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。

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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:

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。

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:

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。

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:

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:

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。

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。

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。

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

(完)

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