1

Diagram maszyny stanów

Diagram maszyny stanów

2

Plan wykładu

• Podstawowe określenia
• Stan złożony sekwencyjny
• Stan złożony współbieżny
• Sygnał, przejście, czynność
• Przykłady diagramów stanu

3

Podstawowe określenia

4

Klasyfikacja diagramów UML 2.0

1. Diagramy struktury
• Diagram klas (class diagram)
• Diagram komponentów (component diagram)
• Diagram struktur złożonych, diagram składowych, (composite

structure diagram)

• Diagram wdrożenia (deployment diagram)
• Diagram obiektów (object diagram)
• Diagram pakietów (package diagram)
2. Diagramy zachowania

• Diagram czynności (activity diagram)
• Diagram przypadków użycia (use case diagram)

• Diagram maszyny stanów (state machine diagram)

• Diagramy interakcji
- Diagram sekwencji (sequence diagram
- Diagram komunikacji (communication diagram)
- Diagram przeglądu interakcji; diagram opisu interakcji

(interaction overview diagram)

- Diagram czasowy,diagram następstwa (timing diagram)

5

Maszyny stanowe -

podstawowe pojęcia

•Stan

- okoliczność lub sytuacja, w jakiej

obiekt się znajduje, kiedy spełnia jakiś
warunek, wykonuje jakąś czynność lub
czeka na jakieś zdarzenie; zwykle obiekt
pozostaje w pewnym stanie przez skończony
czas.

Maszyna stanowa

- określa ciąg

stanów przyjmowanych przez obiekt w
odpowiedzi na zdarzenia zachodzące w
czasie jego życia, a także reakcje obiektu
na te zdarzenia; bardzo przydatne, gdy
bieżące zachowanie obiektu zależy od jego
przeszłości

6

Diagram maszyny stanów

Diagram maszyny stanów

 stan obiektu trwa w czasie aż do
momentu zajścia zdarzenia, które
spowoduje zmianę aktualnego stanu na
inny;
 stan może mieć nazwę, ale często
jest charakteryzowany jedynie poprzez
wewnętrzne operacje;

7

Diagramy stanów

• Są

grafami

stanów i przejść między nimi

• Opisują reakcje

obiektu na otrzymane

komunikaty i zdarzenia zewnętrzne

• Modelują

zachowanie obiektów danej

klasy w oderwaniu od reszty systemu

– Wszystkie obiekty danej klasy

znajdujące się w tym samym stanie
reagują w jednakowy sposób na
otrzymanie tego samego komunikatu lub
zdarzenia

8

Diagramy stanów

•Zawierają

:

stany zwykłe(proste) i złożone
przejścia ze zdarzeniami i akcjami

•Najczęściej wykorzystywane

do modelowania

obiektów reaktywnych

(sterowanych zdarzeniami -

ang. event-driven)

zachowanie

obiektów reaktywnych jest najlepiej

charakteryzowane przez ciąg odpowiedzi na zdarzenia
wywołane w jego otoczeniu, przy czym obiekt taki jest zwykle
bezczynny do chwili zajścia zdarzenia

reakcja

na konkretne zdarzenie najczęściej zależy od

wcześniejszych zdarzeń

Nacisk

kładziony jest na stany stabline, zdarzenia

uruchamiające przejścia i akcje wykonywane po każdej
zmianie stanu

9

Składniki stanów

•Nazwa

stanu- odróżnia poszczególne stany (nie

może zawierać dwukropka); może też być stan
bez nazwy – anonimowy.
Nazwę stanu podaje się w

formie rzeczownika

lub wyrażenia rzeczownikowego
pochodzącego ze słownictwa modelowanego
systemu.

•Przejścia

wewnętrzne

- realizowane bez

zmiany stanów

10

Diagramy maszyny stanów w
UML



stan jest reprezentowany przez

prostokąt z

zaokrąglonymi rogami



przejście z jednego stanu w inny jest

oznaczone
przez

linię ciągłą z grotem strzałki

Stany mogą mieć podstany:



sekwencyjne

(jeden następuje po drugim),



współbieżne

(pojawiające się w tym

samym czasie).

11

Rodzaje stanów

• Prosty

(zwykły) -

nie posiada
wewnętrznej struktury

•

Finalny

- pseudostan

oznaczający punkt

końcowy

•

Początkowy

-

pseudostan oznaczający

punkt startowy -

miejsce rozpoczęcia

działania maszyny

stanowej lub podstanu

12

Rodzaje stanów

•Złożony
sekwencyjny

- złożony

z jednego lub więcej
podstanów, z których
tylko jeden jest
aktywny, gdy aktywny
jest stan złożony

•

Złożony współbieżny

-

podzielony na dwa lub

więcej współbieżnych

podstanów; wszystkie

podstany są

jednocześnie aktywne,

gdy aktywny jest stan

złożony (jako całość)

13

Stan złożony

sekwencyjny

14

STAN ZŁOŻONY SEKWENCYJNIE

STAN ZŁOŻONY SEKWENCYJNIE

 każdy z podstanów dziedziczy przejścia
nadstanu;
 tylko jeden z podstanów może być aktywny
w danym momencie.

15

Maszyna stanów dla klasy Samochód

zbudowana w oparciu o stany proste

16

Maszyna stanów dla klasy Samochód

ze stanem złożonym sekwencyjnym w

notacji UML

17

Stan złożony

współbieżny

18

Podstany współbieżne

•Umożliwiają tworzenie dwu lub więcej maszyn
stanowych,

działających

równolegle

w ramach

jednego obiektu

•Czynności podstanów współbieżnych przebiegają
równolegle i ostatecznie każda z nich osiąga swój
stan końcowy;

jeżeli jeden dotrze do swego stanu

końca wcześniej to czeka na pozostałe

i dopiero

wtedy następuje połączenie przepływu sterowania

•Zagnieżdzona współbieżna maszyna

stanowa nie

ma jako całość

ani stanu początkowego ani

końcowego

; natomist mogą je mieć składowe

podstany sekwencyjne

19

Współbieżność w ramach

jednego obiektu

20

STAN ZŁOŻONY WSPÓŁBIEŻNIE

STAN ZŁOŻONY WSPÓŁBIEŻNIE

rodzajem stanów złożonych są stany składające się ze
współbieżnych podstanów;



synchronizacja wewnętrzna

:

synchronizacja
zewnętrzna

:

Wyjście ze stanu - w
typowej sytuacji - następuje
wtedy, gdy we wszystkich
podstanach został
osiągnięty ich stan
końcowy

Oba diagramy
są
równoważne

21

Współbieżność w ramach obiektu

zagregowanego

Diagram dla obiektu
„

całość

” budowany jest

w oparciu o diagramy
stanów

dla obiektów

składowych

.

Maszyny stanów dla
obiektów klas

Zapłon,

Biegi,, Hamulec i Gaz

determinują zmiany
stanu dla
zagregowanego obiektu
klasy Samochód

22

Sygnał, przejście, czynność

23

stan1

stan2

zdarzenie[ warunek ] / akcja

PRZEJŚCIA

PRZEJŚCIA

przejście zewnętrzne

stan

zdarzenie[ warunek ] / akcja

samoprzejście

przejście wewnętrzne

zdarzenie [warunek] /
akcja

stan1

stan2

[ warunek ] / akcja

przejście automatyczne (wszystkie
operacje wyspecyfikowane po
słowach kluczowych ‘entry’, ‘exit’ i
‘do’ zostały ukończone)

24

Składniki przejść

•Akcja

- wykonywalna niepodzielna procedura

obliczeniowa, która może mieć bezpośredni wpływ
na obiekt będący właścicielem maszyny stanowej i
pośredni wpływ na inne obiekty znajdujące się w
jego zasięgu

•może to być wywołanie operacji (obiektu lub innych
dostępnych obiektów), utworzenie lub zniszczenie
obiektu oraz wysłanie sygnału do obiektu
•nie może być przerwana przez zdarzenie - zawsze
jest wykonywana w całość

•Stan docelowy

- stan obiektu po zakończeniu

przejścia

25

Elementy diagramów stanów 1/2

• Stany

mogą mieć nazwy i być definiowane na

trzy sposoby

– Wartość

atrybutów obiektów

– Czas, gdy obiekt oczekuje

na nadejście

jakiegoś zdarzenia

– Czas, w którym obiekt wykonuje

jakieś

czynności

26

Elementy diagramów stanów 2/2

• Przejścia

– wskazują, że obiekt przejdzie z jednego

stanu do drugiego, ilekroć zajdzie określone

zdarzenie i będą spełnione warunki

– entry/akcja

– oznacza wykonanie akcji podczas

wejścia do stanu

– exit/akcja

– oznacza wykonanie akcji podczas

wyjścia ze stanu

– do-

służy do wskazania prac wykonywanych w

danym stanie od chwili zakończenia akcji

wejściowej (może to być uruchomienie innej

maszyny stanowej lub ciąg akcji, rozdzielonych

średnikami)

Przejście zewnętrzne – wykonanie akcji exit zmiana

stanu i wykonanie akcji enter

Przejście wewnętrzne – wykonanie akcji exit i entry

bez zmiany stanu

27

Diagram maszyny stanów

Diagram maszyny stanów

stan

nazwa stanu

entry/ akcja1/akcja2/...
exit/ akcja1/akcja2/...
do/ czynnosc

entry

– każda akcja stowarzyszona ze zdarzeniem

entry jest wykonywana przy każdym wejściu do
stanu

exit

- akcja stowarzyszona ze zdarzeniem exit jest

wykonywana przy każdym wyjściu ze stanu

do/czynność

– wykonanie czynności w trakcie,

wskazanej za pomocą etykiety

28

Rodzaje zdarzeń

 otrzymanie przez obiekt synchronicznego

żądania wykonania operacji –

podstawowe

;

 wygenerowane po upływie pewnego czasu,

oznaczane słowem kluczowym ‘

after

’;

 wygenerowane po spełnieniu pewnego

warunku, oznaczane słowem kluczowym

‘

when

’;

 otrzymania przez obiekt asynchronicznego

żądania wykonania operacji –

sygnał

;

29

Złożone elementy stanów i przejść

•Zdarzenia odroczone

- lista zdarzeń,

których zajście w stanie jest odroczone do
czasu, aż stan, w którym nie są odroczone,
uaktywni się - dopiero wtedy te zdarzenia
powodują przejścia, jakby właśnie zaszły;
zdarzenia takie oznacza się specjalnym
rodzajem akcji „

defer

”.

30

Złożone elementy stanów i

przejść

31

Przykłady diagramów

stanu

32

Ilustracja odwołania do innego stanu

33

Diagram stanów typu "historia życia obiektu" dla

klasy Urządzenie

34

Diagramy maszyny stanów

logowania się do sieciowego systemu bankowego

35

Przykład obiektu klasy ”Konto Bankowe”

36

Diagramy maszyny stanów

37

Literatura

Literatura

 G.Booch, J.Rumbaugh, I.Jacobson – „UML
przewodnik użytkownika”,
 J.Schmuller– „UML dla każdego”,