Понимание диаграмм временных интервалов UML: Полное руководство

Язык унифицированного моделирования (UML) Диаграммы временных интервалов являются типом диаграммы взаимодействия, которая фокусируется на временных ограничениях объектов в системе. Эти диаграммы особенно полезны для систем реального времени, где время и продолжительность событий имеют критическое значение. В этой статье будут объяснены основные понятия диаграмм временных интервалов UML с использованием прилагаемого изображения в качестве справочного материала.

Основные понятия диаграмм временных интервалов UML

1. Линия жизни

Линия жизни представляет существование объекта или участника во времени. На прилагаемом изображении линия жизни обозначена как «User/Acc_User» и проходит вертикально, что указывает на продолжительность присутствия пользователя в системе.

2. Состояние

Состояния — это условия или ситуации, в которых может находиться объект. На диаграмме показаны различные состояния, такие как «Idle», «WaitCard», «WaitAccess» и «Cardout». Каждое состояние представляет собой определенную фазу взаимодействия пользователя с системой.

3. Ограничение продолжительности

Ограничения продолжительности определяют количество времени, которое объект проводит в определенном состоянии. На изображении ограничение продолжительности обозначено интервалом [d..3d], что означает, что пользователь может находиться в состоянии «WaitAccess» в течение времени от d до 3единиц времени.

4. Временное ограничение

Временные ограничения определяют временные отношения между различными событиями. На диаграмме временное ограничение показано как [t..t+3], что означает, что переход от «Code» к «Cardout» должен произойти в течение времени от t до t+3 единиц.

5. Стимулы

Стимулы — это внешние события или сигналы, которые вызывают смену состояний. На изображении стимулы представлены переходами между состояниями, например, переходом от «WaitCard» к «Code» и от «Code» к «Cardout».

6. Единица времени

Единица времени — это базовая мера времени на диаграмме. На прилагаемом изображении единица времени представлена на горизонтальной оси с шагом от 0 до 8. Эта ось помогает визуализировать временные параметры и продолжительность различных состояний и переходов.

Интерпретация диаграммы временных интервалов UML

1. Начальное состояние: Пользователь начинает в состоянии «Idle».
2. Состояние ожидания карты: Пользователь переходит в состояние «WaitCard», ожидая появления карты.
3. Состояние кода: После получения карты пользователь переходит в состояние «Code», где происходит обработка или проверка.
4. Состояние ожидания доступа: Затем пользователь переходит в состояние «WaitAccess», ожидая предоставления доступа. Ограничение продолжительности [d..3*d] указывает на допустимое время ожидания.
5. Состояние Cardout: Наконец, пользователь переходит в состояние «Cardout», что означает, что карта была обработана и доступ предоставлен. Ограничение по времени [t..t+3] гарантирует, что этот переход происходит в заданном временном интервале.

Применение диаграмм временных интервалов UML

Диаграммы временных интервалов UML имеют важное значение в различных областях, включая:

• Системы реального времени: Системы, в которых время имеет критическое значение, например, встраиваемые системы, системы управления и протоколы связи.
• Анализ производительности: Анализ производительности программных систем для обеспечения соответствия требованиям по времени.
• Моделирование и тестирование: Моделирование и тестирование поведения систем при различных ограничениях по времени.

Альтернативное представление диаграммы временных интервалов UML

Диаграммы временных интервалов UML могут быть представлены в различных стилях, при этом передавая ту же информацию. Альтернативное представление на втором изображении упрощает визуальное отображение, фокусируясь на состояниях и ограничениях по продолжительности, без явного указания стимулов и временных ограничений. Ниже мы обсудим альтернативное представление и объясним, как эти две диаграммы эквивалентны.

Ключевые элементы альтернативного представления

1. Жизненный путь: Жизненный путь остается неизменным, отображая существование «Пользователь/Acc_User» во времени.
2. Состояния: Состояния «Пустой», «Ожидание карты», «Ожидание доступа» и «Пустой» четко отображены. Пользователь последовательно переходит через эти состояния.
3. Ограничение по продолжительности: Ограничение по продолжительности [d..3*d] указано для состояния «Ожидание доступа», что указывает на допустимое время ожидания.

Эквивалентность двух диаграмм

1. Жизненный путь: Обе диаграммы имеют жизненный путь, представляющий «Пользователь/Acc_User» в одинаковом временном интервале.
2. Состояния: Последовательность состояний одинакова в обеих диаграммах: «Пустой» → «Ожидание карты» → «Ожидание доступа» → «Пустой».
3. Ограничение по продолжительности: Обе диаграммы указывают ограничение по продолжительности [d..3*d] для состояния «Ожидание доступа».
4. Неявные временные ограничения: Хотя альтернативное представление не показывает временные ограничения явно, они понимаются неявно. Переходы между состояниями происходят последовательно, а ограничения по продолжительности гарантируют соблюдение требований по времени.

Детальное сравнение

• Исходное состояние: Оба диаграммы начинаются с состояния «Ожидание».
• Состояние ожидания карты: Переход в состояние «Ожидание карты» показан на обеих диаграммах, что указывает на то, что пользователь ожидает карту.
• Состояние ожидания доступа: Состояние «Ожидание доступа» с ограничением по продолжительности [d..3*d] присутствует на обеих диаграммах, обеспечивая, чтобы пользователь ждал указанное время.
• Конечное состояние: Обе диаграммы возвращаются в состояние «Ожидание» после состояния «Ожидание доступа», завершая цикл.

Преимущества альтернативного представления

• Простота: Альтернативное представление проще и легче понять, поскольку оно фокусируется на основных элементах, не включая дополнительные детали.
• Четкость: Убрав явные стимулы и временные ограничения, диаграмма становится менее загроможденной, что облегчает визуализацию переходов между состояниями и ограничений по продолжительности.

Заключение

Диаграммы временных интервалов UML обеспечивают визуальное представление временных и ограничений по продолжительности объектов в системе. Освоив ключевые понятия, такие как жизненные линии, состояния, ограничения по продолжительности, временные ограничения, стимулы и единицы времени, разработчики могут эффективно моделировать и анализировать поведение систем в реальном времени. Прилагаемое изображение служит практическим примером, иллюстрирующим, как эти понятия применяются в типичной ситуации.

Эта статья также доступна на Deutsch, English, Español, فارسی, Français, Bahasa Indonesia, 日本語, Polski, Portuguese, Việt Nam, 简体中文 and 繁體中文