ステートチャートとアクティビティ図：ソフトウェア開発におけるモデル化ツールの比較

ステートチャートとアクティビティ図

ステートチャートとアクティビティ図は、ソフトウェア開発において複雑なシステムをモデル化するために使用される2つの人気のあるツールです。これら2つの図は似た目的で使用されますが、大きな違いがあります。この記事では、ステートチャートとアクティビティ図を比較し、それらの類似点と相違点を説明します。

ステートチャート図

ステートチャート図は、内部または外部イベントに対するシステムの挙動を記述するために使用される図の一種です。イベントの発生に基づいて、オブジェクトの異なる状態およびそれらの状態間の遷移を示します。ステートチャート図は、ソフトウェア工学において複雑なシステムの挙動をモデル化するために広く使用されています。

ステートチャート図は、状態、遷移、イベントから構成されます。状態はオブジェクトやシステムの異なる状態を表し、遷移は一つの状態から別の状態への移動を表し、イベントはシステムの状態変化を引き起こすトリガーを表します。ステートチャート図は、通常、外部刺激に応答する反応型システムをモデル化するために使用されます。

アクティビティ図

アクティビティ図は、システムの挙動をモデル化するために使用されるもう一つの図の種類です。プロセスやワークフローに含まれるステップのグラフィカルな表現です。アクティビティ図は、決定、ループ、並行的な活動を含む、システム内の活動の流れをモデル化するために使用されます。

アクティビティ図は、活動、アクション、遷移から構成されます。活動はプロセスに含まれる主要なステップを表し、アクションは活動内の個別のステップを表し、遷移は一つの活動から別の活動への移動を表します。アクティビティ図は、通常、ビジネスプロセスやその他の反応型でないシステムをモデル化するために使用されます。

ステートチャートとアクティビティ図の類似点

ステートチャートとアクティビティ図の両方とも、システムの挙動をモデル化するために使用されます。両方とも、システム内の異なる状態や遷移をグラフィカルに表示するための表現を使用しています。両方とも、ステークホルダーに対してシステムの挙動を理解し、伝えるのに役立ちます。

ステートチャートとアクティビティ図の相違点

ステートチャート図とアクティビティ図の主な相違点は、ステートチャート図が反応型システムをモデル化するために使用されるのに対し、アクティビティ図は非反応型システムをモデル化するために使用されることです。ステートチャート図は、オブジェクトやシステムの内部状態と、外部イベントに対する応答の仕方を重視するのに対し、アクティビティ図はプロセスやワークフローに含まれる活動の順序に注目します。

ステートチャート図とアクティビティ図のもう一つの重要な相違点は、ステートチャート図は通常、複雑なシステムをモデル化するために使用されるのに対し、アクティビティ図はより単純なシステムをモデル化するために使用されることです。ステートチャート図は、システムの状態と遷移を含むため、アクティビティ図よりも複雑です。一方、アクティビティ図はプロセスに含まれる活動やアクションに焦点を当てます。

以下は、ステートチャート図とアクティビティ図の主な類似点と相違点を要約した表です：

	ステートチャート図	アクティビティ図
目的	反応型システムをモデル化	非反応型システムをモデル化
焦点	オブジェクトまたはシステムの内部状態	プロセスやワークフローに含まれる活動の順序
要素	状態、遷移、イベント	活動、アクション、遷移
複雑さ	より複雑	より単純
使用事例	組み込みシステム、制御システム、リアルタイムシステム	ビジネスプロセス、ワークフロー、ソフトウェアプロセス

上記で述べたように、状態図とアクティビティ図はよく混同されがちですが、それぞれ異なる目的で使用される2つの異なる図です。以下の例では、状態図とアクティビティ図を比較し、その違いを強調します。

左図に示す状態図は、明示的なイベントに応じて動作を行う状態機械を表しています。イベントの発生に基づいて、システムのさまざまな状態とそれらの間の遷移を示します。状態図は、交通信号や自動販売機など、イベントに応じて反応するリアクティブシステムをモデル化するのに役立ちます。

一方、右図に示すアクティビティ図は、システム内の活動の流れを表しています。決定、ループ、分岐を含む、システム内で発生する活動の順序を示します。アクティビティ図は、ビジネスプロセスやソフトウェアアルゴリズムなど、活動の順序を伴うシステムをモデル化するのに役立ちます。

状態図とは異なり、アクティビティ図では、ノード間の遷移に明示的なイベントを必要としません。代わりに、アクティビティの完了に伴って制御の流れが自動的に決定されます。アクティビティ図のノードは活動または判断を表し、矢印は1つの活動から次の活動への制御の流れを表します。

例を用いた違いの学習：状態図とアクティビティ図の対比

自動販売機の問題を例に、同じ問題を両方の図を使ってモデル化することで、状態図とアクティビティ図の違いを示すことができます。これにより、それぞれの図の特徴を比較・対比できます。

例えば、外部イベントに基づいて自動販売機のさまざまな状態とそれらの間の遷移を状態図でモデル化できます。一方、自動販売機の取引中に発生する活動の順序、たとえば硬貨の投入、商品の選択、硬貨の返金などをアクティビティ図でモデル化できます。

問題1：自動販売機

シナリオ：学校にスナックや飲料を販売する自動販売機が設置されています。生徒が自動販売機に近づき、スナックを購入するために硬貨を投入します。自動販売機は利用可能な商品の一覧を表示し、生徒は希望するスナックを選択します。自動販売機は商品の在庫状況と生徒の所持金が十分かどうかを確認し、その後スナックを出荷します。商品が在庫なしまたは所持金が不足している場合は、自動販売機が硬貨を返金します。

状態チャートによる自動販売機のモデル化

この状態チャートでは、自動販売機はアイドル状態にあり、ユーザーは硬貨を投入できます。ユーザーが十分な金額を投入すると、自動販売機は資金受領状態に遷移し、ユーザーは商品を選択できます。選択された商品が在庫がある場合、自動販売機は出荷状態に遷移して商品を出荷し、取引が完了するとアイドル状態に戻ります。選択された商品が在庫なしの場合、自動販売機は返金状態に遷移して硬貨を返金し、取引が完了するとアイドル状態に戻ります。ユーザーが十分な資金を投入しない場合、自動販売機は直接返金状態に遷移して硬貨を返金し、取引が完了するとアイドル状態に戻ります。

アクティビティ図による自動販売機のモデル化

与えられたアクティビティ図は、自動販売機システムにおけるイベントの流れを表しています。それはスタートノードから始まり、ユーザーは最初に硬貨を投入する必要があります。図はif条件を示し、ユーザーが十分な資金を投入したかどうかを確認します。資金が十分であれば、ユーザーは商品を選択できます。

次のif条件は、選択された商品が在庫があるかどうかを確認します。商品が在庫があれば、自動販売機は商品を出荷し、図はストップノードへ遷移することを示しており、取引が完了したことを意味します。選択された商品が在庫がない場合、自動販売機は硬貨を返金し、その後ストップノードへ遷移します。

ユーザーが十分な資金を投入しない場合、自動販売機は直ちに硬貨を返金し、ストップノードへ遷移します。どちらの場合も取引は完了し、必要に応じてユーザーは返金を受け取ることができます。

全体として、アクティビティ図は、選択された商品の在庫状況と投入された資金の額に応じて、商品が出荷されるか、硬貨が返金されるかという2つの可能な結果を持つシンプルな自動販売機システムをモデル化しています。

要約