一、概述
在一般的面向对象技术中，状态图又称为状态迁移图。描述了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引起的状态之间的迁移。大多数面向对象技术都使用状态图来描述一个对象在其生命周期中的行为。
二、状态
在所有动态图（序列图、协作图、状态图、活动图）中，消息是作为对象间的一种通信方式来表示的。消息包括简单消息、同步消息和异步消息。可以将一个简单消息和同步消息合并成一个消息。
在UML中，对于状态的定义着重于对象行为的规则，状态描述了一个对象生命周期中的一个时间段。它可以用三种附加方式说明：在某些方面性质相似的一组对象值；一个对象等待一些事件发生时的一段时间；对象执行持续活动的一段时间。状态代表的是对象行为积累的历史。
按照在状态图中出现的时间顺序，状态可分为初态（初始状态）、中间状态（简单状态）和终态（终止状态）；可以进入一个状态的内部，将其进一步细分成若干个内部状态（子状态），从而可以将状态分为组合状态和子状态；根据组合状态中子状态的互斥性，又可将组合状态分为并发组合状态和顺序组合状态。
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状态种类 |
描述 |
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简单状态 |
没有子结构的状态 |
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并发组合状态 |
被分成两个或多个并发子状态的状态，当组合状态被激活时，所有的子状态均被并发激活 |
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顺序组合状态 |
包含一个或多个不连接的子状态的状态，特别是当组合状态被激活时，子状态也被激活 |
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初始状态 |
伪状态，仅表明这是进入状态机真实状态的起点 |
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终止状态 |
特殊状态，进入此状态表明完成了状态机的状态转换历程中的所有活动 |
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结合状态 |
伪状态，将两个转换连接成一次就可以完成的转换 |
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历史状态 |
伪状态，它的激活保存了组成状态中先前被激活的状态 |
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子机器引用状态 |
引用子机器的状态，该子机器被隐式地插入子机器引用状态的位置 |
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桩状态 |
伪状态，用来在子机器引用状态中标识状态 |
一个简单状态是没有子结构的状态，只带有一组转换和可能的入口和出口动作。如果一个状态内嵌套了若干个状态，则称该状态为超状态或组合状态，其中被嵌套的状态称为子状态。子状态本身仍然可以是一个组合状态。组合状态可以包含顺序状态的子状态，也可以包含并发状态的子状态。
顺序状态又称为不相交状态，它们是一个一个顺序迁移的，不是并发存在。在一个嵌套的顺序状态机中最多有一个初态和一个终态。
历史状态允许包含顺序子状态的组合状态记住在从该组合状态出发的迁移触发之前的最后一个活动子状态。历史状态分为浅历史状态和深历史状态。浅历史状态保存并重新激活与它在同一个嵌套层次上的状态。深历史状态可记住组合状态中嵌套层次更深的状态。如果一个嵌套状态机到达一个终态，那么历史状态将会丢失其存储的历史。
状态机由一系列对象的状态组成。是展示状态与状态转换的图。是一个类的对象所有可能的生命历程的模型。反映的是一个对象在其生存周期中对所经历的相关事件做出反应的状态序列行为，以及对这些事件的反应。是一个对象的局部视图，一个将对象与其外部世界分离开来独立考察其行为的图。
状态图展示了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引起的状态间的迁移。UML状态图描述了一个实体基于事件反应的动态行为，显示了该实体如何根据当前所处的状态对不同的事件做出反应。一个状态图基本上就是能在一个状态机中发现的元素反应，也就是说，状态图可以包含分支、分岔、接合、动作状态、活动状态、对象、初态、终态和历史状态等。
事件是一个在时间和空间上都占据一定位置的有意义的事情的规约。它可以是同步也可以是异步的。既可以是外部事件也可以是内部事件。外部事件指在系统和它的参与者之间传送的事件。内部事件是指系统内部的对象之间传送的时间。
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事件类型 |
描述 |
语法 |
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调用事件 |
接收等待应答的对象的明确形式的同步请求 |
Op(a:T) |
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改变事件 |
对布尔表达式的修改 |
When(exp) |
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信号事件 |
接收一个对象间外在的、命名的、异步的通信 |
Sname(a:T) |
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时间事件 |
绝对时间的到达或者一个相对时间的终结 |
After(time) |
一个调用事件代表对一个操作的调用。改变事件是指对象处于某个状态下，一个变化或者某些条件得到满足时触发的事件。时间事件是指对象进入某状态，经过一定的时间或者到达某个绝对时间后发生的时间。信号是由对象异步地发送并由另一个对象接收的具有名字的对象，它和简单的类有许多共同之处。
从状态出发的迁移定义了处于此状态的对象对外界发生的事件所做出的反应。
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迁移的种类 |
描述 |
语法 |
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入口动作 |
进入某一状态时执行的动作 |
entry/action |
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出口动作 |
离开某一状态时执行的动作 |
exit/action |
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外部迁移 |
引起状态改变的迁移或自身迁移，同时执行一个具体的动作，包括引起入口动作和出口动作被执行的迁移 |
e(a:T)[exp]/action |
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内部迁移 |
引起一个动作的执行但不改变状态或不引起入口动作或出口动作的执行 |
e(a:T)[inner]/action |
完成迁移是指没有明确触发器事件的迁移。如果一个状态没有内部活动或者嵌套状态，则一旦入口和出口活动完成，则完全迁移立即出发。复合迁移由简单迁移组成，这些简单迁移通过分支判定、分岔或接合组合在一起。
并发子状态用来在封闭对象的上下文中表示两个或多个状态机并行执行的情况。并发状态图用于描述一个对象在某个时刻有多个并发的子状态机的情况，并发状态图是这些子状态图的组合。嵌套的并发状态机并没有初态、终态或历史状态，但组成一个并发状态的顺序子状态可以具有这些特征。并发状态图适合描述一个对象有许多独立行为的情况，可以把表达这些个别行为的状态图组合在一起，构成一个并发状态图。
同步状态是一个伪状态，它和分岔、接合一起表达两个并发子状态机之间的同步，保证一个子状态机在另一个子状态机进入某个特定的状态之前离开某个状态。
三、状态图建模
状态图适合描述亦个对象穿越多个用例的行为，但是状态图不适合描述多个对象的协同行为。建立状态图可参照下列步骤：
（1） 确定状态机的上下文，它可以是一个类、子系统或整个系统。
（2） 建立初始状态和终止状态。
（3） 确定对系那个可能做出响应的事件。
（4） 从初始状态一直到终结状态，呈现出对象可能处于的顶层状态。
（5） 识别出所有的入口或出口动作。
（6） 有必要的话可以用子状态来对这些状态进行扩展。使用超状态、子状态、分支、历史状态等概念组织和简化一个复杂的状态机
（7） 检查状态机中涉及的所有事件是否与对象接口中所期望的事件相匹配。
（8） 检查状态机中涉及的所有动作是否被关系、方法和封闭对象中的操作所支持。
（9） 沿着状态机，手动或者使用工具检查期望的事件序列以及他们的响应。寻找没有到达的状态以及虚假的状态。
（10） 重新整理过状态机之后，对照期望的序列重新进行检查，确保没有改变对象的语义。
参考文献：
[1] 唐学忠等著. UML面向对象分析与建模. 电子工业出版社. 2008
[2] 蔡敏等著. UML基础与ROSE建模教程. 人民邮电出版社. 2006
[3] Carlo Ghezzi等著. 施平安译. 软件工程基础(第2版) 清华大学出版社. 2003
[4] 参考网站：
http://www.software.ibm.com/ad/ocl