樊波，袁國(guó)銘，周萍，成天華

0 引言

軟件工程是研究和應(yīng)用如何以系統(tǒng)性的、規(guī)范化的、可定量的過(guò)程化方法去開(kāi)發(fā)和維護(hù)軟件，以及如何把經(jīng)過(guò)時(shí)間考驗(yàn)而證明正確的管理技術(shù)和當(dāng)前能夠得到的最好的技術(shù)方法結(jié)合起來(lái)的一種軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)性工程。UML（Unified Modeling Language，統(tǒng)一建模語(yǔ)言）作為軟件工程最為重要的描述手段和工具，在整個(gè)軟件系統(tǒng)構(gòu)建工程中起到了關(guān)鍵作用。它們的關(guān)系如圖1所示：

圖1 UML設(shè)計(jì)在軟件周期中的應(yīng)用

其中的用例圖、活動(dòng)圖、類圖、對(duì)象圖、狀態(tài)圖、活動(dòng)圖、順序圖、協(xié)作圖、構(gòu)件圖、部署圖以及數(shù)據(jù)包圖等等都是屬于UML中的設(shè)計(jì)方法圖[1-5]。

1 狀態(tài)圖

狀態(tài)圖是系統(tǒng)分析的一種重要工具，它通過(guò)建立類對(duì)象的生存周期模型來(lái)描述對(duì)象隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)行為。系統(tǒng)分析員在對(duì)系統(tǒng)建模時(shí)，最先考慮的不是基于活動(dòng)之間的控制流，而是基于狀態(tài)之間的控制流，因?yàn)橄到y(tǒng)中對(duì)象的狀態(tài)變化最容易發(fā)現(xiàn)和理解。它常用到的圖符如表1所示：

表1 UML狀態(tài)圖圖符

狀態(tài)圖和活動(dòng)圖都是用來(lái)描述對(duì)象的動(dòng)態(tài)行為。狀態(tài)圖側(cè)重于從行為的結(jié)果來(lái)描述，也就是一個(gè)一個(gè)的狀態(tài)；活動(dòng)圖側(cè)重于從行為的動(dòng)作來(lái)描述，也就是一個(gè)一個(gè)的活動(dòng)。對(duì)于同一個(gè)行為，可以使用狀態(tài)圖和活動(dòng)圖從不同的角度來(lái)描述。例如，如圖2所示：

圖2 進(jìn)程的狀態(tài)圖和活動(dòng)圖

圖 2中分別用活動(dòng)圖和狀態(tài)圖描述了一個(gè)進(jìn)程的工作過(guò)程和狀態(tài)變化，該進(jìn)程完成一個(gè)典型的計(jì)算過(guò)程，即：輸入數(shù)據(jù)、計(jì)算、輸出結(jié)果。其中圖2的（b）圖的活動(dòng)圖比較好理解，進(jìn)程從起點(diǎn)開(kāi)始分別執(zhí)行“輸入數(shù)據(jù)”、“計(jì)算”和“輸出結(jié)果”這3個(gè)活動(dòng)，然后結(jié)束該進(jìn)程?；顒?dòng)圖雖然比較好理解，但是它只側(cè)重動(dòng)作的描述，并不能反映實(shí)際系統(tǒng)的變化。圖 2（a）是該進(jìn)程的狀態(tài)圖，首先進(jìn)程得到處理器后，變成“運(yùn)行”狀態(tài)；當(dāng)需要輸入數(shù)據(jù)時(shí)，進(jìn)程提出輸入要求，進(jìn)入“阻塞”狀態(tài)；輸入數(shù)據(jù)完成后，進(jìn)程進(jìn)入“就緒”狀態(tài)；等到進(jìn)程再次被調(diào)度占有處理器時(shí)進(jìn)程的狀態(tài)變?yōu)椤斑\(yùn)行”，進(jìn)程進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算處理；得到計(jì)算結(jié)果后，進(jìn)程提出輸出請(qǐng)求，進(jìn)入“阻塞”狀態(tài)；輸出結(jié)果完成后，進(jìn)程進(jìn)入“就緒”狀態(tài)；等到進(jìn)程又一次被調(diào)動(dòng)占有處理器，這時(shí)進(jìn)程的狀態(tài)變?yōu)椤斑\(yùn)行”，進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束。狀態(tài)圖主要反映了動(dòng)作對(duì)于系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，反映了系統(tǒng)中類和對(duì)象屬性的實(shí)際變化，對(duì)于設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)人員理解系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)有很大的作用。

行為圖主要用于描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型和組成對(duì)象間的交互關(guān)系，包括狀態(tài)圖和活動(dòng)圖。其中狀態(tài)圖描述類的對(duì)象所有可能的狀態(tài)以及事件發(fā)生時(shí)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移條件。通常，狀態(tài)圖是對(duì)類圖的補(bǔ)充。在實(shí)際中并不需要為所有的類畫狀態(tài)圖，僅需為那些有多個(gè)狀態(tài)其行為受外界環(huán)境的影響并且發(fā)生改變的類畫狀態(tài)圖。而活動(dòng)圖描述滿足用例要求所要進(jìn)行的活動(dòng)以及活動(dòng)間的約束關(guān)系，有利于識(shí)別并行活動(dòng)[6-10]。

2 狀態(tài)圖的設(shè)計(jì)步驟

狀態(tài)圖一般用于對(duì)系統(tǒng)中的某些對(duì)象，比如類、用例和系統(tǒng)的行為建模。建模的時(shí)候要找出對(duì)象所處的狀態(tài)、觸發(fā)狀態(tài)改變的動(dòng)作，以及對(duì)象狀態(tài)改變時(shí)應(yīng)該執(zhí)行的動(dòng)作。具體的建模步驟如下：

（1）找出適合用模型描述其行為的類；

（2）確定對(duì)象可能存在的狀態(tài)；

（3）確定引起狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件；

（4）確定轉(zhuǎn)換進(jìn)行時(shí)對(duì)象執(zhí)行的相應(yīng)動(dòng)作；

（5）對(duì)建模的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的精化和細(xì)化。

3 狀態(tài)圖在證券交易系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）找出證券交易系統(tǒng)涉及類

根據(jù)狀態(tài)圖建模設(shè)計(jì)的步驟要求，分析證券交易系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)一共涉及以下幾個(gè)類（對(duì)象）：股票，股民，證券系統(tǒng)，上市公司，證監(jiān)會(huì)，銀行和證券營(yíng)業(yè)所。

下面主要就股民和股票兩個(gè)類進(jìn)行狀態(tài)圖的繪制。

3.1 股民的狀態(tài)圖

（1）股民的狀態(tài)分析

股民一般指從事股票交易的個(gè)人投資者，一般公民一旦進(jìn)入證券交易所開(kāi)戶就成為股民。股民一般包括兩種狀態(tài):不含有股票和持有股票狀態(tài)，在此為了方便區(qū)分，把持有股票狀態(tài)的股民稱為“股東”，開(kāi)戶而未買入股票狀態(tài)的稱為股民。

（2）狀態(tài)圖的描述

通過(guò)對(duì)股票在證券交易系統(tǒng)中可能的狀態(tài)分析，我們繪制狀態(tài)圖如圖3所示：

圖3 股民狀態(tài)圖及交易子圖

（a）圖為股民整體的狀態(tài)圖，（b）圖為股民一天交易子狀態(tài)的狀態(tài)圖。

判斷兩個(gè)不同狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換的觸發(fā)事件（動(dòng)作）：買入股票，由股民變成了股東；賣出全部股票，又由股東變成了股民。如果是復(fù)合狀態(tài)，就應(yīng)該觀察其子狀態(tài)圖，子狀態(tài)圖是復(fù)合狀態(tài)圖的展開(kāi)，如圖 3（b）所示：注釋告訴我們這是股民一天的交易狀態(tài)圖，圖中有一個(gè)“ ”圖符，表明股東交易是從上一個(gè)交易日結(jié)束算起，再進(jìn)行“買入股票”或者“賣出部分股票”動(dòng)作，進(jìn)入今天交易狀態(tài)?！?”表明股東可以進(jìn)行多次交易。

從開(kāi)始到結(jié)束將狀態(tài)圖按箭頭指向梳理一遍:通過(guò)“開(kāi)戶”動(dòng)作“進(jìn)入股市”，成為“股民”，再通過(guò)“買入股票”成為某個(gè)上市公司的“股東”，“買入/賣出”交易可以循環(huán)進(jìn)行。直到股民到證券所要求“退戶”，辦理了相關(guān)手續(xù)后“退出股市”。

3.2 股票的狀態(tài)圖

（1）股票的狀態(tài)分析

股票是國(guó)家正大力提倡的一種金融投資工具，下面分析一般股票的幾個(gè)狀態(tài)：

配送階段：公司在準(zhǔn)備上市過(guò)程中，會(huì)根據(jù)證券法規(guī)的要求，分配一些原始股票給相關(guān)人員，我們把這階段的股票叫做“原始股票”，通常它的價(jià)格比較低。

股票自由交易：當(dāng)公司獲準(zhǔn)上市時(shí)，他會(huì)選擇某個(gè)交易時(shí)間正式“上市股票發(fā)行”，進(jìn)而股票進(jìn)入“自由交易”狀態(tài)。通常，由于中國(guó)特殊的國(guó)情，股票在定發(fā)行價(jià)時(shí)會(huì)有一個(gè) 10%~20%范圍的讓利（與他們根據(jù)財(cái)務(wù)報(bào)表算出來(lái)的價(jià)格比較）。這在中國(guó)叫做“打新股”，通常90%的新上市股票都會(huì)在上市第一天價(jià)格上漲超過(guò)10%的漲停幅度（新股第一天，沒(méi)有漲跌幅的限制）。進(jìn)入自由交易狀態(tài)后，有如下幾種狀態(tài)：

1）交易時(shí)間狀態(tài)

這是指股票正常交易時(shí)間段，股票處于自由交易狀態(tài)（或買或賣），在中國(guó)交易時(shí)間為周一到周五：上午9：30~11：30；下午13：00~15：00；當(dāng)然，此時(shí)的股票交易是受到監(jiān)查的，如果異動(dòng)太大，會(huì)實(shí)施緊急停牌。比如說(shuō)：連續(xù)多個(gè)交易時(shí)漲?；蚴堑?；首個(gè)交易日漲跌太大。

2）非交易時(shí)間狀態(tài)

其它的時(shí)間，股票不交易，但股民可隨時(shí)登錄證券系統(tǒng)查看股票已披露信息。在這段時(shí)間，上市公司通常完成對(duì)股票的分紅，送股，增股，擴(kuò)股（如果有的話），證券系統(tǒng)也會(huì)進(jìn)行一些系統(tǒng)的維護(hù)工作：比如統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，更新或維修系統(tǒng)。

3）交易停止：

當(dāng)股票交易出現(xiàn)異動(dòng)被證監(jiān)會(huì)下令實(shí)施“停牌”接受調(diào)查；上市公司召開(kāi)股東大會(huì)；股票進(jìn)入股改程序，股票在正常交易時(shí)間同樣不能交易。通常直到證監(jiān)會(huì)發(fā)出復(fù)牌指令之后，股票才進(jìn)入交易狀態(tài)。

4）ST股票狀態(tài)：

當(dāng)上市公司連續(xù)兩年公布的財(cái)務(wù)報(bào)表都虧損時(shí)，證監(jiān)會(huì)按相關(guān)法規(guī)，對(duì)對(duì)應(yīng)股票進(jìn)行“ST”警告處理。它的交易規(guī)則發(fā)生變化，比如：價(jià)格的漲跌幅為+5%或-5%（正常股票在中國(guó)為+10%和-10%），它的交易方式不變化，同時(shí)，它會(huì)受到證監(jiān)會(huì)的更為嚴(yán)厲的監(jiān)查。

5）股票退出二級(jí)市場(chǎng)

通常，在股票退出二級(jí)市場(chǎng)之前，還有一個(gè)一年的機(jī)會(huì)期，在此期間如果公司情況好轉(zhuǎn)，年終的財(cái)務(wù)報(bào)表不虧損，按規(guī)定將重新返回交易時(shí)間狀態(tài)或非交易時(shí)間狀態(tài)等，但虧損嚴(yán)重，按規(guī)定就退出二級(jí)股票市場(chǎng)。股民為此應(yīng)該額外小心！但中國(guó)目前退市情況極為罕見(jiàn)。

股票市場(chǎng)上，股票的可能狀態(tài)全都在此展現(xiàn)，它們彼此轉(zhuǎn)換的活動(dòng)也都表示了出來(lái)，本例的分析到此為止。

（2）狀態(tài)圖描述

通過(guò)對(duì)股票在證券交易系統(tǒng)中可能的狀態(tài)分析，我們繪制狀態(tài)圖如圖4所示：

圖4 股票自由交易狀態(tài)圖

圖4（a）圖為股票整體的狀態(tài)圖，圖4（b）圖為股票交易子狀態(tài)的狀態(tài)圖。需要注意圖中沒(méi)有繪出ST股票，但有正常股票的“交易停止”狀態(tài)，因?yàn)樗鼈兊挠|發(fā)機(jī)制一致，故而沒(méi)有重新繪出。

從圖4中可以看出一個(gè)股票的狀態(tài)變化過(guò)程：公司在上市準(zhǔn)備階段，進(jìn)行原始股票的配置，一旦上市發(fā)行，就進(jìn)入股票自由交易狀態(tài)，在交易過(guò)程中，出現(xiàn)非法交易，由證券系統(tǒng)按規(guī)定實(shí)施停牌，直到調(diào)查完畢。連續(xù)兩年虧損的上市公司，將被證券系統(tǒng)加上“ST”符號(hào)，表示“警告退市”。如果一年以后的財(cái)務(wù)報(bào)表依然沒(méi)有改變，將實(shí)施退市。

在實(shí)際的項(xiàng)目中，同一個(gè)對(duì)象不同的人在分析過(guò)程中，得到的狀態(tài)和事件可能不相同，這是正常的。對(duì)象狀態(tài)的個(gè)數(shù)與分析的詳細(xì)程度有關(guān)，另外還和用戶的要求有關(guān)。不過(guò)，只要能夠滿足用戶要求就可以了。

4 總結(jié)

軟件工程設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其中包括了用例圖、活動(dòng)圖、狀態(tài)圖、類圖等在內(nèi)的多種軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)模型，為了提高軟件開(kāi)發(fā)者的程序開(kāi)發(fā)效率，通過(guò)UML的多種不同工具共同完成了軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)工程，其中如用例圖、活動(dòng)圖等工具的使用，為軟件設(shè)計(jì)后續(xù)的詳細(xì)設(shè)計(jì)以及程序開(kāi)發(fā)明確了前行的具體方向，提高了效率。

狀態(tài)圖是用來(lái)建模對(duì)象是如何改變其狀態(tài)的一種有用建模圖形。狀態(tài)定義為對(duì)象行為在某一時(shí)刻的快照（Snapshot）或者轉(zhuǎn)折點(diǎn)（Milestone），對(duì)于單個(gè)對(duì)象行為改變，狀態(tài)圖相對(duì)于活動(dòng)圖有其天然優(yōu)勢(shì)。尤其在如下系統(tǒng)中，比如：針對(duì)病人的醫(yī)療系統(tǒng)，針對(duì)醫(yī)院管理的醫(yī)院績(jī)效管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)。狀態(tài)圖與活動(dòng)圖的組合使用在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)還將一直持續(xù)下去[11-17]。

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