Состояния действия и состояния деятельности

В потоке управления, моделируемом диаграммой деятельности, происходят различные события. Вы можете вычислить выражение, в результате чего изменяется значение некоторого атрибута или возвращается некоторое значение. Также, например, можно выполнить операцию (см. главы 4 и 9) над объектом (см. главу 15), послать ему сигнал (см. главу 20) или даже создать его или уничтожить. Все эти выполняемые атомарные вычисления называются состояниями (см. главу 21) действия, поскольку каждое из них есть состояние системы, представляющее собой выполнение некоторого действия. Как показано на рис. 19.2, состояния действия изображаются прямоугольниками с закругленными краями. Внутри такого символа можно записывать произвольное выражение.

Примечание:UML не требует использования какого-либо специального языка для записи таких выражений. Можно просто написать любой структурированный текст, а при необходимости конкретизации заимствовать синтаксис и семантику того или иного языка программирования.

Состояния действия не могут быть подвергнуты декомпозиции. Кроме того, они атомарны. Это значит, что внутри них могут происходить различные события, но выполняемая в состоянии действия работа не может быть прервана. И наконец, обычно предполагается, что длительность одного состояния действия занимает неощутимо малое время.

Примечание:Конечно, в реальном мире для любого вычисления требуется некоторое время и память. Учет этих свойств в модели особенно важен для встроенных систем реального времени. (Моделирование времени и пространства обсуждается в главе 23.)

В противоположность этому состояния деятельности могут быть подвергнуты дальнейшей декомпозиции, вследствие чего выполняемую деятельность можно представить с помощью других диаграмм деятельности. Состояния деятельности не являются атомарными, то есть могут быть прерваны. Предполагается, что для их завершения требуется заметное время. Можно считать, что состояние действия - это частный вид состояния деятельности, а конкретнее - такое состояние, которое не может быть подвергнуто дальнейшей декомпозиции. А состояние деятельности можно представлять себе как составное состояние, поток управления которого включает только другие состояния деятельности и действий. Взгляните более пристально на внутреннюю структуру состояния деятельности, и вы найдете еще одну диаграмму деятельности. Как видно из рис. 19.3, состояния деятельности и действий обозначаются одинаково, с тем отличием, что у первого могут быть дополнительные части, такие как действия входа и выхода (то есть выполняемые соответственно при входе в состояние и выходе из него), и оно может сопровождаться спецификациями подавтоматов (см. главу 21).

Примечание:Состояния действий и состояния деятельности - это не что иное, как частные случаи состояний автомата. Входя в одно из таких состояний, вы просто выполняете некоторое действие или деятельность, а при выходе управление передается следующему действию или деятельности. Таким образом, состояния деятельности в какой-то мере напоминают стенограмму. Семантически состояние деятельности эквивалентно транзитивному расширению графа деятельности по месту до тех пор, пока не останутся только действия. Тем не менее состояния деятельности важны, поскольку они помогают разбить сложные вычисления на более простые части, точно так же, как операции используются для группировки и повторного использования выражений.

Переходы

Когда действие или деятельность в некотором состоянии завершается, поток управления сразу переходит в следующее состояние действия или деятельности. Для описания этого потока используются переходы (Transitions, см. главу 21), показывающие путь из одного состояния действия или деятельности в другое. В UML переход представляется простой линией со стрелкой, как показано на рис. 19.4.

Примечание:Такие переходы называются переходами по завершении, или не-триггерными (Triggerless), поскольку управление по завершении работы в исходном состоянии немедленно передается дальше. После того как действие в данном исходном состоянии закончилось, выполняется определенное для него действие выхода (если таковое имеется). Далее, безо всякой задержки, поток управления следует переходу и попадает в очередное состояние действия или деятельности. При этом выполняется определенное для нового состояния действие входа (если таковое имеется), затем - действие или деятельность самого состояния и следующий переход. Управление может таким образом переходить из состояния в состояние неопределенно долго (в случае незавершающейся деятельности) или до попадания в конечное состояние. (Нетриггерные переходы могут иметь сторожевые условия, которые обусловливают их активизацию, - см. главу 21.)

Поток управления должен где-то начинаться и заканчиваться (разумеется, если это не бесконечный поток, у которого есть начало, но нет конца). Как показано на рисунке, вы можете задать как начальное состояние (закрашенный кружок), так и конечное (закрашенный кружок внутри окружности).

Ветвление

Простые последовательные переходы встречаются наиболее часто, но их одних недостаточно для моделирования любого потока управления. Как и в блок-схеме, вы можете включить в модель ветвление, которое описывает различные пути выполнения в зависимости от значения некоторого булевского выражения. Как видно из рис. 19.5, точка ветвления представляется ромбом. В точку ветвления может входить ровно один переход, а выходить - два или более. Для каждого исходящего перехода задается булевское выражение, которое вычисляется только один раз при входе в точку ветвления. Ни для каких двух исходящих переходов эти сторожевые условия не должны одновременно принимать значение "истина", иначе поток управления окажется неоднозначным. Но эти условия должны покрывать все возможные варианты, иначе поток остановится. (Ветвление семантически эквивалентно множественным переходам со сторожевыми условиями, см. главу 21.)

Для удобства разрешается использовать ключевое слово else для пометки того из исходящих переходов, который должен быть выбран в случае, если условия, заданные для всех остальных переходов, не выполнены.

Реализовать итерацию можно, если ввести два состояния действия - в первом устанавливается значение счетчика, во втором оно увеличивается - и точку ветвления, вычисление в которой показывает, следует ли прекратить итерации. (Ветвление и итерация возможны также на диаграммах взаимодействий, см. главу 18.)

Примечание:UML не предписывает язык для этих выражений. В общем случае вы можете использовать структурированный текст; для большей строгости можно воспользоваться синтаксисом и семантикой определенного языка программирования.

Разделение и слияние

Простые и ветвящиеся последовательные переходы в диаграммах деятельности используются чаще всего. Однако можно встретить и параллельные потоки, и это особенно характерно для моделирования бизнес-процессов. В UML для обозначения разделения и слияния таких параллельных потоков выполнения используется синхронизационная черта, которая рисуется в виде жирной вертикальной или горизонтальной линии. Каждый из параллельно выполняющихся потоков управления существует в контексте независимого активного объекта, который, как правило, моделируется либо процессом, либо вычислительной нитью (см. главу 22).

Рассмотрим, например, параллельные потоки, используемые в устройстве, которое имитирует человеческую речь и жестикуляцию. Как показано на рис. 19.6, точка разделения соответствует расщеплению одного потока управления на два выполняющихся параллельно. В этой точке может существовать ровно один входящий переход и два или более исходящих. Каждый исходящий переход представляет один независимый поток управления. После точки разделения деятельности, ассоциированные с каждым путем в графе, продолжают выполняться параллельно. С концептуальной точки зрения имеется в виду истинный параллелизм, то есть одновременное выполнение, но в реальной системе это может как выполняться (если система функционирует на нескольких узлах, см. главу 26), так и не выполняться (если система размещена только на одном узле). В последнем случае имеет место последовательное выполнение с переключением между потоками, что дает лишь иллюзию истинного параллелизма.

Из рисунка также видно, что точка слияния представляет собой механизм синхронизации нескольких параллельных потоков выполнения. В эту точку входят два или более перехода, а выходит ровно один. Выше точки слияния деятельности, ассоциированные с приходящими в нее путями, выполняются параллельно. В точке слияния параллельные потоки синхронизируются, то есть каждый из них ждет, пока все остальные достигнут этой точки, после чего выполнение продолжается в рамках одного потока.

Примечание:Должен поддерживаться баланс между точками разделения и слияния. Это означает, что число потоков, исходящих из точки разделения, должно быть равно числу потоков, приходящих в соответствую -щую ей точку слияния. Деятельности, выполняемые в параллельных потоках, могут обмениваться друг с другом информацией, посылая сигналы. Такой способ организация взаимодействия последовательных процессов называется сопрограммами (Coroutine). В большинстве случаев при моделировании такого взаимодействия применяются активные объекты (см. главу 22). Но посылку сигналов (см. главу 20) и получение ответов можно моделировать и с помощью подавтоматов, ассоциированных с каждым из взаимодействующих состояний деятельности. Предположим, к примеру, что деятельность Поток речи должна сообщить деятельности Синхронизация движения губ о важных паузах и интонациях. Тогда в автомате, реализующем Поток речи, нужно было бы посылать сигналы автомату, реализующему Синхронизацию движения губ. А в автомате для Синхронизации движения губ присутствовали бы срабатывающие при получении таких сигналов переходы в состояния, где этот автомат на них отвечает.

Дорожки

При моделировании течения бизнес-процессов иногда бывает полезно разбить состояния деятельности на диаграммах деятельности на группы, каждая из которых представляет отдел компании, отвечающий за ту или иную работу. В UML такие группы называются дорожками (Swimlanes), поскольку визуально каждая группа отделяется от соседних вертикальной чертой, как плавательные дорожки в бассейне (см. рис. 19.7). Дорожки - это разновидность пакетов (см. главу 12), описывающие связанную совокупность работ.

Каждой присутствующей на диаграмме дорожке присваивается уникальное имя. Никакой глубокой семантики дорожка не несет, разве что может отражать некоторую сущность реального мира. Каждая дорожка представляет сферу ответственности за часть всей работы, изображенной на диаграмме, и в конечном счете может быть реализована одним или несколькими классами (главы 4 и 9). На диаграмме деятельности, разбитой на дорожки, каждая деятельность принадлежит ровно одной дорожке, но переходы могут пересекать границы дорожек.

Примечание:Имеется некоторая связь между дорожками и параллельными потоками выполнения. Концептуально деятельность внутри каждой дорожки обычно - но не всегда - рассматривается отдельно от деятельности в соседних дорожках. Это разумно, поскольку в реальном мире подразделения организации, представленные дорожками, как правило, независимы и функционируют параллельно.

Траектория объекта

В потоке управления, ассоциированном с диаграммой деятельности, могут участвовать объекты (см. главу 13). К примеру, для последовательности операций по обработке заказа, которая изображена на рис. 19.7, словарь (см. главу 4) проблемной области будет, вероятно, включать такие классы, как Заказ и Счет. Некоторые виды деятельности будут порождать объекты-экземпляры этих классов (например, Обработать заказ создаст объект Заказ), тогда как другие виды деятельности будут модифицировать эти объекты (например, Отгрузить заказ может изменить состояние объекта Заказ на выполнен).

Как видно из рис. 19.8, относящиеся к деятельности объекты можно включить в диаграмму деятельности и с помощью символа зависимости (см. главы 5 и 10) привязать к той деятельности или переходу, где они создаются, модифицируются или уничтожаются. Такое сочетание зависимостей и объекта называется траекторией объекта (Object flow), поскольку описывает его участие в потоке управления.

Кроме изображения траектории объекта на диаграмме деятельности вы можете показать, как изменяются его роль, состояние и значения атрибутов. Как показано на рисунке, для изображения состояния объекта его имя заключается в скобки и помещается под именем объекта. Аналогично можно представить и значения атрибутов объекта.