确保变量在任何给定时间仅处于一种状态

Question

假设我们模拟了出租车的运行。每辆车在任何给定时间只能处于 idle, rebalancing, serving 状态之一（仅作为示例，在我的模拟中还有更多）。任何时候，我都必须检查每辆车的状态并采取相应的行动。例如，如果车辆闲置然后接载乘客，则其状态应从 idle 变为 serving。重要的是，在任何给定时间，车辆只能处于这些状态之一，并且其动作集也取决于该状态。

目前，我正在使用一长串 if-else 检查来执行此操作，但感觉非常天真并且很难调试。比如主逻辑先检查一辆车的状态：

    if self.should_move():


        _ = _make_a_decision(t)
        self.update_rebalancing(WARMUP_PHASE)



    if self.is_busy():
        self.keep_serving()

    elif self.is_waiting_to_be_matched():
        # it's sitting somewhere
        self.keep_waiting()




    elif self.rebalancing:  # and not self.busy:
        self.update_rebalancing(WARMUP_PHASE)

然后这些函数中的任何一个都会相应地更新其状态，所有包括这样的语句

    self.idle = False
    self.rebalancing = False
    self.serving = True
    self.time_idled = 0

重复较多，容易出错。

我想知道

有针对这种情况的编程模式
如果 Python 专门具有处理这种情况的功能

Answer 1

这是一个非常宽泛的问题，没有任何正确答案..

但要尝试提供帮助，为什么不使用 class？

class Taxi:
    # One variable to hold an enum of the states.
    self.state = 'idle'

    # function to update the state
    def setState(self, state):
        self.state = state

    # Functions to check the state (could have one to get the state and check later
    def isIdle(self):
        return self.state == 'idle'

然后出租车需要做的任何功能都可以放在 class 中，例如：

    def pickupPassengers():
        if self.state != 'idle':
            return

        self.passengers += 1

然后您创建出租车并通过 class

管理它们

taxi1 = Taxi()
taxi1.getPassengers()

Answer 2

有几种方法可以完成您想要的。如果每次状态更改时都必须手动更改多个变量，这可能会让人感到困惑……只需让一个变量负责状态！如果您仍然希望能够引用 Taxi.idle、Taxi.rebalancing 等，那么您可以创建 @property 方法。当您定义它们时，它们看起来像函数，但被称为属性。

请参阅下面的示例，了解 Taxi class 只有一个状态变量 self._state 并使用 @property 方法来 return 状态。

class Taxi:
    def __init__(self, initial_state = "idle"):
        self._state = initial_state


    @property
    def idle(self):
        return self._state == "idle"

    @property
    def rebalancing(self):
        return self._state == "rebalancing"

    @property
    def serving(self):
        return self._state == "serving"

    def serve(self):
        print("\nChanging state to serving\n")
        self._state = "serving"

T = Taxi() # Initialize taxi

print(f"Taxi is idle: {T.idle}")
print(f"Taxi is rebalancing: {T.rebalancing}")
print(f"Taxi is serving: {T.serving}")

T.serve()

print(f"Taxi is idle: {T.idle}")
print(f"Taxi is rebalancing: {T.rebalancing}")
print(f"Taxi is serving: {T.serving}")```

Output:

Taxi is idle: True
Taxi is rebalancing: False
Taxi is serving: False

Changing state to serving

Taxi is idle: False
Taxi is rebalancing: False
Taxi is serving: True

Answer 3

您的设计问题是您试图使用一系列布尔值来体现离散变量（状态）的单热编码。如果一次只需要一个值，自然的方法是使用单个变量。枚举类型是大多数高级语言用于此的。例如，您可以将 "idle" 编码为 0，将 "rebalancing" 编码为 1，等等

Python 代码看起来像这样：

from enum import Enum, unique, auto    

@unique
class TaxiState(Enum):

    IDLE  = auto()
    REBAL = auto()
    SERVE = auto()


class Taxi():

    def __init__(self):
        self.state = TaxiState.IDLE 

    def is_busy(self):
        return self.state != TaxiState.IDLE

你不用担心编码； auto 处理。您所做的就是使用枚举名称作为值。您可以像设计模型的那个方面一样编写代码。

确保变量在任何给定时间仅处于一种状态

Ensure a variable is only at one state at any given time

python

software-design