UML 通信图（协作图）

文档信息

创建时间：2025-11-28

可以查看 UML Communication Diagram Tutorial 视频学习

注意：通信图在 UML 1.x 版本中称为协作图（Collaboration Diagram），在 UML 2.0 之后正式更名为通信图（Communication Diagram），两者本质上是同一种图。

术语对照表

中文	英文
通信图/协作图	Communication Diagram / Collaboration Diagram
对象	Object
角色	Role
链接	Link
消息	Message
序号	Sequence Number
关联	Association
协作	Collaboration
路径表达式	Path Expression

1 目标

设计 UML 通信图往往出于以下的目标：

展示对象关系：强调对象之间的组织结构和关联关系。
描述消息传递：展示对象之间如何通过消息进行交互。
补充序列图：提供序列图的另一种视角，更关注对象关系而非时间顺序。
简化复杂交互：在某些场景下，通信图比序列图更简洁直观。
理解协作模式：帮助理解对象之间的协作模式和职责分配。

2 通信图 vs 序列图

通信图和序列图都用于描述对象之间的交互，但侧重点不同：

特性	序列图	通信图
侧重点	时间顺序	对象关系
布局	垂直时间线，从上到下	自由布局，强调关联
消息顺序	通过位置隐式表示	通过序号显式标注
适用场景	强调时序的复杂交互	强调对象关系的协作
可读性	时序清晰，但对象多时占空间	结构清晰，但消息多时难追踪

选择建议

如果需要强调时间顺序和消息的先后关系，使用序列图
如果需要强调对象的组织结构和关联关系，使用通信图
两种图可以互相转换，包含相同的信息，只是表现形式不同

3 组成

通信图主要由以下几个元素组成：

3.1 对象

对象（Object）：
定义：表示参与交互的实体，可以是类的实例、参与者或系统组件。
表示：用矩形框表示，格式为 对象名:类名 或 :类名。
特点：对象可以自由放置在图中任意位置，根据关联关系合理布局。

对象示例

:User - 表示 User 类的匿名实例
user1:User - 表示名为 user1 的 User 类实例
controller:OrderController - 表示名为 controller 的 OrderController 实例

3.2 链接

链接（Link）：
定义：表示对象之间的关联关系，是对象可以互相发送消息的前提。
表示：用实线连接两个对象。
特点：链接是对象之间的结构关系，通常对应类图中的关联关系。

链接示例

如果类 A 和类 B 之间有关联关系，那么在通信图中，A 的实例和 B 的实例之间可以有链接。链接表示这两个对象可以互相通信。

3.3 消息

消息（Message）：
定义：表示对象之间的通信，通常是方法调用或信号传递。
表示：在链接旁边用箭头和标签表示。
格式：序号: 消息名(参数): 返回值

消息格式示例

1: login(username, password) - 第1条消息，调用 login 方法
2: authenticate() - 第2条消息，调用 authenticate 方法
3: result := query() - 第3条消息，调用 query 方法并返回 result

3.4 序号

序号（Sequence Number）：
定义：表示消息的发送顺序，是通信图的关键元素。
格式：使用数字编号，支持嵌套和分支。
规则：
- 简单序号：1, 2, 3, ...
- 嵌套调用：1, 1.1, 1.2, 2, 2.1, ...
- 并发消息：1a, 1b 或 1.1a, 1.1b
- 条件分支：1: [条件] 消息名
- 迭代：*: [循环条件] 消息名

序号编排示例

基本序号：

1: 第一条消息
2: 第二条消息
3: 第三条消息

嵌套序号：

1: doSomething()
1.1: helpMethod1()    // 1 调用的子方法
1.2: helpMethod2()    // 1 调用的另一个子方法
2: doOther()

条件分支：

1: checkStatus()
2: [status == valid] processValid()
3: [status == invalid] processInvalid()

迭代：

1*: [for each item] processItem(item)

3.5 消息类型

通信图支持多种消息类型：

同步消息：实心箭头 →，表示同步调用
异步消息：开放箭头 ⇢，表示异步调用
返回消息：虚线箭头 ⤶，表示返回值（通常省略）
创建消息：标注 <<create>>，表示创建对象
销毁消息：标注 <<destroy>>，表示销毁对象

消息类型示例

1: processOrder() → - 同步调用
2: sendEmail() ⇢ - 异步调用
3: <<create>> - 创建新对象

4 绘制步骤

绘制通信图的一般步骤：

识别对象：确定参与交互的所有对象
确定关联：分析对象之间的关联关系
绘制对象：在图中合理布局对象，相关对象放在靠近的位置
添加链接：用实线连接有关联关系的对象
标注消息：在链接上添加消息，包括序号和消息名
调整布局：优化对象位置，使消息流向清晰
添加说明：为复杂的交互添加必要的注释

5 最佳实践

5.1 布局原则

中心对象居中：将最重要或交互最多的对象放在中心位置
调用方在左：通常将发起者放在左侧，按调用流向布局
减少交叉：尽量避免链接和消息的交叉，保持图的清晰
分组相关对象：将紧密相关的对象放在一起

5.2 序号使用

保持连续：序号应该连续，便于追踪消息顺序
合理嵌套：使用嵌套序号表示方法调用的层次关系
简化复杂度：如果序号层次过深，考虑简化或分解交互

5.3 消息标注

清晰命名：使用清晰的方法名和参数
简化显示：对于简单的返回值，可以省略返回消息
添加条件：为条件分支明确标注条件表达式

6 应用场景

通信图常用于以下场景：

设计模式展示：展示对象之间的协作模式，如观察者模式、中介者模式
架构设计：展示系统组件之间的交互关系
简单交互：对于消息不多但对象关系复杂的场景
补充序列图：从不同角度展示相同的交互
代码重构：理解现有代码中对象的协作关系

7 与序列图的转换

通信图和序列图可以互相转换，它们包含相同的信息：

序列图 → 通信图

将序列图中的对象转为通信图中的对象
有消息交互的对象之间添加链接
将消息按时间顺序编号，标注在相应链接上
调整对象布局，使图形更清晰

通信图 → 序列图

将通信图中的对象放在序列图顶部
按对象创建生命线
按消息序号从上到下排列消息
添加激活框表示对象的活动状态

转换示例

8 实践技巧

选择合适的视角：根据需要强调的内容选择序列图或通信图
保持一致性：在同一个项目中，保持序号风格和命名规范的一致性
不要过度复杂：如果通信图变得难以理解，考虑分解或使用序列图
工具支持：使用 UML 工具（如 PlantUML、StarUML）可以自动生成和转换
结合使用：在文档中可以同时提供序列图和通信图，从不同角度理解系统

提示

通信图虽然不如序列图常用，但在某些场景下能提供更简洁的视角。特别是在展示设计模式、分析对象协作、或者对象关系比时序更重要的场景中，通信图是一个很好的选择。在实际项目中，可以根据具体需求灵活选择使用序列图还是通信图。