JavaScript与有限状态机

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mb5fd33ffac6eab 2014-05-16 09:15:00

文章标签 回调函数有限状态机异步操作 javascript ide 文章分类 JavaScript 前端开发

　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。

　　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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29	`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。

1	`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：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12	`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。

1 2 3 4	`* 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：

1 2	`* 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：

1 2	`* 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。

1 2 3 4	`* 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。

1 2 3 4 5 6	`fsm.onwarn =` `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一个StateMachine.ASYNC对象，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。

1 2 3 4 5 6 7	`var` `fsm = StateMachine.create({` `// ...` 　　　　`error:` `function``(eventName, from, to, args, errorCode, errorMessage) {` `return` `'event '` `+ eventName +` `': '` `+ errorMessage;` 　　　　`},` `// ...` 　　`});`