UML状态机

UML状态机，也被称为UML状态图，是计算机科学应用中有限自动机数学概念的延伸，用统一建模语言（UML）符号表示。

它背后的概念是组织一个设备、计算机程序或其他（通常是技术）过程的工作方式，使一个实体或它的每个子实体总是处于一些可能的状态中的一个，并且在这些状态之间有明确定义的条件转换。

UML状态机是Harel状态图的一个基于对象的变体，由UML调整和扩展。UML状态机的目标是克服传统有限状态机的主要限制，同时保留其主要优点。UML状态图引入了分层嵌套状态和正交区域的新概念，同时扩展了动作的概念。

UML状态机同时具有Mealy机和Moore机的特征。它们支持取决于系统状态和触发事件的动作，如Mealy机，以及与状态相关的进入和退出动作，而不是与Moore机的转换相关。

UML状态机这个术语可以指两种状态机：行为状态机和协议状态机。

行为状态机可以用来为单个实体（例如，类实例）、一个子系统、一个包，甚至整个系统的行为建模。

协议状态机用于表达使用协议，可以用来指定分类器、接口和端口的合法使用场景。

许多软件系统是事件驱动的，这意味着它们不断等待一些外部或内部事件的发生，如鼠标点击、按钮按下、时间刻度或数据包的到来。

在识别出事件后，这类系统通过执行适当的计算做出反应，其中可能包括操纵硬件或产生"软"事件以触发其他内部软件组件。（这就是为什么事件驱动系统被称为反应式系统的原因）。一旦事件处理完成，系统就会继续等待下一个事件。对一个事件的反应通常取决于事件的类型和系统的内部状态，并可能包括导致状态转换的状态变化。

事件、状态和这些状态之间的状态转换模式可以被抽象为有限状态机（FSM）并加以表示。FSM的概念在事件驱动编程中很重要，因为它使事件处理明确地依赖于事件类型和系统的状态。

如果使用得当，状态机可以极大地减少代码的执行路径，简化每个分支点的测试条件，并简化不同执行模式之间的切换。

相反，在没有底层FSM模型的情况下使用事件驱动编程会导致程序员产生容易出错、难以扩展和过于复杂的应用代码。

UML保留了传统状态图的一般形式。UML状态图是有向图，其中节点表示状态，连接器表示状态转换。例如，图1显示了一个对应于计算机键盘状态机的UML状态图。在UML中，状态被表示为圆形的矩形，并标有状态名称。

转变，用箭头表示，标有触发事件，然后是执行的动作列表。初始过渡源于实心圆，指定了系统刚开始时的默认状态。每个状态图都应该有这样一个过渡，它不应该被标记，因为它不是由一个事件触发的。初始过渡可以有相关的动作。

一个事件是发生的、影响系统的东西。严格地说，在UML规范中，事件一词是指发生的类型，而不是指该发生的任何具体实例。

例如，Keystroke是键盘的一个事件，但每个按键不是一个事件，而是Keystroke事件的一个具体实例。对键盘来说，另一个感兴趣的事件可能是Power-on，但明天10:05:36打开电源将只是Power-on事件的一个实例。

一个事件可以有相关的参数，允许事件实例不仅传达一些有趣事件的发生，而且还传达有关该事件的定量信息。例如，按电脑键盘上的一个键所产生的击键事件有相关的参数，传达字符扫描码以及Shift、Ctrl和Alt键的状态。