UML时间图建模（基于EA）

作者：王玉，俎涛（火龙果软件工程）

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2021-10-19

时间图简介

时间图定义了不同对象在时间尺度内的行为。它提供了对象随时间变化状态和交互的可视化表示。可以将其用于：

定义硬件驱动或嵌入式软件组件；例如，那些用于燃料喷射系统或微波控制器

指定时间驱动的业务流程

可以从图表工具箱的 'Timing' 页面生成时间图元素和连接器。

时间图示例：

时间图的元素

图标	元素说明	描述
	状态生命线	状态生命线表示对象在一段时间内的状态，基于 y 轴上的变化来表示状态之间的离散转移
	数值生命线	数值生命线表示对象在一段时间内的状态，沿 x 轴使用平行线表示稳定状态。
	消息标签	消息标签是表示生命线之间消息的另一种方式，这对于“整理”散布着消息的时间图很有用。
	消息端点	消息端点表示消息：在状态或数值生命线之外的未定义点处终止，在生命线内的确定点处开始起源于状态或数值生命线外的未定义点，终止于生命线内的确定点
	图表入口	图表入口表示消息：在状态或数值生命线之外的定义点终止，在生命线内的指定点开始起源于状态或数值生命线之外的定义点，终止于生命线内的识别点

状态生命线

生命线是对象在一段时间内所经过的路径，由 x 轴所示。生命线有两种类型：状态生命线（在此处定义）和数值生命线，两者都在时间图中使用。

状态生命线遵循状态之间的离散转移，这些转移是沿着时间轴 y 轴定义的。任何转移都具有时间约束、持续时间约束和观察的可选属性。状态生命线的示例如下所示：

在上面的示例图中， OK 转移点具有以下属性：

属性	值
At Time	68 ms
Transition to	Idle
Event	OK
Timing constraints	t…t+3
Timing observations	–
Duration constraints	–
Duration observations	–

转移点属性

状态生命线由一组转移点组成。可以使用以下属性定义每个转移点：

属性	描述
At time	指定状态更改的开始时间。
Transition to	指示生命线更改到的状态。
Event	描述发生的事件。
Timing constraints	指在生命线内改变状态所花费的时间，或传输消息所花费的时间 ( 例如， t…t+3) 。
Timing observations	提供有关状态更改或发送消息的时间的信息。
Duration constraints	适用于生命线在特定状态下的时间。约束可以由生命线中的状态变化或生命线收到消息引起。
Duration observations	指示从状态更改或消息接收开始的特定状态下生命线的间隔。

OMG UML 规范：

OMG UML 规范（ UML 上层结构规范， v2.1.1 ， p.518 ）指出：

这是分类器或属性的状态，或一些可测试的条件，例如离散的可枚举值。

也允许状态维度是连续的又是离散的。这对于某些实体经历连续状态变化（例如温度或密度）的场景是说明性的。

数值生命线

生命线是对象在一段时间内所经过的路径，由 x 轴表示。有两种类型：数值生命线（在此处定义）和状态生命线，两者都用于时间图中。

数值生命线在图中显示生命线的状态，平行线表示稳定状态。线之间的交叉表示状态的转变或变化。

以下是数值生命线的一个例子 :

在示例图中， 10ms 转移点具有以下属性：

属性	值
At Time	10ms
Transition to	Waitcard
Event	Switch
Timing constraints	–
Timing observations	–
Duration constraints	d 。。 3*d
Duration observations	–

OMG UML 规范（ UML 上层结构规范， v2.1.1 ， p.518 ）指出：

显示可连接元素的值作为时间的函数。值明确表示为文本。交叉反映值改变的事件。

消息标签

消息标签是在生命线之间表示消息的一种替代方法，对于“整理”散布着消息的时间图非常有用。要指示生命线之间的消息，需从源生命线绘制一个连接器到消息标签。接下来，从另一个消息标签绘制到目标生命线的连接器。注意，标签名称必须匹配，以反映消息发生在两个消息标签之间。

此图说明了如何使用消息标签在生命线之间构造消息。

OMG UML 规范（ UML 上层结构规范， v2 。 1 。 1 ， p 。 518 ）指出：

标签只是用于防止图表混乱的符号简写，在相距很远的生命线之间纵横交错的许多消息。标签表示消息可能会因引入同名标签而被破坏。

消息端点

消息端点元素定义时间图中状态或数值生命线的终止。它表明消息：

• 在状态或数值生命线外的未定义点终止，并从生命线内的标识点开始

• 起源于状态或数值生命线外的未定义点，终止于生命线内的确定点

图表入口

图表入口是一种简单的图形化方法，用于指示消息可以传输到交互片段或传输到交互片段之外的位置。可能需要一个片段来接收或传递消息 ; 在内部，有序消息反映了这一需求，在片段框架的边界上指示了入口。任何与此内部消息同步的外部消息必须适当对应。入口可以出现在交互图 ( 序列、时间、通信或交互概述 ) 、交互事件和组合片段 ( 以指定表达式 ) 中。

时间图的关系

图标	元素名	描述
	消息	消息表示元素之间的信息流或控制权转移

消息（ Message ）

消息是时间图中生命线之间的通信链接。在 Timeline 的案例中， Message 是两个 Timeline 对象之间的连接。

例如，

示例：创建时间消息

可以在时间图上的两个生命线对象 ( 状态或值 ) 之间创建时间消息，每个对象都有现有的转移点。

如下是配置消息的示例图：

Timing Message 属性说明：

属性	说明
Start	标识消息起源的生命线。
End	标识消息终止的生命线。
Start Time	显示时间线开始后消息开始的时间。如需要，可以更改此设置。
End Time	显示时间线开始后消息结束的时间。如需要，可以更改此设置，但时间必须对应于目标生命线上的转移点。
Name	（可选）键入消息的名称。
Time Observation	（可选）键入任何文本作为标签，提供有关何时发送消息的信息。
Duration Observation	（可选）键入任何文本作为标签，提供有关特定状态下生命线间隔的信息，从收到消息开始。
Transition To	消息终止的目标生命线中的状态。如有必要，可以单击下拉箭头并选择要转移到的不同状态。消息的头部相应地移动。
Event	（可选）输入触发转移的任何事件的名称。
Time Constraint	（可选）输入传输消息所需的最长时间。
Duration Constraint	（可选）输入生命线在收到消息后可以保持更改状态的最长时间。