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《UML和模式应用（原书第3版 · 典藏版）》
导读：一个UML活动图表示一个过程中的多个顺序活动和并行活动。这些活动图有助于对业务流程、工作流、数据流和复杂算法进行建模。本文介绍使用UML活动图的建模过程。
统一建模语言（UML）是描述、构造和文档化系统制品的可视化语言。在上面的UML定义中，关键点是可视化这个词，UML是图形化表示法的事实标准，用来绘制和展示与软件（特别是OO软件）相关的图形（以及文字）。
UML定义了各种UML简档（UML profile），这些简档专用于某些常用主题领域的表示法中，例如对EJB使用UML EJB简档。
在更深的层次上，UML表示法的基础是UML元模型（meta-model），它描述建模元素的语义，UML元模型主要对模型驱动架构（Model Driven Architecture，MDA）CASE工具供应商有影响。开发者并不需要学习它。
图1中演示了基本的UML活动图表示法，这种活动图包括动作（action）、分区（partition）、分叉（fork）、汇合（join）和对象节点（object node）等。从本质上讲，此图显示了一系列动作，其中某些动作可以是并行的。这些表示法大部分都是不言自明的，但有两点细微之处需要说明：
一旦某个动作完成，紧接着会有一个自动的向外迁移。
活动图能够既表示控制流又表示数据流。
▲图1 基本的UML活动图表示法
UML活动图提供了丰富的表示法来表示一系列活动，其中包括并行的活动。活动图可用于任何视角或目的，但常用于可视化业务工作流及过程和用例。
业务流程建模
我的一个客户经营包裹快递业务。快递包裹的过程相当不简单；其中涉及众多参与方（顾客、司机等）和大量步骤。尽管可以用文本（例如用例文本）描述这一过程，但活动图恰是“图画胜于千言”这一说法的最好例证。我的客户通过活动图可视化的手段来理解其复杂的业务流程。分区有助于观察多个参与方以及运输流程中涉及的并行动作，对象节点可以描述正在移动的东西。对当前的业务流程建模之后，他们可视化地探索变更和优化。图1是一个应用UML活动图进行业务流程建模的简单例子。如果将客户的整个包裹快递业务流程模型显示出来会占满整面墙！
数据流建模
从20世纪70年代开始，数据流图（DFD）就已经成为流行的方法，用于对软件系统过程中所涉及的主要步骤和数据进行可视化。这不同于业务流程建模，尽管理论上讲DFD可以用于业务流程建模，但其通常用于表示计算机系统中的数据流。DFD可以用来记录主要数据流或以数据流的方式探索新的高级设计。图2是使用经典Gane-Sarson表示法的DFD示例。注意其中对过程步骤进行了编号，以表示顺序。
▲图2 使用Gane-Sarson表示法的经典DFD
对于文档化和探索来说，DFD模型所提供的信息都具有效用，但UML中并没有包含DFD表示法。幸运的是，UML活动图能够实现同一目的—用于数据流建模，从而代替传统的DFD表示法。图3展示了与图2中的DFD相同的信息，但是它使用了UML活动图。注意，除对象节点（object node）以外，UML数据存储节点（datastore node）也适用于数据流表示。
▲图3 使用UML活动图表示法来表示数据流模型
并发编程和并行算法建模
并发编程问题中的并行算法涉及多个分区、分叉和汇合行为。例如，这些算法可用于3D模拟中有限元和有限差分模型、原油储备模型、材料应力分析和天气建模。整个物理空间被分成大块，每一块由一个并行的线程（或进程）执行。在这些例子中，使用UML活动图分区（partition）来表示不同的操作系统线程或进程。使用对象节点（object node）对共享对象和数据进行建模。同时，分叉（fork）用于对多个线程（或进程）的创建和并行执行进行建模，每分区一个线程（或进程）。
当某个活动需要在另外一个活动图中展开时，如何表示？如图4和图5所示，可以使用耙子（rake）符号来表示。
▲图4 在另外一个活动图中展开一个活动
▲图5 活动的扩展
如何表示条件分支？参见图5中所使用的决策（decision）符号。与之相关的是合并（merge）符号，用来表示分支流如何回归到一起。
图6中展示了信号。当你需要对时间触发动作或取消请求等诸如此类的事件建模时，信号非常有用。
此外，还有更多有效的UML活动图表示法。这里只重点介绍一些最常用的元素。
▲图6 信号
在活动图建模方面，有下面一些准则：
活动图通常对于涉及众多参与方的非常复杂的过程建模最有价值。对于简单的过程，用例文本就够用了。
在进行业务流程建模时，可以利用耙子（rake）符号和子活动图。在level 0图的概览中，保持较高的抽象水平，从而使图形具有清晰、简洁的品质。在level 1甚至level 2的子图中展开细节。
与上一条相关的是，尽量保持同一张图中所有动作节点的抽象级别一致。举一个反例，假设在level 0的图中有一个叫“交付订单”的动作节点，还有一个叫“计算税款”的动作节点。这些动作的抽象级别非常不同。
图7中的局部模型表示对处理销售用例中的过程应用UML活动图的例子。展示这一案例研究的示例是为了保证完整性。但是实际上不会费心去创建这个，有了用例文本，而且过程相对简单，这样做就没什么边际价值了。
▲图7 使用UML活动图对处理销售用例建模
统一过程的科目之一是业务建模（Business Modeling），其用途是理解和沟通“将要部署系统的组织的结构和动态特征”[RUP]。业务建模科目的关键制品是业务对象模型（UP中领域模型的超集）。本质上，业务对象模型使用UML类图、序列图和活动图对业务运转方式进行了可视化。因此，在UP的业务建模科目中，活动图尤为适用。
一直以来，存在着众多的流程建模和数据流图示语言，而UML活动图日渐流行，成为事实上的标准，但是它还有其他重要变体。
活动图的语义松散地基于Petri网，Petri网是计算机科学中一个重要的计算理论。Petri网的隐喻实现是：令牌流过活动图。例如，当令牌到达一个动作节点时，动作将执行。当所有必要的输入令牌到达汇合节点，输出令牌将被创建。
克雷·拉曼（Craig Larman）享誉世界的软件开发专家，从事软件开发相关工作超过50年，为面向对象编程思想和敏捷开发方法在全球IT领域的普及做出了巨大的贡献，被誉为“有史以来最具影响力的 20 位敏捷人物之一”，是LeSS（大规模Scrum）的共同创始人。
本文摘编于《UML和模式应用（原书第3版 · 典藏版）》》（书号：9787111744429），经出版方授权发布，转载请标明文章出处。
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