JavaScript 有限狀態(tài)機(jī)

概述

有限狀態(tài)機(jī)（Finite-state machine）是一個非常有用的模型，可以模擬世界上大部分事物。

簡單說，它有三個特征：

• 狀態(tài)總數(shù)（state）是有限的。
• 任一時刻，只處在一種狀態(tài)之中。
• 某種條件下，會從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變（transition）到另一種狀態(tài)。

它對JavaScript的意義在于，很多對象可以寫成有限狀態(tài)機(jī)。

舉例來說，網(wǎng)頁上有一個菜單元素。鼠標(biāo)點(diǎn)擊，菜單顯示；鼠標(biāo)再次點(diǎn)擊，菜單隱藏。如果使用有限狀態(tài)機(jī)描述，就是這個菜單只有兩種狀態(tài)（顯示和隱藏），鼠標(biāo)會引發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)變。

代碼可以寫成下面這樣：

var menu = {

　　// 當(dāng)前狀態(tài)
　　currentState: 'hide',

　　// 綁定事件
　　initialize: function() {
　　　　var self = this;
　　　　self.on("click", self.transition);
　　},

　　// 狀態(tài)轉(zhuǎn)換
　　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，有限狀態(tài)機(jī)的寫法，邏輯清晰，表達(dá)力強(qiáng)，有利于封裝事件。一個對象的狀態(tài)越多、發(fā)生的事件越多，就越適合采用有限狀態(tài)機(jī)的寫法。

另外，JavaScript語言是一種異步操作特別多的語言，常用的解決方法是指定回調(diào)函數(shù)，但這樣會造成代碼結(jié)構(gòu)混亂、難以測試和除錯等問題。有限狀態(tài)機(jī)提供了更好的辦法：把異步操作與對象的狀態(tài)改變掛鉤，當(dāng)異步操作結(jié)束的時候，發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)改變，由此再觸發(fā)其他操作。這要比回調(diào)函數(shù)、事件監(jiān)聽、發(fā)布/訂閱等解決方案，在邏輯上更合理，更易于降低代碼的復(fù)雜度。

Javascript Finite State Machine函數(shù)庫

下面介紹一個有限狀態(tài)機(jī)的函數(shù)庫Javascript Finite State Machine。這個庫非常好懂，可以幫助我們加深理解，而且功能一點(diǎn)都不弱。

該庫提供一個全局對象StateMachine，使用該對象的create方法，可以生成有限狀態(tài)機(jī)的實(shí)例。

var fsm = StateMachine.create();

生成的時候，需要提供一個參數(shù)對象，用來描述實(shí)例的性質(zhì)。比如，交通信號燈（紅綠燈）可以這樣描述：

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' }
　　]

});

交通信號燈的初始狀態(tài)（initial）為green，events屬性是觸發(fā)狀態(tài)改變的各種事件，比如warn事件使得green狀態(tài)變成yellow狀態(tài)，stop事件使得yellow狀態(tài)變成red狀態(tài)等等。

生成實(shí)例以后，就可以隨時查詢當(dāng)前狀態(tài)。

• fsm.current ：返回當(dāng)前狀態(tài)。
• fsm.is(s) ：返回一個布爾值，表示狀態(tài)s是否為當(dāng)前狀態(tài)。
• fsm.can(e) ：返回一個布爾值，表示事件e是否能在當(dāng)前狀態(tài)觸發(fā)。
• fsm.cannot(e) ：返回一個布爾值，表示事件e是否不能在當(dāng)前狀態(tài)觸發(fā)。

Javascript Finite State Machine允許為每個事件指定兩個回調(diào)函數(shù)，以warn事件為例：

• onbeforewarn：在warn事件發(fā)生之前觸發(fā)。
• onafterwarn（可簡寫成onwarn） ：在warn事件發(fā)生之后觸發(fā)。

同時，它也允許為每個狀態(tài)指定兩個回調(diào)函數(shù)，以green狀態(tài)為例：

• onleavegreen ：在離開green狀態(tài)時觸發(fā)。
• onentergreen（可簡寫成ongreen） ：在進(jìn)入green狀態(tài)時觸發(fā)。

假定warn事件使得狀態(tài)從green變?yōu)閥ellow，上面四類回調(diào)函數(shù)的發(fā)生順序如下：onbeforewarn → onleavegreen → onenteryellow → onafterwarn。

除了為每個事件和狀態(tài)單獨(dú)指定回調(diào)函數(shù)，還可以為所有的事件和狀態(tài)指定通用的回調(diào)函數(shù)。

• onbeforeevent ：任一事件發(fā)生之前觸發(fā)。
• onleavestate ：離開任一狀態(tài)時觸發(fā)。
• onenterstate ：進(jìn)入任一狀態(tài)時觸發(fā)。
• onafterevent ：任一事件結(jié)束后觸發(fā)。

如果事件的回調(diào)函數(shù)里面有異步操作（比如與服務(wù)器進(jìn)行Ajax通信），這時我們可能希望等到異步操作結(jié)束，再發(fā)生狀態(tài)改變。這就要用到transition方法。

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

上面代碼的回調(diào)函數(shù)里面，有一個異步操作（light.fadeOut）。如果不希望狀態(tài)立即改變，就要讓回調(diào)函數(shù)返回StateMachine.ASYNC，表示狀態(tài)暫時不改變；等到異步操作結(jié)束，再調(diào)用transition方法，使得狀態(tài)發(fā)生改變。

Javascript Finite State Machine還允許指定錯誤處理函數(shù)，當(dāng)發(fā)生了當(dāng)前狀態(tài)不可能發(fā)生的事件時自動觸發(fā)。

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

比如，當(dāng)前狀態(tài)是green，理論上這時只可能發(fā)生warn事件。要是這時發(fā)生了stop事件，就會觸發(fā)上面的錯誤處理函數(shù)。

Javascript Finite State Machine的基本用法就是上面這些，更詳細(xì)的介紹可以參見它的主頁。

參考鏈接

• Jim Cowart, Five Patterns to Help You Tame Asynchronous JavaScript