1.什么是UML

統(tǒng)一建模語言（UML）是描述、構(gòu)造和文檔化系統(tǒng)制品的可視化語言。在上面的UML定義中，關(guān)鍵點(diǎn)是可視化這個詞，UML是圖形化表示法的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，用來繪制和展示與軟件（特別是OO軟件）相關(guān)的圖形（以及文字）。

UML定義了各種UML簡檔（UML profile），這些簡檔專用于某些常用主題領(lǐng)域的表示法中，例如對EJB使用UML EJB簡檔。

在更深的層次上，UML表示法的基礎(chǔ)是UML元模型（meta-model），它描述建模元素的語義，UML元模型主要對模型驅(qū)動架構(gòu)（Model Driven Architecture，MDA）CASE工具供應(yīng)商有影響。開發(fā)者并不需要學(xué)習(xí)它。

2.示例

圖1中演示了基本的UML活動圖表示法，這種活動圖包括動作（action）、分區(qū)（partition）、分叉（fork）、匯合（join）和對象節(jié)點(diǎn)（object node）等。從本質(zhì)上講，此圖顯示了一系列動作，其中某些動作可以是并行的。這些表示法大部分都是不言自明的，但有兩點(diǎn)細(xì)微之處需要說明：

• 一旦某個動作完成，緊接著會有一個自動的向外遷移。
• 活動圖能夠既表示控制流又表示數(shù)據(jù)流。

▲圖1 基本的UML活動圖表示法

3.如何應(yīng)用活動圖

UML活動圖提供了豐富的表示法來表示一系列活動，其中包括并行的活動。活動圖可用于任何視角或目的，但常用于可視化業(yè)務(wù)工作流及過程和用例。

業(yè)務(wù)流程建模

我的一個客戶經(jīng)營包裹快遞業(yè)務(wù)。快遞包裹的過程相當(dāng)不簡單；其中涉及眾多參與方（顧客、司機(jī)等）和大量步驟。盡管可以用文本（例如用例文本）描述這一過程，但活動圖恰是“圖畫勝于千言”這一說法的最好例證。我的客戶通過活動圖可視化的手段來理解其復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程。分區(qū)有助于觀察多個參與方以及運(yùn)輸流程中涉及的并行動作，對象節(jié)點(diǎn)可以描述正在移動的東西。對當(dāng)前的業(yè)務(wù)流程建模之后，他們可視化地探索變更和優(yōu)化。圖1是一個應(yīng)用UML活動圖進(jìn)行業(yè)務(wù)流程建模的簡單例子。如果將客戶的整個包裹快遞業(yè)務(wù)流程模型顯示出來會占滿整面墻！

數(shù)據(jù)流建模

從20世紀(jì)70年代開始，數(shù)據(jù)流圖（DFD）就已經(jīng)成為流行的方法，用于對軟件系統(tǒng)過程中所涉及的主要步驟和數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化。這不同于業(yè)務(wù)流程建模，盡管理論上講DFD可以用于業(yè)務(wù)流程建模，但其通常用于表示計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流。DFD可以用來記錄主要數(shù)據(jù)流或以數(shù)據(jù)流的方式探索新的高級設(shè)計(jì)。圖2是使用經(jīng)典Gane-Sarson表示法的DFD示例。注意其中對過程步驟進(jìn)行了編號，以表示順序。

▲圖2 使用Gane-Sarson表示法的經(jīng)典DFD

對于文檔化和探索來說，DFD模型所提供的信息都具有效用，但UML中并沒有包含DFD表示法。幸運(yùn)的是，UML活動圖能夠?qū)崿F(xiàn)同一目的—用于數(shù)據(jù)流建模，從而代替?zhèn)鹘y(tǒng)的DFD表示法。圖3展示了與圖2中的DFD相同的信息，但是它使用了UML活動圖。注意，除對象節(jié)點(diǎn)（object node）以外，UML數(shù)據(jù)存儲節(jié)點(diǎn)（datastore node）也適用于數(shù)據(jù)流表示。

▲圖3 使用UML活動圖表示法來表示數(shù)據(jù)流模型

并發(fā)編程和并行算法建模

并發(fā)編程問題中的并行算法涉及多個分區(qū)、分叉和匯合行為。例如，這些算法可用于3D模擬中有限元和有限差分模型、原油儲備模型、材料應(yīng)力分析和天氣建模。整個物理空間被分成大塊，每一塊由一個并行的線程（或進(jìn)程）執(zhí)行。在這些例子中，使用UML活動圖分區(qū)（partition）來表示不同的操作系統(tǒng)線程或進(jìn)程。使用對象節(jié)點(diǎn)（object node）對共享對象和數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。同時，分叉（fork）用于對多個線程（或進(jìn)程）的創(chuàng)建和并行執(zhí)行進(jìn)行建模，每分區(qū)一個線程（或進(jìn)程）。

4.其他UML活動圖表示法

當(dāng)某個活動需要在另外一個活動圖中展開時，如何表示？如圖4和圖5所示，可以使用耙子（rake）符號來表示。

▲圖4 在另外一個活動圖中展開一個活動

▲圖5 活動的擴(kuò)展

如何表示條件分支？參見圖5中所使用的決策（decision）符號。與之相關(guān)的是合并（merge）符號，用來表示分支流如何回歸到一起。

圖6中展示了信號。當(dāng)你需要對時間觸發(fā)動作或取消請求等諸如此類的事件建模時，信號非常有用。

此外，還有更多有效的UML活動圖表示法。這里只重點(diǎn)介紹一些最常用的元素。

▲圖6 信號

5.準(zhǔn)則

在活動圖建模方面，有下面一些準(zhǔn)則：

• 活動圖通常對于涉及眾多參與方的非常復(fù)雜的過程建模最有價值。對于簡單的過程，用例文本就夠用了。
• 在進(jìn)行業(yè)務(wù)流程建模時，可以利用耙子（rake）符號和子活動圖。在level 0圖的概覽中，保持較高的抽象水平，從而使圖形具有清晰、簡潔的品質(zhì)。在level 1甚至level 2的子圖中展開細(xì)節(jié)。
• 與上一條相關(guān)的是，盡量保持同一張圖中所有動作節(jié)點(diǎn)的抽象級別一致。舉一個反例，假設(shè)在level 0的圖中有一個叫“交付訂單”的動作節(jié)點(diǎn)，還有一個叫“計(jì)算稅款”的動作節(jié)點(diǎn)。這些動作的抽象級別非常不同。

6.示例：NextGen中的活動圖

圖7中的局部模型表示對處理銷售用例中的過程應(yīng)用UML活動圖的例子。展示這一案例研究的示例是為了保證完整性。但是實(shí)際上不會費(fèi)心去創(chuàng)建這個，有了用例文本，而且過程相對簡單，這樣做就沒什么邊際價值了。

▲圖7 使用UML活動圖對處理銷售用例建模

7.過程：統(tǒng)一過程中的活動圖

統(tǒng)一過程的科目之一是業(yè)務(wù)建模（Business Modeling），其用途是理解和溝通“將要部署系統(tǒng)的組織的結(jié)構(gòu)和動態(tài)特征”[RUP]。業(yè)務(wù)建模科目的關(guān)鍵制品是業(yè)務(wù)對象模型（UP中領(lǐng)域模型的超集）。本質(zhì)上，業(yè)務(wù)對象模型使用UML類圖、序列圖和活動圖對業(yè)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)方式進(jìn)行了可視化。因此，在UP的業(yè)務(wù)建模科目中，活動圖尤為適用。

8.背景

一直以來，存在著眾多的流程建模和數(shù)據(jù)流圖示語言，而UML活動圖日漸流行，成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，但是它還有其他重要變體。

活動圖的語義松散地基于Petri網(wǎng)，Petri網(wǎng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)中一個重要的計(jì)算理論。Petri網(wǎng)的隱喻實(shí)現(xiàn)是：令牌流過活動圖。例如，當(dāng)令牌到達(dá)一個動作節(jié)點(diǎn)時，動作將執(zhí)行。當(dāng)所有必要的輸入令牌到達(dá)匯合節(jié)點(diǎn)，輸出令牌將被創(chuàng)建。

關(guān)于作者：

克雷·拉曼（Craig Larman）享譽(yù)世界的軟件開發(fā)專家，從事軟件開發(fā)相關(guān)工作超過50年，為面向?qū)ο缶幊趟枷牒兔艚蓍_發(fā)方法在全球IT領(lǐng)域的普及做出了巨大的貢獻(xiàn)，被譽(yù)為“有史以來最具影響力的 20 位敏捷人物之一”，是LeSS（大規(guī)模Scrum）的共同創(chuàng)始人。