1 什么是狀態(tài)機

• 狀態(tài)（State）指的是對象在其生命周期中的一種狀況，處于某個特定狀態(tài)中的對象必然會滿足某些條件、執(zhí)行某些動作或者是等待某些事件。
• 事件（Event）指的是在時間和空間上占有一定位置，并且對狀態(tài)機來講是有意義的那些事情。事件通常會引起狀態(tài)的變遷，促使?fàn)顟B(tài)機從一種狀態(tài)切換到另一種狀態(tài)。
• 轉(zhuǎn)換（Transition）指的是兩個狀態(tài)之間的一種關(guān)系，表明對象將在第一個狀態(tài)中執(zhí)行一定的動作，并將在某個事件發(fā)生- 同時某個特定條件滿足時進入第二個狀態(tài)。
• 動作（Action）指的是狀態(tài)機中可以執(zhí)行的那些原子操作，所謂原子操作指的是它們在運行的過程中不能被其他消息所中斷，必須一直執(zhí)行下去。

2 手工編寫狀態(tài)機

switch (state)  {


  // 處理狀態(tài)Opened的分支
  case (Opened): {
    // 執(zhí)行動作Open
    open();
    // 檢查是否有CloseDoor事件
    if (closeDoor()) {
      // 當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Closed
      changeState(Closed)
    }
    break;
  }


  // 處理狀態(tài)Closed的分支
  case (Closed): {
    // 執(zhí)行動作Close
    close();
    // 檢查是否有OpenDoor事件
    if (openDoor()) {
      // 當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Opened
      changeState(Opened);
    }
    // 檢查是否有LockDoor事件
    if (lockDoor()) {
      // 當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Locked
      changeState(Locked);
    }
    break;
  }


  // 處理狀態(tài)Locked的分支
  case (Locked): {
    // 執(zhí)行動作Lock
    lock();
    // 檢查是否有UnlockDoor事件
    if (unlockDoor()) {
      // 當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Unlocked
      changeState(Unlocked);
    }
    break;
  }


  // 處理狀態(tài)Unlocked的分支
  case (Unlocked): {
    // 執(zhí)行動作Unlock
    unlock();
    // 檢查是否有LockDoor事件
    if (lockDoor()) {
      // 當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Locked
      changeState(Locked)
    }
    // 檢查是否有OpenDoor事件
    if (openDoor()) {
      // 當(dāng)前狀態(tài)轉(zhuǎn)換為Opened
      changeSate(Opened);
    }
    break;
  }
}

switch (state)  {


  // 處理狀態(tài)Opened的分支
  case (Opened): {
    // 執(zhí)行動作Open
    open();
    // 檢查是否有激發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件產(chǎn)生
    if (checkStateChange()) {
      // 對狀態(tài)機的狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換
      performStateChange();
    }
    break;
  }


  // 處理狀態(tài)Closed的分支
  case (Closed): {
    // 執(zhí)行動作Close
    close();
    // 檢查是否有激發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件產(chǎn)生
    if (checkStateChange()) {
      // 對狀態(tài)機的狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換
      performStateChange();
    }
    break;
  }


  // 處理狀態(tài)Locked的分支
  case (Locked): {
    // 執(zhí)行動作Lock
    lock();
    // 檢查是否有激發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件產(chǎn)生
    if (checkStateChange()) {
      // 對狀態(tài)機的狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換
      performStateChange();
    }
    break;
  }


  // 處理狀態(tài)Unlocked的分支
  case (Unlocked): {
    // 執(zhí)行動作Lock
    unlock();
    // 檢查是否有激發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的事件產(chǎn)生
    if (checkStateChange()) {
      // 對狀態(tài)機的狀態(tài)進行轉(zhuǎn)換
      performStateChange();
    }
    break;
  }
}

3 自動生成狀態(tài)機

3.1 狀態(tài)機建模

• 狀態(tài)建模

• 事件建模

• 轉(zhuǎn)換建模

3.2 生成狀態(tài)機框架

[xiaowp@linuxgam code]$ fsmc door.fsm -d -o DoorFSM.h

[xiaowp@linuxgamcode]$fsmcdoor.fsm-d-implDoorFSM.h-oDoorFSM.cpp

/*
 * TestFSM.cpp
 * 測試生成的狀態(tài)機框架
 */


#include "DoorFSM.h"


int main()
{
  DoorFSM door;
  door.A(DoorFSM::Close);
  door.A(DoorFSM::Lock);
  door.A(DoorFSM::Unlock);
  door.A(DoorFSM::Open);
}

[xiaowp@linuxgam code]$ g++ DoorFSM.cpp TestFSM.cpp -o fsm

[xiaowp@linuxgam code]$ ./fsm
DoorFSM:event:'Close'
DoorFSM'Opened'
DoorFSM'closeDoor'
DoorFSM:new state:'Closed'
DoorFSM:event:'Lock'
DoorFSM'Closed'
DoorFSM'lockDoor'
DoorFSM:new state:'Locked'
DoorFSM:event:'Unlock'
DoorFSM'Locked'
DoorFSM'unlockDoor'
DoorFSM:new state:'Unlocked'
DoorFSM:event:'Open'
DoorFSM'Unlocked'
DoorFSM'openDoor'
DoorFSM:new state:'Opened'

3.3 定制狀態(tài)機

[xiaowp@linuxgam code]$ fsmc door.fsm -o DoorFSM.h
[xiaowp@linuxgamcode]$fsmcdoor.fsm-d-implDoorFSM.h-oDoorFSM.cpp

virtual void enterOpened() = 0;
virtual void enterLocked() = 0;
virtual void enterUnlocked() = 0;
virtual void enterClosed() = 0;

/*
 * DoorFSMLogic.h
 * 狀態(tài)機控制邏輯的頭文件
 */
#include "DoorFSM.h"


class DoorFSMLogic : public DoorFSM
{
 
 protected:
  virtual void enterOpened();
  virtual void enterLocked();
  virtual void enterUnlocked();
  virtual void enterClosed();
};

/*
 * DoorFSMLogic.cpp
 * 狀態(tài)機控制邏輯的實現(xiàn)文件
 */
#include "DoorFSMLogic.h"
#include 


void DoorFSMLogic::enterOpened()
{
    std::cout << "Enter Opened state." << std::endl;
}


void DoorFSMLogic::enterClosed()
{
    std::cout << "Enter Closed state." << std::endl;
}


void DoorFSMLogic::enterLocked()
{
    std::cout << "Enter Locked state." << std::endl;
}


void DoorFSMLogic::enterUnlocked()
{
    std::cout << "Enter Unlocked state." << std::endl;
}

/*
 * TestFSM.cpp
 * 測試狀態(tài)機邏輯
 */
#include "DoorFSMLogic.h"


int main()
{
  DoorFSMLogic door;
  door.A(DoorFSM::Close);
  door.A(DoorFSM::Lock);
  door.A(DoorFSM::Unlock);
  door.A(DoorFSM::Open);
}

[xiaowp@linuxgamcode]$g++DoorFSM.cppDoorFSMLogic.cppTestLogic.cpp-ologic

[xiaowp@linuxgam code]$ ./logic
Enter Closed state.
Enter Locked state.
Enter Unlocked state.
Enter Opened state.

4 小結(jié)

參考資料：

• 從Wiki百科全書 http://en.wikipedia.org/wiki/Finite_state_automaton開始，你可以了解到許多同狀態(tài)機相關(guān)的計算理論知識。
• 狀態(tài)機是UML的一個重要組成部分，Robert C. Martin在他的文章UML Tutorial: Finite State Machines中，介紹了如何使用UML語言來對狀態(tài)機進行建模，你可以通過網(wǎng)址 http://www.objectmentor.com/resources/articles/umlfsm.pdf可以找到這一文檔。
• FSME是Linux下一個基于Qt的狀態(tài)機建模工具，它能夠自動生成狀態(tài)機框架代碼，并且同時支持C++和Python語言，通過網(wǎng)站 http://fsme.sourceforge.net/你可以了解到有關(guān)FSME的更多信息，并能夠下載最新版本的FSME。
• Qfsm也是一個運行在Linux下的狀態(tài)機建模工具，它不僅提供了可視化的狀態(tài)機編輯器，而且還能夠?qū)ι傻臓顟B(tài)機進行實時模擬，通過網(wǎng)站 http://qfsm.sourceforge.net/可以了解到Qfsm的更多信息。