JavaScript与有限状态机

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。 bg2013090201 简单说,它有三个特征:

  * 状态总数(state)是有限的。 * 任一时刻,只处在一种状态之中。 * 某种条件下,会从一种状态转变(transition)到另一种状态。
它对JavaScript的意义在于,很多对象可以写成有限状态机。 举例来说,网页上有一个菜单元素。鼠标悬停的时候,菜单显示;鼠标移开的时候,菜单隐藏。如果使用有限状态机描述,就是这个菜单只有两种状态(显示和隐藏),鼠标会引发状态转变。 代码可以写成下面这样:

  var menu = {
  
    // 当前状态
    currentState: 'hide',
  
    // 绑定事件
    initialize: function() {
      var self = this;
      self.on("hover", self.transition);
    },
  
    // 状态转换
    transition: function(event){
      switch(this.currentState) {
        case "hide":
          this.currentState = 'show';
          doSomething();
          break;
        case "show":
          this.currentState = 'hide';
          doSomething();
          break;
        default:
          console.log('Invalid State!');
          break;
      }
    }
  
  };
  
可以看到,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。 下面介绍一个有限状态机的函数库Javascript Finite State Machine。这个库非常好懂,可以帮助我们加深理解,而且功能一点都不弱。 该库提供一个全局对象StateMachine,使用该对象的create方法,可以生成有限状态机的实例。

  var fsm = StateMachine.create();
  
生成的时候,需要提供一个参数对象,用来描述实例的性质。比如,交通信号灯(红绿灯)可以这样描述:

  var fsm = StateMachine.create({
  
    initial: 'green',
  
    events: [
      { name: 'warn',  from: 'green',  to: 'yellow' },
      { name: 'stop', from: 'yellow', to: 'red' },
      { name: 'ready',  from: 'red',    to: 'yellow' },
      { name: 'go', from: 'yellow', to: 'green' }
    ]
  
  });
  
交通信号灯的初始状态(initial)为green,events属性是触发状态改变的各种事件,比如warn事件使得green状态变成yellow状态,stop事件使得yellow状态变成red状态等等。 生成实例以后,就可以随时查询当前状态。
* fsm.current :返回当前状态。 * fsm.is(s) :返回一个布尔值,表示状态s是否为当前状态。 * fsm.can(e) :返回一个布尔值,表示事件e是否能在当前状态触发。 * fsm.cannot(e) :返回一个布尔值,表示事件e是否不能在当前状态触发。
Javascript Finite State Machine允许为每个事件指定两个回调函数,以warn事件为例:
* onbeforewarn:在warn事件发生之前触发。 * onafterwarn(可简写成onwarn) :在warn事件发生之后触发。
同时,它也允许为每个状态指定两个回调函数,以green状态为例:
* onleavegreen :在离开green状态时触发。 * onentergreen(可简写成ongreen) :在进入green状态时触发。
假定warn事件使得状态从green变为yellow,上面四类回调函数的发生顺序如下:onbeforewarn → onleavegreen → onenteryellow → onafterwarn。 除了为每个事件和状态单独指定回调函数,还可以为所有的事件和状态指定通用的回调函数。
* onbeforeevent :任一事件发生之前触发。 * onleavestate :离开任一状态时触发。 * onenterstate :进入任一状态时触发。 * onafterevent :任一事件结束后触发。
如果事件的回调函数里面有异步操作(比如与服务器进行Ajax通信),这时我们可能希望等到异步操作结束,再发生状态改变。这就要用到transition方法。

  fsm.onleavegreen = function(){
    light.fadeOut('slow', function() {
      fsm.transition();
    });
    return StateMachine.ASYNC;
  };
  
上面代码的回调函数里面,有一个异步操作(light.fadeOut)。如果不希望状态立即改变,就要让回调函数返回StateMachine.ASYNC,表示状态暂时不改变;等到异步操作结束,再调用transition方法,使得状态发生改变。 Javascript Finite State Machine还允许指定错误处理函数,当发生了当前状态不可能发生的事件时自动触发。

  var fsm = StateMachine.create({
    // ...
    error: function(eventName, from, to, args, errorCode, errorMessage) {
      return 'event ' + eventName + ': ' + errorMessage;
    },
    // ...
  });
  
比如,当前状态是green,理论上这时只可能发生warn事件。要是这时发生了stop事件,就会触发上面的错误处理函数。 Javascript Finite State Machine的基本用法就是上面这些,更详细的介绍可以参见它的主页。]]>