JavaScript与有限状态机

有限状态机

英语全称：finite-state machine，缩写：FSM。又称有限状态自动机（英语：finite-state automation，缩写：FSA），简称状态机，是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学计算模型。

有限状态机是一个非常有用的模型，可以模拟世界上大部分事物。

简单说，它有三个特征：

1. 状态总数（state）是有限的。
2. 任一时刻，只处在一种状态之中。
3. 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：

　var menu = {
　　　　// 当前状态
　　　　currentState: 'hide',
　　
　　　　// 绑定事件
　　　　initialize: function() {
　　　　　　var self = this;
　　　　　　self.on("hover", self.transition);
　　　　},
　　
　　　　// 状态转换
　　　　transition: function(event){
　　　　　　switch(this.currentState) {
　　　　　　　　case "hide":
　　　　　　　　　　this.currentState = 'show';
　　　　　　　　　　doSomething();
　　　　　　　　　　break;
　　　　　　　　case "show":
　　　　　　　　　　this.currentState = 'hide';
　　　　　　　　　　doSomething();
　　　　　　　　　　break;
　　　　　　　　default:
　　　　　　　　　　console.log('Invalid State!');
　　　　　　　　　　break;
　　　　　　}
　　　　}
　　
　　};

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。

　　var fsm = StateMachine.create();

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：

　　var fsm = StateMachine.create({
　　
　　　　initial: 'green',
　　
　　　　events: [
　　　　　　{ name: 'warn',  from: 'green',  to: 'yellow' },
　　　　　　{ name: 'stop', from: 'yellow', to: 'red' },
　　　　　　{ name: 'ready',  from: 'red',    to: 'yellow' },
　　　　　　{ name: 'go', from: 'yellow', to: 'green' }
　　　　]
　　
　　});

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。

• fsm.current ：返回当前状态。
• fsm.is(s) ：返回一个布尔值，表示状态s是否为当前状态。
• fsm.can(e) ：返回一个布尔值，表示事件e是否能在当前状态触发。
• fsm.cannot(e) ：返回一个布尔值，表示事件e是否不能在当前状态触发。

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：

• onbeforewarn：在warn事件发生之前触发。
• onafterwarn（可简写成onwarn） ：在warn事件发生之后触发。

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：

• onleavegreen ：在离开green状态时触发。
• onentergreen（可简写成ongreen） ：在进入green状态时触发。

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。

• onbeforeevent ：任一事件发生之前触发。
• onleavestate ：离开任一状态时触发。
• onenterstate ：进入任一状态时触发。
• onafterevent ：任一事件结束后触发。

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。

　　fsm.onleavegreen = function(){
　　　　light.fadeOut('slow', function() {
　　　　　　fsm.transition();
　　　　});
　　　　return StateMachine.ASYNC;
　　};
　　

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StateMachine.ASYNC，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。

　　var fsm = StateMachine.create({
　　　　// ...
　　　　error: function(eventName, from, to, args, errorCode, errorMessage) {
　　　　　　return 'event ' + eventName + ': ' + errorMessage;
　　　　},
　　　　// ... 
　　});

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。

原文来自:http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/09/finite-state_machine_for_javascript.html