1.什么是UML

統一建模語言（UML）是描述、構造和文檔化系統制品的可視化語言。在上面的UML定義中，關鍵點是可視化這個詞，UML是圖形化表示法的事實標準，用來繪制和展示與軟件（特別是OO軟件）相關的圖形（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動架構（Model Driven Architecture，MDA）CASE工具供應商有影響。開發者并不需要學習它。

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（partition）、分叉（fork）、匯合（join）和對象節點（object node）等。從本質上講，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，但有兩點細微之處需要說明：

• 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據流。

▲圖1 基本的UML活動圖表示法

3.如何應用活動圖

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?；顒訄D可用于任何視角或目的，但常用于可視化業務工作流及過程和用例。

業務流程建模

我的一個客戶經營包裹快遞業務?？爝f包裹的過程相當不簡單；其中涉及眾多參與方（顧客、司機等）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雜的業務流程。分區有助于觀察多個參與方以及運輸流程中涉及的并行動作，對象節點可以描述正在移動的東西。對當前的業務流程建模之后，他們可視化地探索變更和優化。圖1是一個應用UML活動圖進行業務流程建模的簡單例子。如果將客戶的整個包裹快遞業務流程模型顯示出來會占滿整面墻！

數據流建模

從20世紀70年代開始，數據流圖（DFD）就已經成為流行的方法，用于對軟件系統過程中所涉及的主要步驟和數據進行可視化。這不同于業務流程建模，盡管理論上講DFD可以用于業務流程建模，但其通常用于表示計算機系統中的數據流。DFD可以用來記錄主要數據流或以數據流的方式探索新的高級設計。圖2是使用經典Gane-Sarson表示法的DFD示例。注意其中對過程步驟進行了編號，以表示順序。

▲圖2 使用Gane-Sarson表示法的經典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。幸運的是，UML活動圖能夠實現同一目的—用于數據流建模，從而代替傳統的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，除對象節點（object node）以外，UML數據存儲節點（datastore node）也適用于數據流表示。

▲圖3 使用UML活動圖表示法來表示數據流模型

并發編程和并行算法建模

并發編程問題中的并行算法涉及多個分區、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（或進程）執行。在這些例子中，使用UML活動圖分區（partition）來表示不同的操作系統線程或進程。使用對象節點（object node）對共享對象和數據進行建模。同時，分叉（fork）用于對多個線程（或進程）的創建和并行執行進行建模，每分區一個線程（或進程）。

4.其他UML活動圖表示法

當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。當你需要對時間觸發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。這里只重點介紹一些最常用的元素。

▲圖6 信號

5.準則

在活動圖建模方面，有下面一些準則：

• 活動圖通常對于涉及眾多參與方的非常復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。
• 在進行業務流程建模時，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。在level 1甚至level 2的子圖中展開細節。
• 與上一條相關的是，盡量保持同一張圖中所有動作節點的抽象級別一致。舉一個反例，假設在level 0的圖中有一個叫“交付訂單”的動作節點，還有一個叫“計算稅款”的動作節點。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。但是實際上不會費心去創建這個，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：統一過程中的活動圖

統一過程的科目之一是業務建模（Business Modeling），其用途是理解和溝通“將要部署系統的組織的結構和動態特征”[RUP]。業務建模科目的關鍵制品是業務對象模型（UP中領域模型的超集）。本質上，業務對象模型使用UML類圖、序列圖和活動圖對業務運轉方式進行了可視化。因此，在UP的業務建?？颇恐?，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據流圖示語言，而UML活動圖日漸流行，成為事實上的標準，但是它還有其他重要變體。

活動圖的語義松散地基于Petri網，Petri網是計算機科學中一個重要的計算理論。Petri網的隱喻實現是：令牌流過活動圖。例如，當令牌到達一個動作節點時，動作將執行。當所有必要的輸入令牌到達匯合節點，輸出令牌將被創建。

關于作者：

克雷·拉曼（Craig Larman）享譽世界的軟件開發專家，從事軟件開發相關工作超過50年，為面向對象編程思想和敏捷開發方法在全球IT領域的普及做出了巨大的貢獻，被譽為“有史以來最具影響力的 20 位敏捷人物之一”，是LeSS（大規模Scrum）的共同創始人。