- 先放一個(gè)用C++11實(shí)現(xiàn)的FSM的代碼: kuafu
- 咱們先來(lái)看一下什么是有限狀態(tài)機(jī)(Finite-state machine, FSM), 先給一個(gè) 百度百科的解釋
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簡(jiǎn)單說(shuō)就是作一件事可能會(huì)經(jīng)過(guò)多個(gè)不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換, 轉(zhuǎn)換依賴于在不同時(shí)間發(fā)生的不同事件來(lái)觸發(fā), 舉個(gè)例子,比如 TCP的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖, 在實(shí)現(xiàn)上就可以用FSM.
tcp.jpeg
傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案
- if...else : 搞一大堆if else, 一個(gè)函數(shù)寫(xiě)很長(zhǎng)很長(zhǎng)......
- swich...case : 也搞一大堆一個(gè)函數(shù)寫(xiě)很長(zhǎng)很長(zhǎng)......
FSM的實(shí)現(xiàn)方案
- 根據(jù)具體的業(yè)務(wù)需要, 將業(yè)務(wù)的處理流程定義為一個(gè)狀態(tài)機(jī), 此狀態(tài)機(jī)中存在以下必要元素
- 根據(jù)業(yè)務(wù)需要, 拆解抽象出若干個(gè)不同狀態(tài)
State, 并確定此狀態(tài)機(jī)的初始狀態(tài); - 根據(jù)實(shí)現(xiàn)需要, 抽象出用于觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件
Event; - 為了處理一個(gè)
Event, 需要定義狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過(guò)程Transition; - 狀態(tài)機(jī)要先判斷當(dāng)前所處的狀態(tài)是否與當(dāng)前發(fā)生的
Event匹配(注意: 相同的狀態(tài)可能同時(shí)匹配多個(gè)Event);
- 根據(jù)業(yè)務(wù)需要, 拆解抽象出若干個(gè)不同狀態(tài)
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用張簡(jiǎn)圖來(lái)說(shuō)明一下
fsm.jpg- MachineSet可以同時(shí)管理多個(gè)Machine;
- 外部觸發(fā)的Event進(jìn)入到MachineSet的事件隊(duì)列;
- 事件隊(duì)列里的Event被順序處理, 被Dispatch到match的Machine;
- Machine根據(jù)當(dāng)前的所處的state和Event類型來(lái)判斷當(dāng)前Event是否有效;
- 如果上面(4)中的Event有效, 則進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換;
- 狀態(tài)轉(zhuǎn)換具體來(lái)說(shuō)涉及到三個(gè)回調(diào)函數(shù):
6.1 當(dāng)前state離開(kāi), 是第一個(gè)回調(diào),需要使用者根據(jù)實(shí)際需要處理;
6.2 trasition這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程, 是第二個(gè)回調(diào);
6.3 新state的進(jìn)入, 是第三個(gè)回調(diào);
- 一個(gè)簡(jiǎn)單的狀態(tài)機(jī),差不多就是上面這些內(nèi)容, 剩下的就是用程序語(yǔ)言把它實(shí)現(xiàn)出來(lái)了;
FSM的C++ 實(shí)現(xiàn)
- 先放一個(gè)用C++11實(shí)現(xiàn)的FSM的代碼: kuafu
- 實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)介:
主要就是按上面的思路, 封裝了
MachineSet,
Machine,
Event,
Transition,
Predicate - 對(duì)于Event的處理, 提供兩種方案:
- 直接使用MachineSet提供的
StartBackground, 開(kāi)啟一個(gè)work thread, 在這個(gè)work thread中不斷從存儲(chǔ)event的fifo隊(duì)列中獲取event后dispatch到各個(gè)machine; - 不使用MachineSet提供的event fifo, 實(shí)現(xiàn)自己的
MachineSetHandler, 將其實(shí)例注冊(cè)到MachineSet, 從event的派發(fā);
- 直接使用MachineSet提供的
一個(gè)具體的實(shí)際
- 我們來(lái)使用上面的FSM的實(shí)現(xiàn)來(lái)模擬一個(gè)用戶登陸的場(chǎng)景;
- 定義用到的Event和幾種不同的事件類型
enum class FoodEventType {
FET_LOGIN, // 開(kāi)始登陸
FET_LOGIN_FAILED, // 登陸失敗
FET_LOGIN_OK, // 登陸成功
FET_LOGOUT, // 登出
};
class FoodEvent : public kuafu::EventTemplate<FoodEventType> {
public:
using underlying_type = std::underlying_type<FoodEventType>::type;
FoodEvent(FoodEventType type, const kuafu::MachineBaseSharedPtr& machine)
:kuafu::EventTemplate<FoodEventType>(type, machine) {
}
...
}
};
- 定義用到的狀態(tài)機(jī), 從 kuafu::StateMachine 繼承, 其中包括用過(guò)的幾種state和transition
class FoodMachine : public kuafu::StateMachine {
public:
FoodMachine(const std::string& name);
public:
virtual void Birth();
public:
// 需要用到的三種狀態(tài): 啟動(dòng), 登陸中, 成功
kuafu::StateSharedPtr startup_;
kuafu::StateSharedPtr loging_;
kuafu::StateSharedPtr welcome_;
// 需要用到的幾種轉(zhuǎn)換
kuafu::TransitionSharedPtr startup_loging_;
kuafu::TransitionSharedPtr loging_welcome_;
kuafu::TransitionSharedPtr loging_startup_;
kuafu::TransitionSharedPtr welcome_startup_;
kuafu::TransitionSharedPtr welcome_timeout_;
};
- 在
Birth()函數(shù)中構(gòu)造 state和 transition,Birth()是StateMachine的一個(gè)虛函數(shù), 每個(gè)用戶實(shí)現(xiàn)的Machine都需要實(shí)現(xiàn)它:
void FoodMachine::Birth() {
startup_ = kuafu::State::MakeState(*this, "startup");
loging_ = kuafu::State::MakeState(*this, "loging");
welcome_ = kuafu::State::MakeState(*this, "welcom", 5000);
startup_loging_ = kuafu::Transition::MakeTransition("startup_loging",
startup_,
loging_,
std::make_shared<kuafu::SimplePredicate<FoodEvent>>(FoodEventType::FET_LOGIN));
loging_welcome_ = kuafu::Transition::MakeTransition("loging_welcome",
loging_,
welcome_,
std::make_shared<kuafu::SimplePredicate<FoodEvent>>(FoodEventType::FET_LOGIN_OK));
loging_startup_ = kuafu::Transition::MakeTransition("loging_startup",
loging_,
startup_,
std::make_shared<kuafu::SimplePredicate<FoodEvent>>(FoodEventType::FET_LOGIN_FAILED));
welcome_startup_ = kuafu::Transition::MakeTransition("welcome_startup",
welcome_,
startup_,
std::make_shared<kuafu::SimplePredicate<FoodEvent>>(FoodEventType::FET_LOGOUT));
welcome_timeout_ = kuafu::Transition::MakeTransition("welcome_timeout",
welcome_,
welcome_,
std::make_shared<kuafu::TimeoutPredicate>(type_));
}
- 創(chuàng)建
MachineSet, 并開(kāi)始event處理線程
kuafu::MachineSetSharedPtr machine_set = kuafu::MachineSet::MakeMachineSet();
machine_set->StartBackground(500);
- 創(chuàng)建用戶定義的Machine, 設(shè)置初始狀態(tài)
std::shared_ptr<FoodMachine> food_machine = kuafu::MakeMachine<FoodMachine>("food_machine");
food_machine->SetStartState(food_machine->startup_);
- 設(shè)置state和transition相應(yīng)的回調(diào)
food_machine->startup_->OnEnter = [&](kuafu::MachineBase& machine,
const kuafu::StateSharedPtr& state) {
INFO_LOG("Enter " << state->GetName());
};
...
food_machine->startup_loging_->OnTransition = [&](kuafu::MachineBase& machine,
const kuafu::StateSharedPtr& from_state,
kuafu::ITransitionSharedPtr transition,
kuafu::EventSharedPtr event,
const kuafu::StateSharedPtr& to_state) {
INFO_LOG(transition->GetName()
<< " | "
<< from_state->GetName()
<< " -> "
<< to_state->GetName());
};
...
- 模擬event發(fā)生:
machine_set->Enqueue(std::make_shared<kuafu::MachineOperationEvent>(
kuafu::MachineOperator::MO_ADD,
food_machine));
machine_set->Enqueue(std::make_shared<FoodEvent>(
FoodEventType::FET_LOGIN,
food_machine));
machine_set->Enqueue(std::make_shared<FoodEvent>(
FoodEventType::FET_LOGIN_OK,
food_machine));
machine_set->Enqueue(std::make_shared<FoodEvent>(
FoodEventType::FET_LOGOUT,
food_machine));
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