【JS-03】什么是有限状态机

武汉分院

分享人:黄震

1.背景介绍

2.知识剖析

3.常见问题

4.解决方案

5.编码实战

6.扩展思考

7.参考文献

8.更多讨论

1.背景介绍

什么是有限状态机?

有限状态机(Finite-state machine)是一个非常有用的模型,可以模拟世界上大部分事物。它 是一个数学模型。是一个抽象机器,在任何时候都可以处于有限数量的状态之一。响应某些外部输入, FSM可以从一个状态转换到另一个状态; 从一种状态到另一种状态的变化称为过渡。 状态机的行为可以在现代社会中的许多设备中观察到,这些设备根据它们呈现的事件序列执行预定的一系列行为。 例如自动售货机,当存放适当的硬币组合时分配产品,当车辆等待时改变顺序的交通灯等。

在我们前端开发中,我们可以套用有限状态机模型,将业务流程状态化,划分状态和相应的触发事件与动作,利用生命周期事件进行控制与执行

二、知识剖析

有限状态机一般都有以下特点:
(1)可以用状态来描述事物,并且任一时刻,事物总是处于一种状态;
(2)事物拥有的状态总数是有限的;
(3)通过触发事物的某些行为,可以导致事物从一种状态过渡到另一种状态;
(4)事物状态变化是有规则的,A状态可以变换到B,B可以变换到C,A却不一定能变换到C;
(5)同一种行为,可以将事物从多种状态变成同种状态,但是不能从同种状态变成多种状态。

状态机由一组状态和转换组成:
状态 : 固体 、 液体 、 气体。
转换 :融化 、汽化 、 冷凝 、 冻结。

以上的形式可以状态机来写一下

首先需要引入有限状态机库 状态机库

                        
             var fsm = new StateMachine({
                init: 'solid',
                transitions: [
                  { name: 'melt',     from: 'solid',  to: 'liquid' },
                  { name: 'freeze',   from: 'liquid', to: 'solid'  },
                  { name: 'vaporize', from: 'liquid', to: 'gas'    },
                  { name: 'condense', from: 'gas',    to: 'liquid' }
                ],
                methods: {
                  onMelt:     function() { console.log('I melted')    },
                  onFreeze:   function() { console.log('I froze')     },
                  onVaporize: function() { console.log('I vaporized') },
                  onCondense: function() { console.log('I condensed') }
                }
              });
                            //方法调用
                        //1,自执行方法:
                        fsm.onMelt();
                        fsm.onFreeze();
                        fsm.onVaporize();
                        fsm.onCondense();

                        //1、触发调用方式:
                         fsm.Melt();
                         fsm.Freeze();
                         fsm.Vaporize();
                         fsm.Condense();

                        
                    

init选项用来表示fsm对象的初始状态,
transitions选项用来描述fsm对象所有状态的变化规则,每一种变化规则对应一种行为。
methods方法为实例的每一种行为都添加了一个方法,调用这个方法就相当于触发对象的某种行为,当对象行为发生时,对象的状态就可以发生变化。如以上例子创建的实例将拥有如下行为方法:
fsm.Melt() : 调用该方法,实例状态将从'solid'变为'liquid'
fsm.Freeze() : 调用该方法,实例状态将从'liquid'变为'solid'
fsm.Vaporize() : 调用该方法,实例状态将从'liquid'变为'gas'
fsm.Condense() : 调用该方法,实例状态将从'gas'变为'liquid'

在老的版本中创建一个状态机用StateMachine.create
初始值用initial
变化规则用events
方法用的是callbacks
这里需要注意引入库的版本

Javascript Finite State Machine允许为每个事件指定两个自定义方法,以Melt事件为例:
onbeforeMelt:在Melt事件发生之前触发
onafterMelt :在Melt事件发生之后触发。
每个状态指定两个自定义方法,以solid状态为例:
onleaveSolid :在离开solid状态时触发
onenterLiquid :在进入liquid状态时触发。

为了在发生转换时跟踪或执行操作,有以下五个通用的生命周期事件:
// onBeforeTransition - 在任何转换之前触发
// onLeaveState - 离开任何状态被触发
// onTransition - 在任何过渡期间被触发
// onEnterState - 进入任何状态被触发 ==>onState
// onAfterTransition - 任何转换后触发 ==>onTransition

辅助方法:
// fsm.is(s) - 如果状态s是当前状态,则返回true
// fsm.can(t) - 如果t从当前状态发生转换,则返回true
// fsm.cannot(t) - 如果t从当前状态不能发生转换,则返回true
// fsm.transitions() - 返回当前状态允许的转换列表
// fsm.allTransitions() - 返回所有可能的转换的列表
// fsm.allStates() - 返回所有可能状态的列表
//Cancelling a Transition 取消转换

三、常见问题

有限状态机有哪些应用场景?

四、解决方案

满足3点即可用:所需状态确定,有事件触发转变状态,总状态有限且转变有规律。

页面可用有限状态机的元素较多且有规律时可用:例如:开关按钮,下拉菜单,

还有任务中杀人游戏的玩家死活状态、白天黑夜状态等 我的坑乎回答

五、编码实战

六、扩展思考

有限状态机有哪些优点?

有限状态机的写法,逻辑清晰,表达力强,有利于封装事件。一个对象的状态越多、发生的事件越多,就越适合采用有限状态机的写法。 另外,JavaScript语言是一种异步操作特别多的语言,常用的解决方法是指定回调函数, 但这样会造成代码结构混乱、难以测试和除错等问题。有限状态机提供了更好的办法: 把异步操作与对象的状态改变挂钩,当异步操作结束的时候,发生相应的状态改变,由此再触发其他操作。 这要比回调函数、事件监听、发布/订阅等解决方案,在逻辑上更合理,更易于降低代码的复杂度。

七、参考文献

八、更多讨论

鸣谢

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BY : 蓝裕伟| 王姣妍| 黄震