Диаграмма состояний

Диаграмма состояний, или диаграмма автомата (state machine diagram), показывает поведение части рассматриваемой системы через состояния и переходы между ними. Она полезна, когда у объекта или другого классификатора есть значимый жизненный цикл, а допустимость операций зависит от текущего состояния.

В общем и целом диаграмма состояний довольно простая: основной элемент на ней — состояние с переходами между этими состояниями. С этой точки зрения диаграмма состояний похожа на диаграмму деятельности, но описывает другой аспект поведения.

Базовая нотация

Состояния на диаграмме могут быть трёх типов, и самый базовый тип — простое состояние (оно так и называется). Простое состояние — это прямоугольник со скруглёнными краями. Что может содержать в себе простое состояние:

Название. Как ни странно, оно является опциональным, и при этом все состояния без названий являются различными состояниями.
Внутреннюю деятельность. С помощью этого элемента нотации можно показать поведение, связанное с состоянием: entry выполняется при входе в состояние, do выполняется пока объект находится в состоянии, exit выполняется при выходе из состояния. Это не условия, а виды поведения состояния.
Внутренние переходы. По смыслу они схожи с описанием внутренней деятельности, но позволяют указывать свои условия и события срабатывания эффектов.

Состояние без конкретики

Состояние с действиями при входе в него и выходе из него

Эти состояния могут соединяться переходами, которые в самом простом случае выглядят как направленная стрелка без надписей. В этом смысле переходы между состояниями аналогичны переходам между действиями на диаграмме деятельности.

В UML также выделяются псевдосостояния, которые не показывают непосредственно состояние, но позволяют смоделировать более сложное поведение, чем просто переход из одного состояния в другое.

Начальное псевдосостояние показывает начальную вершину региона автомата. Для диаграммы, которая описывает исполняемый жизненный цикл, его обычно стоит показывать явно, чтобы было понятно, с какого состояния начинается поведение.

Начальное псевдосостояние

Конечное состояние показывает завершение региона автомата. Если диаграмма описывает весь жизненный цикл объекта, это можно трактовать как завершение жизненного цикла; если показан только фрагмент поведения, завершается только рассматриваемая часть.

Choice позволяет выбрать дальнейший переход по guard-условиям.

Fork и join позволяют показать параллельные ветви поведения, если объект действительно проходит параллельные активности.

Переход на диаграмме состояний обычно описывается в формате:

trigger [guard] / effect

где trigger — событие или вызов, guard — условие перехода, effect — действие при переходе.

Дополнительная нотация

Кроме простых состояний есть составные состояния. Они помогают скрыть внутреннюю детализацию и показать, что несколько вложенных состояний относятся к одному крупному этапу жизненного цикла.

Составные состояния могут быть простыми или ортогональными. Ортогональные регионы используются, когда объект одновременно находится в нескольких независимых поджизненных циклах. Использовать их стоит осторожно: если параллельность не важна для предметной области, диаграмма станет сложнее без пользы.

Поверхностная и глубокая история позволяют вернуться в ранее активное вложенное состояние. В учебных моделях это редко нужно, но полезно знать, что такая нотация существует для сложных жизненных циклов.

Виды триггеров: вызов операции, сигнал, любое принимаемое событие, событие времени, событие изменения. Guards на переходах должны согласовываться с бизнес-правилами и атрибутами концептуального класса.

Протоколы на диаграмме состояний

Протокол как средство описания жизненного цикла классификатора для внешних потребителей

Без истории, без действий в состояниях

Переходы описывают предусловие, триггер и постусловие

Протокольная диаграмма состояний описывает допустимые операции классификатора с точки зрения внешнего потребителя. Она отвечает не на вопрос “что происходит внутри UI”, а на вопрос “какие операции допустимы над объектом в данном состоянии”.

Диаграмма состояний описывает поведение классификатора через состояния и переходы. Объект находится в состоянии, событие может вызвать переход, guard определяет, разрешён ли этот переход, effect выполняется при переходе. Поведения entry, do и exit относятся к состоянию, а не к переходу. State machine обрабатывает события по модели run-to-completion: событие обрабатывается, автомат приходит в устойчивую конфигурацию, затем обрабатывается следующее событие.

Поэтому state diagram лучше строить для объектов с настоящим жизненным циклом: заказ, заявка, документ, платёж, инцидент. Если на диаграмме состояний появляются “открыта форма”, “нажата кнопка”, “пользователь смотрит экран”, модель часто уходит в UI-состояния вместо жизненного цикла предметного объекта.