什么是有限状态机

1.背景介绍

有限状态机,(英语:Finite-state machine, FSM),又称为有限状态自动机,简称状态机,

是一个数学模型,表示有限个状态以及在这些状态之间的转换和动作等行为。

1、状态存储关于过去的信息,它反映从系统开始到现在时刻的输入变化。

2、转移指示状态变更,并且用必须满足来确使转移发生的条件来描述它。

3、动作是在给定时刻要进行的活动的描述。

2.知识剖析

2.1:有限状态机有什么特点

有限状态机fsm一般有以下特点:

*)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;

*)事物拥有的状态总数是有限的;

*)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;

*)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。

2.2:有限状态机的组成

2.2.1、状态机由一组状态和转换组成例如:

need-to-insert-img

状态:固体 、 液体 、 气体。

转换 :融化 、汽化 、 冷凝 、 冻结。

2.2.2、有限状态机形式(有限状态机长什么样)

var fsm = new StateMachine({

init: 'solid',

transitions: [

{name: 'Melt', from: 'solid', to: 'liquid'},

{name: 'Vaporize', from: 'liquid', to: 'gas'},

{name: 'Condense', from: 'gas', to: 'liquid'},

{name: 'Freeze', from: 'liquid', to: 'solid'}

],

methods: {

onBeforeMelt:        function() { /* ... */ },

onBeforeVaporize:    function() { /* ... */ },

onBeforeCondense:    function() { /* ... */ },

onBeforeFreeze:      function() { /* ... */ },

onLeaveSolid:        function() { /* ... */ },

onLeaveLiquid:        function() { /* ... */ },

onLeaveGas:          function() { /* ... */ },

onEnterLiquid:        function() { /* ... */ },

onEnterGas:          function() { /* ... */ },

onEnterSolid:        function() { /* ... */ },

onAfterMelt:          function() { /* ... */ },

onAfterVaporise:      function() { /* ... */ },

onAfterCondense:      function() { /* ... */ }

onAfterFreeze:        function() { /* ... */ }

}

});

//方法调用

//1,自执行方法:

fsm.onMelt();

fsm.onVaporize();

fsm.onCondense();

fsm.onFreeze();

//1、触发调用方式:

fsm.Melt();

fsm.Vaporize();

fsm.Condense();

fsm.Freeze();

有限状态机包含以下基本内容:

1、初始状态init:init选项用来表示fsm对象的初始状态,

2、转换规则transitions: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。

3、方法methods: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'

2.2.3、有限状态机的方法

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warn事件发生之前触发

onafterMelt:在warn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。

2.2.4、通用的生命周期事件

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

// onAfterTransition -任何转换后触发

2.2.5、特定的转换和状态

除了通用事件之外,还可以使用特定的转换和状态来观察转换:

// onBefore-在特定的转换之前触发

// onBefore-在特定的转换之前触发

// onAfter-在特定的TRANSITION后触发

// onLeave-离开特定的状态触发

// onEnter-进入特定状态触发

// on-简写onAfter

// on-简写onEnter

2.2.6、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

2.2.7、可以通过false在以下任何生命周期事件中显式返回来取消转换

在方法中return false可以取消当前触发的行为:

// onBeforeTransition

// onBefore

// onLeaveState

// onLeave

// onTransition

//所有随后的生命周期事件将被取消,状态将保持不变。

3.常见问题

如何使用有限状态机

4 解决方案

首先创建fsm实例----设置初始初始状态------规定转换规则------定义方法。

var fsm = new StateMachine({          //创建fsm实例

init: 'solid',                                          //设置初始状态

transitions: [                                       //定义装换规则

{name: 'Melt', from: 'solid', to: 'liquid'},

{name: 'Vaporize', from: 'liquid', to: 'gas'},

{name: 'Condense', from: 'gas', to: 'liquid'},

{name: 'Freeze', from: 'liquid', to: 'solid'}

],

methods: {                                            //定义方法

onBeforeMelt:        function() { /* ... */ },

onLeaveSolid:        function() { /* ... */ },

onEnterLiquid:        function() { /* ... */ },

onAfterMelt:          function() { /* ... */ },

}

});

//触发转换

fsm.Melt();

fsm.Vaporize();

fsm.Condense();

fsm.Freeze();

6.扩展思考

Javascript Finite State Machine 的异步转换

有时,我们需要在状态转换期间执行一些异步代码,并确保在代码完成之前不会输入新状态。

举个栗子:

当我们从一个状态转换出来并想逐渐淡入一个UI组件,或者将它从屏幕上滑出来,而且不想在动画完成之后转换到下一个状态。就可以通过 从任何生命周期事件中返回Promise对象来实现此目的。从生命周期事件返回Promise将导致该转换的生命周期暂停。可以继续解决,也可以拒绝承诺。

7.参考文献

一、官方文档https://github.com/jakesgordon/javascript-state-machine/blob/master/docs/states-and-transitions.md

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