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括弧図
複雑で常に変化するソフトウェアやシステムの設計では、システムの動的な動作を理解し、予測することが重要です。 UML (統一モデリング言語) の中核コンポーネントであるステート マシン図は、オブジェクトがそのライフ サイクル中に経験するさまざまな状態と、これらの状態間の遷移関係を明確に描写するのに役立ちます。この記事では、ステート マシン図の概念、構成、描画チュートリアル、テンプレート、例について詳しく説明します。この記事を読むと、ステート マシン図を上手にマスターできるようになると思います。
マシンダイアグラムは、ステート ダイアグラムとも呼ばれ、オブジェクトのライフ サイクル中に経験するさまざまな状態をグラフィカルに表示する、状態ベースのモデリング手法です。
ステート マシン図の機能は、状態間の遷移シーケンス、イベント、監視条件、遷移中にトリガーする必要があるアクション、および遷移に影響を与えるその他の要因を明確に記述することです。
ステート マシン ダイアグラムは、ステート ノード、遷移矢印、およびトリガー イベント、監視条件、アクションなどの追加要素で構成されます。状態ノードは通常、角の丸い長方形または楕円として表され、遷移矢印は 1 つの状態から別の状態へのパスを示します。
定義:状態とは、オブジェクトがライフサイクル中に特定の条件を満たしているとき、特定のアクティビティを実行しているとき、または特定のイベントを待機しているときの状況を指します。
タイプ：
初期状態:作成時のクラスの状態を示し、黒い実線の円で表されます。ステート マシン図は初期状態を 1 つだけ持つことができます。
最終状態:実行フローの終了時のクラスの状態を表し、黒い円とリングで表されます。ステート マシン図には複数の最終状態を含めることができます。
履歴状態:オブジェクトが到達した状態を記録し、特定の条件下でその状態にすぐに復元できるようにするために使用されます。
単純状態:サブ状態を含まない状態であり、状態の基本形式です。
結合状態:内部にサブステートがネストされている状態。これは、順次サブステートまたは同時サブステートにすることができます。
一般的な状態の構成要素:
名前:さまざまな状態を識別するために使用される文字列で構成され、通常は状態アイコンの上部に配置されます。式は省略することもできます。
アクション:開始アクション (オブジェクトが特定の状態に入るときに実行されるアクション) と終了アクション (オブジェクトが特定の状態を離れるときに実行されるアクション) が含まれます。 アクションは、アトミック アクションまたはアクション シーケンスです。
アクティビティ:ステート マシンでの非アトミックな実行を表す式を含む内部アクティビティ。通常は一連のアクションで構成されます。
内部遷移:内部遷移は状態の変化を引き起こさず、この遷移のトリガーによって状態の開始/終了アクションが実行されることはありません。
定義:遷移は、オブジェクトがある状態から別の状態に移動するプロセスを表します。
構成要素:
ソース状態:ソース状態は、変換の影響を受ける状態です。オブジェクトはソース状態にあり、トリガー イベントを受信するかガード条件を満たすと、遷移がアクティブになります。
イベント:イベントは、状態の変化を引き起こす外部または内部の刺激です。
ガード:元の状態からターゲット状態に移行するための条件です。ガード条件は、元の状態が終了したときに判断され、ガード条件が満たされた場合にのみ、指定されたターゲット状態に移行できます。
アクション:状態変更が発生したときにオブジェクトに呼び出されるエフェクトを示し、イベントと「/」で区切られます。
ターゲット状態:転送完了後のオブジェクトの状態。
ステート マシン図は、システム設計および開発プロセスにおける重要なツールです。
状態のクリア: さまざまな時点でのオブジェクトの状態を明確に定義します。
遷移を理解する: 状態間の遷移の条件とトリガーとなるイベントを明らかにします。
ロジックの最適化:ステート マシン図を使用すると、状態遷移の欠落や競合など、潜在的なロジック エラーをより簡単に特定できます。
可読性の向上: グラフィカルな表現により、ステート マシン図がプレーン テキストの説明よりも直感的で理解しやすくなります。
ステート マシン図は、次のようなさまざまな分野で広く使用されています。
組み込みシステム: さまざまな動作モードでのデバイスの状態遷移を説明します。
Eコマース：注文の作成から完了までのさまざまなステータスを表示します。
ゲーム開発: さまざまなゲーム段階でのキャラクターのステータスとアクションを定義します。
産業オートメーション: さまざまな作業モードでのマシンの状態遷移を制御します。
注文処理システムを例にとると、ステートマシン図は、注文の「作成」から「支払い成功」、「発送」、「完了」までのプロセス全体を明確に示すことができます。
ステート マシン図の描画は通常、次の手順に従います。
オブジェクトの決定: モデル化するオブジェクトまたはシステムを特定します。
状態のリスト: オブジェクトがそのライフサイクル中に通過する可能性のあるすべての状態を特定してリストします。
遷移の定義: 状態間の遷移の条件とトリガーとなるイベントを決定します。
グラフィックの描画: UMLメーカー(Visio、 ProcessOnなど) または手書きを使用して、ステータス ノードと遷移矢印を描画します。
詳細の追加: トリガー イベント、監視条件、ステータス ノードや遷移矢印のアクションなどの詳細を追加します。
状態図を描画するためのツールは数多くありますが、使いやすいツールを選択することが非常に重要です。一般的なものには、Visio、draw io、ProcessOn などが含まれます。ユーザーは、ニーズに応じて適切な状態図メーカーを選択できます。初心者には、豊富なテンプレートと使いやすいインターフェイスを提供するProcessOn をお勧めします。ここではProcessOnを使ってステートマシン図を作成する方法を中心に説明します。
1. ProcessOn にログインし、個人ファイル ページに入り、[新しい UML ダイアグラム] を選択します。
2. 左側のグラフィック ライブラリで [UML] カテゴリを見つけ、状態図グラフィックをキャンバスにドラッグし、グラフィックをダブルクリックしてテキストを追加し、グラフィックの周囲の「+」をクリックして別のグラフィックへの接続リンクを追加します。
以下は、 ProcessOn テンプレート コミュニティ内で共有されているいくつかのステート マシン図テンプレートです。
システム設計および開発プロセスで重要な役割を果たします。これは、状態間の遷移のシーケンスとイベント実行のシーケンスを明確に説明します。これは、プログラマがプログラム開発時にイベントの順序を間違えることを避けるのに役立ちます。描画方法と事例を理解することで、このツールの理解と応用がより深まると思います。
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