Диаграммы состояний. Диаграммы состояний (state machine diagrams) - это известная техно­логия описания поведения системы

Диаграммы состояний (state machine diagrams) - это известная техно­логия описания поведения системы. В том или ином виде диаграммы состояний существуют с 1960 года, и на заре объектно-ориентирован­ного программирования они применялись для представления поведе­ния системы. В объектно-ориентированных подходах вы рисуете диа­грамму состояний единственного класса, чтобы показать поведение одного объекта в течение его жизни.

Всякий раз, когда пишут о конечных автоматах, в качестве примеров неизбежно приводят системы круиз-контроля или торговые автоматы. Поскольку они мне слегка наскучили, я решил использовать контрол­лер секретной панели управления в Готическом замке. В этом замке я хочу так спрятать свои сокровища, чтобы их было трудно найти. Для того чтобы получить доступ к замку сейфа, я должен вытащить из кан­делябра стратегическую свечу, но замок появится, только если дверь закрыта. После появления замка я могу вставить в него ключ и от­крыть сейф. Для дополнительной безопасности я сделал так, чтобы сейф можно было открыть только после извлечения свечи. Если вор не обратит внимания на эту предосторожность, то я спущу с цепи отвра­тительного монстра, который проглотит вора.

На рис. 10.1 показана диаграмма состояний класса контроллера, кото­рый управляет моей необычной системой безопасности. Диаграмма со­стояния начинается с состояния создаваемого объекта контроллера: состояния Wait (Ожидание). На диаграмме это обозначено с помощью начального псевдосостояния (initial pseudostate), которое не является состоянием, но имеет стрелку, указывающую на начальное состояние.

На диаграмме показано, что контроллер может находиться в одном из трех состояний: Wait (Ожидание), Lock (Замок) и Open (Открыт). На диа­грамме также представлены правила, согласно которым контроллер переходит из одного состояния в другое. Эти правила представлены в виде переходов - линий, связывающих состояния.

Переход (transition) означает перемещение из одного состояния в дру­гое. Каждый переход имеет свою метку, которая состоит из трех частей: триггер-идентификатор [защита]/активность (trigger-signature [guard]/acti-vity). Все они не обязательны. Как правило, триггер-идентификатор - это единственное событие, которое может вызвать изменение состояния. Защита, если она указана, представляет собой логическое условие, кото­рое должно быть выполнено, чтобы переход имел место. Активность -это некоторое поведение системы во время перехода. Это может быть любое поведенческое выражение. Полная форма триггера-идентификато­ра может включать несколько событий и параметров. Переход из со­стояния Wait (рис. 10.1) в другое состояние можно прочесть как «В со­стоянии Wait, если свеча удалена, вы видите замок и переходите в со­стояние Lock».

Все три части описания перехода не обязательны. Пропуск активности означает, что в процессе перехода ничего не происходит. Пропуск за­щиты означает, что переход всегда осуществляется, если происходит инициирующее событие. Триггер-идентификатор отсутствует редко, но и так бывает. Это означает, что переход происходит немедленно, что можно наблюдать главным образом в состояниях активности, о чем я расскажу в нужный момент.

Когда в определенном состоянии происходит событие, то из этого со­стояния можно совершить только один переход, например в состоянии Lock (рис. 10.1) защиты должны быть взаимно исключающими. Если событие происходит, а разрешенных переходов нет - например закры­тие сейфа в состоянии Wait или удаление свечи при открытой двери -событие игнорируется.

Конечное состояние (final state) означает, что конечный автомат за­кончил работу, что вызывает удаление объекта контроллера. Так что

для тех, кто имел неосторожность попасть в мою ловушку, сообщаю, что поскольку объект контроллера прекращает свое существование, я вынужден посадить кролика обратно в клетку, вымыть пол и пере­грузить систему.

Помните, что конечные автоматы могут показывать только те объек­ты, которые непосредственно наблюдаются или действуют. Поэтому, хотя вы могли ожидать, что я положу что-нибудь в сейф или что-ни­будь возьму оттуда, когда дверь открыта, я не отметил это на диаграм­ме, поскольку контроллер об этом ничего сообщить не может.

Когда разработчики говорят об объектах, они часто ссылаются на со­стояние объектов, имея в виду комбинацию всех данных, содержа­щихся в полях объектов. Однако состояние на диаграмме конечного автомата является более абстрактным понятием состояния; суть в том, что различные состояния предполагают различные способы реакции на события.