最近由于項(xiàng)目需要，開(kāi)始研究狀態(tài)機(jī)。其實(shí)原來(lái)就做過(guò)狀態(tài)機(jī)相關(guān)的東西，畢竟在手機(jī)實(shí)時(shí)系統(tǒng)上狀態(tài)是個(gè)很常見(jiàn)也很重要的東西。但是狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能及可維護(hù)性。從設(shè)計(jì)上講，無(wú)非是畫(huà)狀態(tài)圖，理清各個(gè)狀態(tài)之間的遷移關(guān)系；從編碼上講，對(duì)于非層次式有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)（FSM）一般有以下幾種實(shí)現(xiàn)方法：
1、最簡(jiǎn)單的switch-case方法，設(shè)若干個(gè)變量保存當(dāng)前狀態(tài)，針對(duì)每個(gè)狀態(tài)switch-case各種signal輸入進(jìn)行判斷分別處理。說(shuō)起來(lái)很容易理解，但是實(shí)際做起來(lái)卻遠(yuǎn)不是這么簡(jiǎn)單。這種實(shí)現(xiàn)將所有狀態(tài)的處理全部雜糅在一起，如果系統(tǒng)稍微復(fù)雜一些，那么維護(hù)起來(lái)將相當(dāng)困難，我原來(lái)接觸過(guò)的一個(gè)項(xiàng)目其中的主服務(wù)層的內(nèi)部就有10多個(gè)變量標(biāo)示各種不同類(lèi)別的狀態(tài)，十幾層switch-case和if/else錯(cuò)綜復(fù)雜，經(jīng)常是一大段處理找不到他的輸入signal在哪里，在什么情況下進(jìn)行該處理。曾經(jīng)安排我來(lái)維護(hù)這個(gè)，那個(gè)吐血...
2、狀態(tài)表。以輸入signal作索引，相應(yīng)操作的函數(shù)指針和狀態(tài)遷移作表元素，建立一個(gè)狀態(tài)表。這樣做的好處首先是速度快，完全避免了判斷分支；所有狀態(tài)遷移時(shí)的處理以獨(dú)立函數(shù)的形式分離，在邏輯上比較清晰。但是該方法的缺點(diǎn)是即使可能某些狀態(tài)并不接受某些signal輸入，還是需要針對(duì)所有的signal輸入和所有的狀態(tài)列出所有可能的處理情況。并且由于c中沒(méi)有現(xiàn)成的hash表，所以構(gòu)造出的狀態(tài)表通常是稀疏的，空間浪費(fèi)比較大。另外由于將所有情況線性列舉，如果對(duì)原狀態(tài)圖進(jìn)行修改，在維護(hù)上也相對(duì)困難（需要在一個(gè)大的方陣中找出修改所影響的行列）。
3、狀態(tài)模式。這個(gè)是基于面向?qū)ο蟮慕鉀Q方法，基類(lèi)中定義所有事件的處理接口，對(duì)于新?tīng)顟B(tài)通過(guò)派生基類(lèi)的子類(lèi)來(lái)擴(kuò)展，在子類(lèi)中重寫(xiě)該狀態(tài)所涉及到的事件處理方法。這種方法可以很方便的擴(kuò)展新?tīng)顟B(tài)，將不同狀態(tài)處理獨(dú)立開(kāi)來(lái)，邏輯清晰。但是由于需要最大化基類(lèi)接口數(shù)量，似乎不是很符合OO的設(shè)計(jì)原則，而且也需要枚舉所有的signal輸入，設(shè)計(jì)粒度太細(xì)。
4、不太好歸納該方法的名字，姑且叫綜合方法吧。該方法綜合了以上幾種方法的優(yōu)點(diǎn)，也是我比較欣賞的一種方法。該方法將著眼點(diǎn)從transition轉(zhuǎn)移到state本身上來(lái)，以每個(gè)state作為粒度單位來(lái)設(shè)計(jì)。
定義一個(gè)狀態(tài)管理變量currentState，保存當(dāng)前狀態(tài)處理的函數(shù)指針，同時(shí)定義init,destroy,trans等接口。對(duì)于新?tīng)顟B(tài)，只需新建一個(gè)狀態(tài)處理函數(shù)，遵循接口
ret_value State1Handle( Signal )
{
signal2:
action2;
trans(State2Handle);
signal3:
action3;
trans(State3Handle);
....
}
trans中僅需要更改currentState的函數(shù)指針取值即可。
對(duì)于狀態(tài)內(nèi)的signal分發(fā)可以采用狀態(tài)表（signal需可枚舉）或簡(jiǎn)單的switch-case形式。
該方法避免了簡(jiǎn)單switch-case和狀態(tài)表的處理堆疊的情況，狀態(tài)轉(zhuǎn)換非常高效（重新賦值狀態(tài)處理指針），可以很方便的添加/刪除/修改狀態(tài)及處理（添加刪除相應(yīng)的狀態(tài)處理函數(shù)及相關(guān)狀態(tài)的處理即可），并且避免了signal處理接口的最大化，每個(gè)狀態(tài)只處理所關(guān)心的signal輸入。可以說(shuō)這種方法最大限度的發(fā)揮了函數(shù)指針的靈活性。
以上所說(shuō)的幾種方法都針對(duì)非層次式狀態(tài)機(jī)，也就是說(shuō)對(duì)于某些共同的處理不能在宏觀上加以綜合，而只能在最小粒度上設(shè)計(jì)每個(gè)狀態(tài)。而層次式狀態(tài)機(jī)則允許有復(fù)合狀態(tài)的出現(xiàn)，對(duì)于共通處理可以在父狀態(tài)上進(jìn)行而不必遷移到每一個(gè)子狀態(tài)上。當(dāng)子狀態(tài)接收到一個(gè)共同處理時(shí)，可以將該處理throw給父狀態(tài)，如果還不能處理就再次向上層throw。這種處理方法抽象程度更高，設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。有一種量子模型是很好的層次式狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)方式，不過(guò)由于此次項(xiàng)目尚未涉及層次式狀態(tài)機(jī)，所以?xún)H作了解。
越來(lái)越深的體會(huì)到了函數(shù)指針的強(qiáng)大了...