一个状态机的实现

2019-10-29 21:14:47

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供稿：网友

话不多说，先看代码：

interface IState {  string Name { get; set; }  //后件处理  IList<IState> Nexts { get; set; }  Func<IState /*this*/, IState /*next*/> Selector { get; set; }   } class State : IState {  public string Name { get; set; } = "State";  IList<IState> IState.Nexts { get; set; } = new List<IState>();  public Func<IState, IState> Selector { get; set; } }

状态比较简单，一个Name标识，一个后件状态列表，然后一个状态选择器。

比如状态a，可以转移到状态b,c,d，那么选择器就是其中一个。至于怎么选，就让用户来定义实际的选择器了。

delegate bool HandleType<T>(IState current, IState previous,ref T value); interface IContext<T> : IEnumerator<T>, IEnumerable<T> {  //data  T Value { get; set; }  //前件处理  IDictionary<Tuple<IState/*this*/, IState/*previous*/>, HandleType<T>> Handles { get; set; }  IState CurrentState { get; set; }  bool transition(IState next); }

和状态类State关注后件状态不同，上下文类Context关注前件状态。当跳转到一个新的状态，这个过程中就要根据当前状态来实施不同的策略。比如想进入状态c，根据当前状态是a, b,d 有不同的处理程序。这种转移处理程序，是一一对应的，所以用了 Tuple<进入的状态，当前状态> 来描述一个跳转链。然后用Dictionary 捆绑相关的处理程序。

上下文会携带 T Value 数据，要怎么处理这种数据？我是通过ref 参数来传递给处理程序。因为我不想IState 关心上下文的构造，它只需要关注实际的数据 T value;

上下文保存数据和当前状态，然后通过transiton 让用户控制状态的转移。这里面有一个重复，因为IState有选择器来控制状态转移了。为什么要这么处理？我是为了构造一个跳转序列。引入IEnumerator和IEnumerable接口，然状态可以在选择器的作用下自动跳转，然后用foreach 读取结果序列（只是不知道有什么用）。

class Context<T> : IContext<T> {  T data;  T IContext<T>.Value { get=>data ; set=>data = value; }  IDictionary<Tuple<IState, IState>, HandleType<T>> IContext<T>.Handles { get; set; }    = new Dictionary<Tuple<IState, IState>, HandleType<T>>();  public IState CurrentState { get; set;}  T IEnumerator<T>.Current => (this as IContext<T>).Value ;  object IEnumerator.Current => (this as IContext<T>).Value;  bool IContext<T>.transition(IState next)  {   IContext<T> context= this as IContext<T>;   if (context.CurrentState == null || context.CurrentState.Nexts.Contains(next))   {    //前件处理    var key = Tuple.Create(next, context.CurrentState);    if (context.Handles.ContainsKey(key) && context.Handles[key] !=null)     if (!context.Handles[key](next, context.CurrentState,ref this.data))      return false;    context.CurrentState = next;    return true;   }   return false;  }  bool IEnumerator.MoveNext()  {   //后件处理   IContext<T> context = this as IContext<T>;   IState current = context.CurrentState;    if (current == null)    throw new Exception("必须设置初始状态");   if (context.CurrentState.Selector != null)   {    IState next= context.CurrentState.Selector(context.CurrentState);    return context.transition(next);   }   return false;  }  void IEnumerator.Reset()  {   throw new NotImplementedException();  }  #region IDisposable Support  private bool disposedValue = false; // 要检测冗余调用  protected virtual void Dispose(bool disposing)  {   if (!disposedValue)   {    if (disposing)    {     // TODO: 释放托管状态(托管对象)。    }    // TODO: 释放未托管的资源(未托管的对象)并在以下内容中替代终结器。    // TODO: 将大型字段设置为 null。    disposedValue = true;   }  }  // TODO: 仅当以上 Dispose(bool disposing) 拥有用于释放未托管资源的代码时才替代终结器。  // ~Context() {  // // 请勿更改此代码。将清理代码放入以上 Dispose(bool disposing) 中。  // Dispose(false);  // }  // 添加此代码以正确实现可处置模式。  void IDisposable.Dispose()  {   // 请勿更改此代码。将清理代码放入以上 Dispose(bool disposing) 中。   Dispose(true);   // TODO: 如果在以上内容中替代了终结器，则取消注释以下行。   // GC.SuppressFinalize(this);  }  IEnumerator<T> IEnumerable<T>.GetEnumerator()  {   return this;  }  IEnumerator IEnumerable.GetEnumerator()  {   return this;  }  #endregion }

重点关注transition函数和MoveNext函数。

bool IContext<T>.transition(IState next)  {   IContext<T> context= this as IContext<T>;   if (context.CurrentState == null || context.CurrentState.Nexts.Contains(next))   {    //前件处理    var key = Tuple.Create(next, context.CurrentState);    if (context.Handles.ContainsKey(key) && context.Handles[key] !=null)     if (!context.Handles[key](next, context.CurrentState,ref this.data))      return false;    context.CurrentState = next;    return true;   }   return false;  }

做的事也很简单，就是调用前件处理程序，处理成功就转移状态，否则退出。

bool IEnumerator.MoveNext()  {   //后件处理   IContext<T> context = this as IContext<T>;   IState current = context.CurrentState;    if (current == null)    throw new Exception("必须设置初始状态");   if (context.CurrentState.Selector != null)   {    IState next= context.CurrentState.Selector(context.CurrentState);    return context.transition(next);   }   return false;  }

MoveNext通过选择器来选择下一个状态。

总的来说，我这个状态机的实现只是一个框架，没有什么功能，但是我感觉是比较容易编写状态转移目录树的。

用户首先要创建一组状态，然后建立目录树结构。我的实现比较粗糙，因为用户要分别构建目录树，前件处理器，还有后件选择器这三个部分。编写测试代码的时候，我写了9个状态的网状结构，结果有点眼花缭乱。要是能统一起来估计会更好一些。

要关注的是第一个状态，和最后的状态的构造，否则无法停机，嵌入死循环。

//测试代码//---------创建部分---------string mess = "";//3   IState s3 = new State() { Name = "s3" };//2   IState s2 = new State() { Name = "s2" };//1   IState s1 = new State() { Name = "s1" };//---------组合起来---------   s1.Nexts = new List<IState> { s2, s3 };   s2.Nexts = new List<IState> { s1, s3 };   s3.Nexts = new List<IState> { }; //注意end写法//---------上下文---------    //transition   IContext<int> cont = new Context<int> { CurrentState=s1};//begin   cont.Value = 0;//---------状态处理器--------- HandleType<int> funcLaji = (IState current, IState previous, ref int v) => { mess += $"{current.Name}:垃圾{previous.Name}/n"; v++; return true; };//1   cont.Handles.Add(Tuple.Create(s1 , default(IState)), funcLaji);   cont.Handles.Add(Tuple.Create(s1, s2), funcLaji);//2   cont.Handles.Add(Tuple.Create(s2, s1), funcLaji);//3   cont.Handles.Add(Tuple.Create(s3, s1), funcLaji); cont.Handles.Add(Tuple.Create(s3, s2), funcLaji);//---------状态选择器---------    var rval = new Random();   Func<int,int> round = x => rval.Next(x);   s1.Selector = st => round(2)==0? s2:s3;   s2.Selector = st => round(2)==0? s1:s3;

构造完毕后，就可以使用这个状态机了。

//选择器跳转   mess += "选择器跳转：/n------------------------/n";foreach (var stor in cont)    mess+=$"状态转变次数：{stor}/n";//直接控制跳转mess += "/n直接控制状态跳转：/n------------------------/n";cont.transition(s1);cont.transition(s2);cont.transition(s3);

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