状态机基础知识

这几天想研究下状态机，所以开始阅读了squirrel的代码，文档提到了建议先学习下状态机基础知识。所以学习了这方面的知识。

状态机的分类

按照uml2.4可以分为两种类型的状态机。分别是behavior state machine和protocol state machine。两种类型的状态机有很多相似之处，behavior state machine更关注行为的变化，protocol state machine则可以描述系统内的状态变化的生命周期(比如Java线程的生命周期)。

behavior state machine

• 示意图
  

  image
  
  

  首先看个状态机的示意图，主要描述的是银行ATM自助取款机的状态变化。
  这里面有一些概念，大的可以分为vertex和transition。

vertex

如果把状态机看作是个图(graph)的话，可以把vertex看作图的状态节点。可以分为如下两种

state

state可以描述状态，可以分为三种类型。分别是简单状态(simple state),复合状态(composite state), 子状态(submachine state)。

• 简单状态

  
  
  

  简单状态.png

• 复合状态
  在简单状态中可以嵌套其他的状态变化，如下图

  
  
  

  复合状态.png
  
  

  这个复合状态中，Nothing有子状态idle，Configuring有子状态NewValueSelection和NewValuePreview，NewValuePreview有两个子状态state1，state2。

• 子状态机
  这个url文档原话说的是The state machine that contains the submachine state is called the containing state machine.怎么理解这句话呢？我的理解是父类状态机包含子类状态机的状态。实际场景就是主子订单，1笔主订单可能包含多笔子订单，主订单和子订单都有订单状态，比如待支付，已支付，已取消，配送中，售后中等。

Pseudostate

有如下几种类型，简单可以理解为一些预定义的状态。

• Initial Pseudostate

  
  
  

  初始化

• Terminate Pseudostate

  
  
  

  结束

• Entry Point

  
  
  

  进入节点

• Exit Point

  
  
  

  退出节点

• Choice
  

  选择分支

• Fork

  
  
  

  多线程派发

• Join

  
  
  

  线程归并

• Junction

  
  
  

  结合

• Shallow History Pseudostate
  包含H的圆圈

  
  
  

  浅复制

• Deep History Pseudostate
  包含H*的圆圈

• Final State
  uml定义其为state的子类，但是不是一种pseudostate

  
  
  

  结束状态

transition

vertex对应状态机图上的节点，transition就有对应的转换。转换一般如下描述

transition ::= [ triggers ]  [ guard ]  [ '/' behavior-expression ]

triggers是触发事件，guard是检查是否能触发的约束，behavior-expression是触发后会执行的动作。
举个例子，

 left-mouse-down(coordinates) [coordinates in active_window] / link:=select-link(coordinates);link.follow()

按下鼠标左键(left-mouse-down(coordinates) )是一个trigger，但是不一定会触发，需要满足guard约束(坐标需要在激活的窗口 )，如果满足就会触发behavior：link和link.follow。

behavior state machine小结

重新看上面的behavior state machine示意图，应该就很好理解了。注意下Customer Authentication和Transaction中的两个圆圈是Decomposition compartment ，简单可以理解为隐藏其中的细节。

protocol state machine

大致内容和上面一样，protocol state machine可以描述对象的生命周期。先看个示意图

• 示意图
  

  User Account
  
  

  protocol state machine的transition和上面的有点不同，它的表达式是

protocol-transition ::= [ pre-condition ]  [trigger](https://www.uml-diagrams.org/common-behaviors.html#trigger-syntax) '/'  [ post-condition ]

举个例子，上面的图New到Active，pre-condition是验证账户(比如身份证，手机号)，激活账号(trigger)，post-condition(验证唯一性)。

参考资料

https://www.uml-diagrams.org/state-machine-diagrams.html
https://doc.qt.io/archives/qt-4.8/statemachine-api.html
https://sparxsystems.com/resources/tutorials/uml2/state-diagram.html
https://plantuml.com/zh/state-diagram