方案设计工具-UML

前言
在工作过程中，通常免不了对要做的需求进行技术评审，俗话说一图顶千言，在技术方案文档中，我们一般可以用下面介绍的四种图(类图、业务序列图、分析序列图、设计序列图)来介绍具体的交互流程，流程清楚后，再配合数据库表结构设计和接口字段设计，就能够把一个需求的实现描述清楚。这样能让方案设计更加简洁易懂，也更有条理性。时刻注意：方案设计占据需求开发的大头，代码开发只占小头。只有方案设计清楚了，和上下游对齐之后，代码编写就是一个体力活。如果方案设计的不合理，很大程度上代码逻辑的实现也会很复杂，后续维护难度也很高。最终得不偿失。

类图

在面向对象设计中，类图是用于描述类及其关系的图表。类图中的关系类型主要包括以下几种：

1. 关联(Association): 表示类之间的一种结构化关系，通常是“有一个”或“使用一个”的关系

• 表示：用一条实线连接两个类，可以在实线上标注角色名和多重性（如1、0..、1..等）
• 示例：一个学生（Student）和一个课程（Course）之间的关联

2. 聚合(Aggregation): 表示整体与部分的关系，部分可以独立于整体存在。

• 表示：用一个空心的菱形连接整体类和部分类，菱形指向整体类
• 示例：一个班级（Class）和学生（Student）之间的关系

3. 组合(Composition): 表示整体与部分的关系，部分不能独立于整体存在，生命周期一致。

• 表示：用一个实心的菱形连接整体类和部分类，菱形指向整体类
• 示例：一个房间（Room）和墙壁（Wall）之间的关系

4. 泛化(Generalization): 表示类之间的继承关系，子类继承父类的属性和方法。

• 表示：用一个空心的三角形连接子类和父类，三角形指向父类
• 示例：一个猫（Cat）类继承自动物（Animal）类

5. 依赖(Dependency): 表示一个类依赖于另一个类，通常是方法参数或局部变量。

• 表示：用一条虚线和箭头连接依赖类和被依赖类，箭头指向被依赖类
• 示例：一个订单（Order）类依赖于客户（Customer）类

这些关系类型帮助设计者清晰地表达类之间的各种关系，从而更好地理解和设计系统的结构和行为。

状态机

状态机（State Machine），又称有限状态机（Finite State Machine，简称FSM），是一种数学模型，用于设计具有有限数量状态的系统。

状态机的基本概念

1. 状态（State）：系统在某一时刻的具体情况或条件。状态是系统的一个特定配置，描述了系统在某一时刻的行为和属性
2. 事件（Event）：引起状态变化的外部输入或内部条件。事件是触发状态转换的关键因素
3. 状态转换（Transition）：从一个状态到另一个状态的变化过程。状态转换通常由事件触发，并可能伴随某些动作
4. 动作（Action）：在状态转换过程中执行的操作。动作可以是输出信号、调用函数或其他操作
   5.** 初始状态**（Initial State）：系统开始时的状态
5. 终止状态（Final State）：系统结束时的状态（可选）

状态机的设计方法

1. 确定状态和事件：首先需要明确系统的所有可能状态和事件。可以通过分析系统需求和功能来确定这些状态和事件
2. 绘制状态图：使用状态图（State Diagram）来可视化状态和状态转换。状态图是一种图形化表示方法，使用圆圈表示状态，箭头表示状态转换，箭头上标注事件和动作
3. 定义状态转换表：状态转换表（State Transition Table）是一种表格形式的表示方法，列出每个状态在不同事件下的状态转换和动作
4. 实现状态机：根据状态图或状态转换表，使用编程语言实现状态机。可以使用条件语句、开关语句或状态机框架来实现状态机逻辑
5. 测试和验证：对状态机可视化模拟仿真测试，确保其在各种情况下都能正确工作

序列图
在软件工程和系统设计中，序列图（Sequence Diagram）是一种重要的工具，用于描述对象之间的交互过程。序列图通过展示对象之间的消息传递，帮助开发人员理解和设计系统的动态行为。根据不同的应用场景和设计阶段，序列图可以分为业务序列图、分析序列图和设计序列图

• 业务序列图

定义与用途
业务序列图（Business Sequence Diagram）主要用于描述业务流程中的交互和操作。它关注的是业务层面的活动和参与者之间的关系，而不是具体的技术实现。业务序列图通常用于需求分析阶段，帮助业务分析师和客户明确业务需求和流程，抽象级别是组织和系统。

特点

1. 高层次视角：业务序列图关注的是业务流程的整体视角，而不是具体的技术细节
2. 参与者：图中的参与者通常是业务角色或系统，而不是具体的类或对象
3. 简洁性：由于关注的是业务流程，业务序列图通常较为简洁，易于理解

示例
例如，在一个支付系统中，表达收款的业务序列图可能会展示微信用户、直连商户系统、微信支付系统、零钱通系统、银行系统等等其他系统之间的交互过程，从而描述一个完整的收款流程。

• 分析序列图
  

定义与用途
分析序列图（Analysis Sequence Diagram）用于在系统分析阶段描述系统的功能需求和逻辑。它比业务序列图更详细，关注的是系统内部的逻辑和功能，而不是具体的实现细节。分析序列图帮助系统分析师和设计师理解系统的功能需求，找到聚合根，为聚合根分配职责，并为后续的设计阶段提供基础。

特点

1. 功能视角：系统用例的实现，描述系统内分析类协作流程
2. 详细程度：抽象级别是分析类，边界类、控制类和实体类，辅助执行者可以是外部系统。

• 设计序列图
  

定义与用途
设计序列图（Design Sequence Diagram）用于系统设计阶段，描述系统内部的具体实现细节。它关注的是类和对象之间的交互，帮助开发人员理解和实现系统的具体功能。设计序列图是代码实现的蓝图，指导开发人员进行编码。

特点

1. 实现视角：设计序列图关注的是系统的具体实现细节
2. 高详细度：包含类、对象、方法调用等具体信息
3. 参与者：图中的参与者通常是具体的类和对象

示例
在在线购物系统的设计序列图中，可能会展示客户对象、购物车类、库存类、支付类等具体的类和对象之间的交互过程，包括方法调用和返回值。