介紹
UML（統一建模語言）時序圖是一種互動圖，專注於互動的時序約束。它們用於顯示在特定時間內物件之間的互動，強調條件隨時間的變化。本指南將詳細介紹UML時序圖，包括其目的、關鍵元素，以及如何創建和解讀它們。
UML時序圖的目的
UML時序圖用於：
- 分析時序：分析並理解物件之間互動的時序方面。
- 顯示時序約束：說明在特定時間區間內必須滿足的條件。
- 模擬即時系統：表示時序為關鍵因素的系統，例如嵌入式系統、通訊協定和效能分析。
範例應用情境:
- 醫療領域：模擬疾病的階段及干預的時機。
- 使用者體驗：分析網站或應用程式的延遲與效能。
UML時序圖的關鍵元素
生命線
生命線代表互動中的單一參與者。它可以是物件、角色或任何參與互動的實體。生命線以水平條表示，顯示參與者在時間上的存在。
狀態或條件時間軸
狀態或條件時間軸代表物件的狀態或必須滿足的條件。它以水平條表示，條上分段顯示不同時間點的狀態或條件。
持續時間約束
持續時間約束指定條件必須滿足的時間範圍。它以水平條表示，條上兩條垂直線標示持續時間的起點與終點。
時間約束
時間約束指定條件必須滿足的特定時間點。它以垂直線表示，垂直線與生命線在特定時間點相交。
消亡事件
消亡事件代表物件被銷毀的時間點。它以生命線末端的「X」表示。
符號
UML時序圖中的符號包括標籤和註解，用以提供有關時序約束和條件的額外資訊。
建立UML時序圖
建立UML時序圖的步驟
- 識別參與者：確定將參與互動的物件、參與者或實體。
- 定義生命線：繪製水平條狀以代表參與者的生命線。
- 新增狀態或條件：將生命線分割成段，以表示隨時間變化的不同狀態或條件。
- 指定持續時間限制：添加帶有垂直線的水平條狀，以表示必須滿足條件的時間範圍。
- 指定時間限制：添加與生命線相交的垂直線，以表示必須滿足條件的特定時間點。
- 新增破壞事件：在生命線末端放置「X」，以代表物件的破壞。
- 標記與註解：添加標籤與註解，以提供有關時間限制和條件的額外資訊。
解讀UML時間圖
理解生命線
- 水平條狀：表示參與者在時間上的存在。
- 段落：表示隨時間變化的不同狀態或條件。
理解持續時間限制
- 帶有垂直線的水平條狀：表示必須滿足條件的時間範圍。
- 起點與終點：表示持續時間的起點與終點。
理解時間限制
- 垂直線：表示必須滿足條件的特定時間點。
- 與生命線的交點：表示生命線上的特定時間。
理解消滅事件
- 「X」符號: 代表物件的消滅。
- 生命線末端: 消滅事件被放置在生命線的末端。
理解符號
- 標籤與註解: 提供有關時間限制和條件的額外資訊。
- 額外資訊: 包含任何有助於理解互動時間特性的相關細節。
範例：網站時間
此UML時間圖示說明了網頁互動中涉及的事件序列與時間限制，特別著重於網頁請求與回應週期的時間特性。圖示標題為「sd 網站時間」，包含四條生命線，代表互動中的參與者：網路使用者、網路瀏覽器、DNS解析器與網路伺服器。水平軸代表時間，以秒為單位標示。
生命線與狀態
- 網路使用者
- 狀態/條件:
- 閒置: 使用者未積極與網頁互動。
- URL: 使用者將URL輸入網路瀏覽器。
- 等待: 使用者正在等待網頁載入。
- 檢視中: 使用者正在檢視網頁。
- 狀態/條件:
- 網路瀏覽器
- 狀態/條件:
- 閒置: 瀏覽器未積極處理請求。
- 處理中: 瀏覽器正在處理使用者的輸入或伺服器的回應。
- 等待: 瀏覽器正在等待伺服器的回應。
- 事件/刺激:
- 解析網址: 瀏覽器將網址解析為IP位址。
- HTTP請求: 瀏覽器將HTTP請求發送到網頁伺服器。
- 顯示頁面: 瀏覽器將網頁顯示給使用者。
- 時間限制:
- 網址解析過程應在0至400毫秒之間完成。
- 在解析網址後，HTTP請求應在50至200毫秒內發送。
- 在收到HTTP回應後，頁面應在100至500毫秒內顯示給使用者。
- 狀態/條件:
- DNS解析器
- 狀態/條件:
- 空閒: DNS解析器未積極解析網域名稱。
- 處理中: DNS解析器正在處理網域名稱解析請求。
- 時間限制:
- DNS解析過程應在0至400毫秒之間完成。
- 狀態/條件:
- 網頁伺服器
- 狀態/條件:
- 等待: 網頁伺服器正在等待傳入的請求。
- 處理中: 網頁伺服器正在處理傳入的請求。
- 發送回應: 網頁伺服器正在將回應發送回網頁瀏覽器。
- 時間限制:
- 網頁伺服器應在收到請求後 200 至 800 毫秒內發送回應。
- 狀態/條件:
互動與時間限制
- 網頁使用者至網頁瀏覽器:
- 使用者將網址輸入網頁瀏覽器，從「閒置」狀態轉換至「網址」狀態。
- 網頁瀏覽器解析網址，此過程應在 0 至 400 毫秒之間完成。
- 網頁瀏覽器至 DNS 解析器:
- 網頁瀏覽器向 DNS 解析器發送同步訊息，以將網址解析為 IP 位址。
- DNS 解析器處理請求，此過程應在 0 至 400 毫秒之間完成。
- 網頁瀏覽器至網頁伺服器:
- 網頁瀏覽器向網頁伺服器發送 HTTP 請求，此請求應在解析網址後 50 至 200 毫秒內發送。
- 網頁伺服器處理請求，並將回應發送回網頁瀏覽器。
- 網頁伺服器應在收到請求後 200 至 800 毫秒內發送回應。
- 網頁瀏覽器至網頁使用者:
- 網頁瀏覽器將網頁顯示給使用者，此動作應在收到 HTTP 回應後 100 至 500 毫秒內完成。
- 使用者從「等待」狀態轉換至「檢視」網頁的狀態。
時間限制
- 網址解析: 網址解析過程應在 0 至 400 毫秒之間完成。
- HTTP 請求: HTTP請求應在解析網址後的50至200毫秒內發送。
- Web伺服器回應: Web伺服器應在收到請求後的200至800毫秒內發送回應。
- 頁面顯示: 在收到HTTP回應後的100至500毫秒內，應將網頁顯示給使用者。
狀態變更
- Web使用者: 從「空閒」轉換至「網址」，再轉換至「等待」，最後轉換至「檢視」。
- Web瀏覽器: 從「空閒」轉換至「處理中」，再轉換至「等待」，最後轉換至「顯示頁面」。
- DNS解析器: 從「空閒」轉換至「處理中」，再返回「空閒」。
- Web伺服器: 從「等待」轉換至「處理中」，再轉換至「發送回應」，最後返回「等待」。
同步訊息
- Web瀏覽器向DNS解析器發送同步訊息以解析網址，表示瀏覽器會等待DNS解析器完成解析後才繼續進行。
事件或刺激
- 瀏覽器發送到Web伺服器的HTTP請求是一項觸發Web伺服器處理請求並發送回應的事件。
此時序圖有效模擬了Web互動的時序特性，確保所有時序限制均被滿足，且互動在指定的時間區間內按預期順利進行。
時序圖
- 使用者的生命線:
- 代表使用者與網站互動的水平條狀圖。
- 表示使用者互動不同狀態的區段（例如：請求已發送、請求已接收、回應已發送）。
- 每個狀態的持續時間限制。
- 特定事件的時間限制（例如：請求已發送、回應已接收）。
- 伺服器的生命線:
- 代表伺服器處理使用者請求的水平條狀圖。
- 表示伺服器處理不同狀態的區段（例如：請求已接收、處理中、回應已發送）。
- 每個狀態的持續時間限制。
- 特定事件（例如：請求已接收、回應已發送）的時間限制。
- 符號:
- 標示使用者互動狀態與伺服器處理狀態的標籤。
- 用以說明互動時間限制與條件的註解。
結論
UML 時間圖對於模擬和分析物件之間互動的時間特性至關重要。透過理解其關鍵元素並遵循建立與解讀的步驟，您便能有效運用時間圖來思考時間並模擬即時系統。
參考文獻
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