EA画UML时序图中如何实现并行和临界区

在UML（统一建模语言）中，时序图（Sequence Diagram）是一种用于描述对象之间交互的图形化工具。它展示了对象之间消息传递的顺序，帮助开发人员理解系统的动态行为。在实际应用中，时序图不仅用于描述简单的顺序流程，还可以用于描述复杂的并发行为，如并行执行和临界区（Critical Section）。本文将介绍如何在Enterprise Architect（EA）中绘制UML时序图，并展示如何实现并行和临界区的表示。

1. 时序图基础

时序图主要由以下几个元素组成：

• 对象（Object）：表示系统中的参与者或实体，通常以矩形框表示，框内标注对象名称。
• 生命线（Lifeline）：表示对象在时间上的存在，通常以垂直虚线表示。
• 消息（Message）：表示对象之间的交互，通常以箭头表示，箭头上标注消息名称。
• 激活条（Activation Bar）：表示对象执行某个操作的时间段，通常以矩形条表示。

2. 并行执行的表示

在并发系统中，多个对象或线程可能同时执行不同的任务。为了在时序图中表示并行执行，可以使用并行组合片段（Parallel Combined Fragment）。

2.1 并行组合片段的使用

并行组合片段是UML中用于表示并发行为的元素。它由一个大矩形框表示，框内包含多个区域（Region），每个区域表示一个并行的执行流。

在EA中，可以通过以下步骤创建并行组合片段：

1. 在时序图中，选择“Combined Fragment”工具。
2. 在图中绘制一个矩形框。
3. 右键点击矩形框，选择“Properties”。
4. 在“Interaction Operator”下拉菜单中选择“par”（表示并行）。
5. 在矩形框内绘制多个区域，每个区域表示一个并行的执行流。

2.2 示例

假设有两个对象A和B，它们需要同时执行不同的任务。可以在时序图中使用并行组合片段来表示这一行为：

+-------------------+
| par               |
| +-----+  +-----+  |
| | A   |  | B   |  |
| |-----|  |-----|  |
| |任务1|  |任务2|  |
| +-----+  +-----+  |
+-------------------+

在这个示例中，对象A和B分别执行任务1和任务2，且这两个任务是并行执行的。

3. 临界区的表示

临界区是指一段代码或操作，在同一时间只能由一个线程或对象执行。在并发系统中，临界区通常用于保护共享资源，防止多个线程同时访问导致数据不一致。

在时序图中，可以使用临界区组合片段（Critical Combined Fragment）来表示临界区。

3.1 临界区组合片段的使用

临界区组合片段是UML中用于表示临界区的元素。它由一个大矩形框表示，框内包含一个区域，表示受保护的代码段。

在EA中，可以通过以下步骤创建临界区组合片段：

1. 在时序图中，选择“Combined Fragment”工具。
2. 在图中绘制一个矩形框。
3. 右键点击矩形框，选择“Properties”。
4. 在“Interaction Operator”下拉菜单中选择“critical”（表示临界区）。
5. 在矩形框内绘制受保护的代码段。

3.2 示例

假设有两个对象A和B，它们需要访问共享资源，且在同一时间只能有一个对象访问该资源。可以在时序图中使用临界区组合片段来表示这一行为：

+-------------------+
| critical          |
| +-----+           |
| | A   |           |
| |-----|           |
| |访问资源|         |
| +-----+           |
+-------------------+

在这个示例中，对象A和B在访问共享资源时，必须进入临界区，确保同一时间只有一个对象访问资源。

4. 并行与临界区的结合

在实际系统中，并行执行和临界区常常同时存在。例如，多个线程可能并行执行，但在访问共享资源时需要进入临界区。

在时序图中，可以将并行组合片段和临界区组合片段结合使用，以表示这种复杂的行为。

4.1 示例

假设有两个对象A和B，它们需要并行执行不同的任务，但在访问共享资源时需要进入临界区。可以在时序图中使用并行组合片段和临界区组合片段来表示这一行为：

+-------------------+
| par               |
| +-----+  +-----+  |
| | A   |  | B   |  |
| |-----|  |-----|  |
| |任务1|  |任务2|  |
| +-----+  +-----+  |
| critical          |
| +-----+           |
| | A   |           |
| |-----|           |
| |访问资源|         |
| +-----+           |
+-------------------+

在这个示例中，对象A和B首先并行执行任务1和任务2，然后在访问共享资源时进入临界区，确保同一时间只有一个对象访问资源。

5. 总结

在EA中绘制UML时序图时，可以通过并行组合片段和临界区组合片段来表示并发系统中的并行执行和临界区。并行组合片段用于表示多个对象或线程同时执行不同的任务，而临界区组合片段用于表示受保护的代码段，确保同一时间只有一个对象访问共享资源。通过结合使用这两种组合片段，可以有效地描述复杂的并发行为，帮助开发人员更好地理解和设计系统。

在实际应用中，时序图的绘制不仅需要掌握UML的基本语法，还需要对系统的并发行为有深入的理解。通过合理使用并行和临界区组合片段，可以清晰地展示系统的动态行为，为系统的设计和开发提供有力的支持。