如何用状态机处理多个状态？

Question

我开始用状态机实现一个系统。但是我到了一个地步，我怀疑状态机是正确的方法。

例如：我有四种状态：

（空闲、通电、断电、工作）

和其他两个州：

（生产、测试）

powerup 和 powerdown 在生产和测试状态下确实表现不同......

如果我有更多的状态，状态的组合就会爆炸......

如何用状态机解决这个问题？

Answer 1

一个状态机可以与另一个状态机共享信号。因此，指示 prod 或 dev 的状态机可以向另一个状态机发送信号。

事实上，如果状态机上只有 2 个状态，则可以为此目的使用一个变量。因此，您将拥有一个状态机，该状态机将根据变量的值执行不同的工作。

Answer 2

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巧：

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：直接。

缺点：混乱，不能很好地扩展，如果一些状态逻辑在实例之间共享，将会涉及一些复制面食（因此，不太容易维护）

使用层次状态机 (HFSM)，也就是说，如果您可以在各个状态组之间定义某种层次关系，则特定状态的实现将是一个独立的状态机。

所以在你的例子中，你会有一个 Production/Test 状态机，每个状态机都会在内部实现它自己的 Idle/Powerup/Powerdown/Work 状态机。

如果您仔细考虑一下，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公共登录，仍然会涉及复制粘贴

有 2 个并行状态机，一个处理 Production/Test 状态，一个处理 Idle/Powerup/Powerdown/Work 状态，使用某种黑板或共享内存在机器之间进行通信。

在您的示例中，您的代理或系统将作为上述状态机的容器并依次处理它们。 Production/Test 机器会将一些状态写入共享内存，另一台机器将从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，说真的，强调共享代码并不总是一个好主意是非常重要的（但这是另一个哲学讨论。只是让确保您正确评估了共享代码的数量与唯一代码或路径的数量，这样您就不会得到一个巨大的 class，它实际上包含 2 个完全独立的代码路径

我知道这是理所当然的，但请考虑 FSM 是否是在您的应用程序中表示状态和执行的正确方法。同样，没有足够的上下文来深入研究这一点，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 3

我会将 'production' 和 'test' 归类为模式，而不是状态。它仍然会有些混乱，但在我看来，区别很重要。

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 4

难道你需要同一个状态机模型的两个实例？一个用于生产，一个用于测试？

另一种方法是生产和测试可以是一台机器的正交区域。

Answer 5

感觉你的状态机"explodes"在传统的"flat" FSM中很典型（其实就是一般人说的"state-transition explosion"现象）。补救措施是改用 分层状态机 (HSM)，它专门抵消了传统 FSM 的 "explosion"。基本上，HSM 允许您将具有相似行为的状态组合在一起（在更高级别的超状态中），从而重用相关状态之间的共同行为。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，您可以阅读文章 "Introduction to Hierarchical State Machines"。

如何用状态机处理多个状态？

How to handle multiple states with a state machine?

state-machine