со скоростью, позволяющей осуществиться вход­ным действиям, деятельности и выходным действиям.

Ограничивающие условия (guard conditions) определяют, когда переход может, а когда не может осуществиться. В примере собы­тие «Вклад денег» переведет счет из состояния «Превышение кредита» в состояние «Открыт», но только если баланс будет больше нуля. В противном случае переход не осуществится.

Ограничивающие условия изображают на диаграмме вдоль линии перехода после имени события, заключая их в квадратные скобки.

Ограничивающие условия задавать необязательно. Однако, если существует несколько автоматических переходов из состоя­ния, необходимо определить для них взаимно исключающие ог­раждающие условия, чтобы понять, какой путь перехода будет ав­томатически выбран.

Действие может быть не только входным или выходным, но и частью перехода. Например, при переходе счета из открытого в закрытое состояние выполняется действие «Сохранить дату зак­рытия счета».

Действие изображают вдоль линии перехода после имени со­бытия, ему предшествует косая черта.

Диаграммы состояний не надо создавать для каждого класса, они применяются только в сложных случаях. Если объект класса может существовать в нескольких состояниях и в каждом из них ведет себя по-разному, для него может потребоваться такая диаг­рамма.

2.5.5.