UML序列圖是理解系統動態行為的重要工具。它模擬物件之間如何互動以及這些互動發生的順序，強調訊息的時間順序流。它對於定義使用案例、記錄API呼叫以及追蹤複雜的交易流程至關重要。
本教程將引導您了解序列圖的基本元素與建模技巧。
核心結構與目的
序列圖沿著兩個軸進行組織：
- 水平軸：顯示參與的物件（或參與者、類別與組件）。
- 垂直軸（時間軸）：代表時間的流動，方向向下。在圖中位置較低的訊息會在序列中較後發生。
其目的在於回答以下問題：「在此特定情境（使用案例）中，這些物件以何種順序交換資訊，以達成期望的結果？」
序列圖的基本元素
要模擬一個序列，您需要三個核心元素：生命線、訊息與激活條。
A. 生命線（參與者）
生命線代表互動中的單一參與者——物件、實例或類別。
- 符號表示：圖表頂部的矩形框，包含物件名稱，並向下延伸一條垂直虛線。
- 語法：
參與者名稱（若物件為實例，例如使用者)實例名稱：類別名稱（例如authService: AuthenticationService)
- 目的： 虛線表示參與者在序列範圍內隨時間的存續。
B. 消息（互動）
消息是畫在生命線之間的水平箭頭。它們代表物件之間的通訊，例如方法呼叫、訊號或 API 請求。
消息類型：
| 消息類型 | 符號 | 描述 |
|---|---|---|
| 同步呼叫 | 實線搭配實心箭頭 | 發送者會等待回應後才繼續。這會在接收者的生命線上啟動一個激活條在接收者的生命線上。 |
| 回應/返回 | 虛線搭配空心箭頭 | 同步呼叫的回應，表示控制權返回發送者。這通常會關閉激活條。 |
| 非同步訊息 | 實線搭配空心箭頭 | 發送者不會等待回應，並立即繼續自身的執行。常見於事件驅動架構中。 |
| 自我呼叫 | 箭頭迴圈回到同一條生命線 | 物件呼叫自身的一個方法。 |
| 發現訊息 | 從端點開始並觸及生命線的箭頭 | 訊息的發送者未知或超出圖表範圍（例如外部觸發）。 |
C. 激活條（執行規格）
激活條（亦稱為控制焦點）是畫在生命線上方的細長垂直矩形。
- 符號：生命線上的實心垂直矩形。
- 目的： 它表示物件正在執行操作（即其方法正在執行）或等待同步回應的期間。它從收到同步訊息時開始，到發送回應訊息時結束。
建模邏輯與控制流程
為了建模複雜的業務邏輯，您會使用片段（或方框）來包圍圖表的各個部分。
A. 組合片段
組合片段可讓您建模條件邏輯、重複與選擇性步驟。最常見的片段包括：
- 選擇性（alt）：用於if-else邏輯。片段由虛線分隔，每個部分包含一個條件（「守衛」）於方括號內。僅能選擇一條路徑。
- 範例：
[如果使用者憑證有效]和[否則 / 憑證無效].
- 範例：
- 選擇性（opt）：用於if陳述式。片段內的互動是選擇性的，僅當條件（守衛）為真時才會執行。
- 範例：
[如果使用者購物車中有商品].
- 範例：
- 迴圈（loop）：用於重複。守衛指定迭代的條件（例如，
[針對每個項目]或[當（重試次數 < 3）]). - 參考（ref）：透過引用另一個獨立的序列圖中定義的互動序列，來模組化圖表。這可防止圖表過於混亂。
- 關鍵（crit）： 用於表示一個不能被中斷的區段，通常用於模擬並發流程。
逐步建模範例
讓我們來建模一個簡化的使用者結帳流程 使用核心元素：
| 步驟 | 動作 | 訊息類型 |
|---|---|---|
| 1. | 使用者點擊「結帳」。 | 同步呼叫 |
| 2. | 前端驗證購物車。 | 自我呼叫（在前端） |
| 3. | 前端請求付款處理。 | 同步呼叫 |
| 4. | 付款網關檢查資金。 | 同步呼叫 |
| 5. | 付款網關回傳「成功」。 | 回傳訊息 |
| 6. | 前端發送非同步訊息至庫存服務以減少庫存。 | 非同步訊息 |
| 7. | 前端發送同步訊息至訂單服務以完成訂單。 | 同步呼叫 |
| 8. | 訂單服務返回「訂單ID」。 | 返回訊息 |
| 9. | 前端顯示確認頁面。 | 返回訊息（給使用者） |
邏輯建模（替代片段）
為了處理失敗，我們使用一個替代片段：
- 將支付網關檢查（步驟4與5）放入一個
alt片段。 - 第一個區段由
[成功]。此區段包含步驟6、7、8和9。 - 第二個區段由虛線分隔，由
[失敗]。此區段包含一個新的同步訊息：paymentService -> frontend：返回「支付失敗」且前端顯示錯誤頁面。
序列圖最佳實務總結
- 保持聚焦：單一序列圖通常應僅模擬單一使用案例或單一原子操作（例如：「登入」、「將項目加入購物車」）。使用參考片段來表示子流程。
- 清楚標示訊息：對訊息使用動詞片語，反映方法名稱或API端點（例如：
processPayment(amount, token)). - 正確識別參與者： 区分 參與者（外部實體）與 物件（內部系統組件或實例）。
- 時間流向向下： 確保訊息從上到下一致排列。
- 使用片段進行控制： 避免在訊息流程中繪製複雜的決策節點或迴圈；使用
alt,opt，以及loop片段。
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