如何用状态机处理多个状态？

Question

我开始实现一个带有状态机的系统。但我怀疑状态机是否是正确的方法。

例如：我有四种状态：

（空闲、通电、断电、工作）

以及其他两个状态：

（生产、测试）

上电和断电在生产和测试状态下的表现确实不同......

如果我确实有更多状态，状态组合就会爆炸......

如何用状态机解决这个问题？

Answer 1

这有点难以回答，因为实际用例非常模糊，但这里有一些可能的技术：

1. 为生产+通电、测试+通电、生产+断电、测试+断电创建单独的状态。根据状态组合的复杂性和数量，这可能会很快爆炸。

优点：简单。

缺点：混乱，扩展性不好，如果某些状态逻辑在实例之间共享，则会涉及一些复制意大利面（因此，不太可维护）

2. 使用分层状态机（HFSM），也就是说，如果您可以在各个状态组之间定义某种分层关系，则特定状态的实现将是它自己的状态机。

因此，在您的示例中，您将拥有一个生产/测试状态机，并且每个状态机都将在内部实现自己的空闲/通电/断电/工作状态机。

如果你仔细想想，这实际上是选项 1 的更简洁的实现。

优点：比选项 1 更具可读性

缺点：假设子状态应该共享一些共同的逻辑，仍然会涉及复制粘贴

3. 有 2 个并行状态机，一个处理生产/测试状态，另一个处理空闲/通电/断电/工作状态，并通过某种黑板或共享内存在机器之间进行通信。

在您的示例中，您的代理或系统将是上述状态机的容器并依次处理它们。生产/测试机器会将一些状态写入共享内存，另一台机器将从该共享内存中读取并相应地分支其状态逻辑。

优点：可以在不同状态之间共享代码

缺点：可以在不同状态之间共享代码...好吧，说实话，强调共享代码并不总是一个好主意非常重要（但这完全是另一个哲学讨论。只要确保您正确评估共享的数量即可代码与唯一代码或路径的数量，这样你就不会得到一个本质上包含 2 个完全独立的代码路径的巨大类

4. 我知道这是理所当然的，但请考虑一下 FSM 是否是在应用程序中表示状态和执行的正确方法。再说一遍，没有足够的背景来深入探讨这一点，这一点本身就是一场哲学辩论 - 但也要对其他解决方案保持开放的态度。

Answer 2

状态机“爆炸”的感觉在传统的“扁平”FSM 中非常典型（事实上，它通常被称为“状态转换爆炸”现象）。补救措施是使用“分层状态机”（HSM）来代替，它专门抵消了传统 FSM 的“爆炸”。基本上，HSM 允许您将具有相似行为的状态组合在一起（在更高级别的超级状态内），从而重用相关状态之间的常见行为。这是一个非常强大的概念，可以带来更加优雅和一致的设计。要了解有关分层状态机的更多信息，可以阅读文章“分层状态机简介”。

Answer 3

事实上，如果状态机上只有 2 个状态，则可以使用变量来实现该目的。因此，您将拥有一个状态机，它将根据变量的值执行不同的工作。

Answer 4

switch(state)
{
case powerup:
    switch(mode)
    {
    case test:
        test_powerup_stuff();
        break;
    case production:
        production_powerup_stuff();
        break;
    default:
        break;
    }
    break;
case powerdown:
    switch(mode)
    {
    case test:
        test_powerdown_stuff();
        break;
    case production:
        production_powerdown_stuff();
        break;
    default:
        break;
    }
    break;
case idle:
    do_idle_stuff();
    break;
case work:
    do_work_stuff();
    break;
default:
    state = powerdown;
    break;
}

Answer 5

另一种选择是生产和测试可以是单台机器的“正交区域”。