jjzjj

Go中的有限状态机FSM的详细介绍

huageyiyangdewo 2023-12-04 原文

1、FSM简介

1.1 有限状态机的定义

有限状态机(Finite State Machine,FSM)是一种数学模型,用于描述系统在不同状态下的行为和转移条件。

状态机有三个组成部分:状态(State)、事件(Event)、动作(Action),事件(转移条件)触发状态的转移和动作的执行。动作的执行不是必须的,可以只转移状态,不指定任何动作。总体而言,状态机是一种用以表示有限个状态以及这些状态之间的转移和动作的执行等行为的数学模型。

状态机可以用公式 State(S) , Event(E) -> Actions (A), State(S’)表示,即在处于状态S的情况下,接收到了事件E,使得状态转移到了S’,同时伴随着动作A的执行。

Event(事件)是指触发状态转换的输入信号或条件。它可以是任何类型的输入,例如传感器数据、用户输入、网络消息等。在编程中,Event通常是一个枚举类型,每个枚举值代表一个特定的事件。

State(状态)是指系统在某一时刻所处的状态,它是系统的一种抽象描述。在有限状态机中,状态是由一组状态变量来描述的,这些状态变量的取值决定了系统的状态。状态可以是离散的,也可以是连续的。在有限状态机中,状态通常用一个圆圈来表示,圆圈内部写上状态的名称。例如,一个简单的有限状态机可以有两个状态:开和关,它们可以用以下方式表示:

Action(动作)是指在状态转移时执行的操作或动作。当有限状态机从一个状态转移到另一个状态时,可以执行一个或多个action来改变系统的状态或执行某些操作。例如,当有限状态机从“待机”状态转移到“运行”状态时,可以执行一个action来启动系统。在实际应用中,action可以是任何有效的代码,例如函数调用、变量赋值、打印输出等。

FSM 通常用于编程中,用于实现状态转移和控制流程。

注意:

在任何时刻,FSM 只能处于一种状态。

1.2 Go中的FSM

通过上面关于有限状态机的定义,我们大概知道了状态机是个什么东西,那么Golang中是怎么实现的呢。不用慌,已经有大佬实现好了,只管用就好了。

安装:

go get github.com/looplab/fsm@v1.0.1

接下来一起看看github.com/looplab/fsm 是如何使用的。

2、github.com/looplab/fsm 如何使用

注意:

不同版本的 fsm 使用方式,可能不太一样,最好是看下 NewFSM 函数的注释,看下具体的细节。 本篇文章以:github.com/looplab/fsm@v1.0.1 为例。

2.1 fsm 基础使用

这里把官方的例子改了下,感觉官方的例子不是很清晰。代码如下:

package main

import (
	"context"
	"fmt"

	"github.com/looplab/fsm"
)

type Door struct {
	Name  string
	FSM *fsm.FSM
}

func NewDoor(name string) *Door {
	d := &Door{
		Name: name,
	}

	d.FSM = fsm.NewFSM(
		"closed",
		fsm.Events{
			{Name: "open", Src: []string{"closed"}, Dst: "open"},
			{Name: "close", Src: []string{"open"}, Dst: "closed"},
		},
		fsm.Callbacks{
			"enter_state": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.enterState(e) },
		},
	)

	return d
}

func (d *Door) enterState(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("The door's name:%s , current state:%s\n", d.Name, e.Dst)
}

func main() {
	door := NewDoor("测试")

	fmt.Printf("fsm current state: %s \n", door.FSM.Current())

	err := door.FSM.Event(context.Background(), "open")
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
	fmt.Printf("fsm current state: %s \n", door.FSM.Current())

	err = door.FSM.Event(context.Background(), "close")
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
	fmt.Printf("fsm current state: %s \n", door.FSM.Current())
}

执行结果:

fsm current state: closed 
The door's name:测试 , current state:open
fsm current state: open 
The door's name:测试 , current state:closed
fsm current state: closed

这里就通过Event改变FSM中的状态。转移公式为:Src,Event -> Dst,d.enterState。大意就是接受到了输入Event,状态机的StateSrc->Dst,并且执行了Action:d.enterState。

2.2 fsm 中 Action 何时执行?

刚开始使用的时候,好奇d.enterState(e)是什么时候调用的,我们一起看看 NewFSM 中的注释就清楚了。

// NewFSM constructs a FSM from events and callbacks.
//
// The events and transitions are specified as a slice of Event structs
// specified as Events. Each Event is mapped to one or more internal
// transitions from Event.Src to Event.Dst.
// Callbacks are added as a map specified as Callbacks where the key is parsed
// as the callback event as follows, and called in the same order:
//
// 1. before_<EVENT> - called before event named <EVENT>
//
// 2. before_event - called before all events
//
// 3. leave_<OLD_STATE> - called before leaving <OLD_STATE>
//
// 4. leave_state - called before leaving all states
//
// 5. enter_<NEW_STATE> - called after entering <NEW_STATE>
//
// 6. enter_state - called after entering all states
//
// 7. after_<EVENT> - called after event named <EVENT>
//
// 8. after_event - called after all events
//
// There are also two short form versions for the most commonly used callbacks.
// They are simply the name of the event or state:
//
// 1. <NEW_STATE> - called after entering <NEW_STATE>
//
// 2. <EVENT> - called after event named <EVENT>
//
// If both a shorthand version and a full version is specified it is undefined
// which version of the callback will end up in the internal map. This is due
// to the pseudo random nature of Go maps. No checking for multiple keys is
// currently performed.

从上面我们知道了,d.enterState(e) 是在called after entering all states 时执行的。

2.2.1 完整版书写的Callbacks执行顺序

从上面的注释能知道完整版书写的Callbacks的执行顺序如下:

2.2.2 简写版的Callbacks执行顺序

2.2.3 注意事项

虽然Callbacks的写法有两种,但是不能同时使用完整版和简写版,否则最终使用那个版本是不确定的。

2.3 较为完整的例子

package main

import (
	"context"
	"fmt"

	"github.com/looplab/fsm"
)

type Door struct {
	Name  string
	FSM *fsm.FSM
}

func NewDoor(name string) *Door {
	d := &Door{
		Name: name,
	}

	d.FSM = fsm.NewFSM(
		"closed",
		fsm.Events{
			{Name: "open", Src: []string{"closed"}, Dst: "open"},
			{Name: "close", Src: []string{"open"}, Dst: "closed"},
		},
		fsm.Callbacks{
			"before_open": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.beforeOpen(e) },
			"before_event": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.beforeEvent(e) },
			"leave_closed": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.leaveClosed(e) },
			"leave_state": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.leaveState(e) },
			"enter_open": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.enterOpen(e) },
			"enter_state": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.enterState(e) },
			"after_open": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.afterOpen(e) },
			"after_event": func(_ context.Context, e *fsm.Event) { d.afterEvent(e) },
		},
	)

	return d
}

func (d *Door) beforeOpen(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("beforeOpen, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}

func (d *Door) beforeEvent(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("beforeEvent, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}

func (d *Door) leaveClosed(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("leaveClosed, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}

func (d *Door) leaveState(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("leaveState, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}


func (d *Door) enterOpen(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("enterOpen, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}


func (d *Door) enterState(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("enterState, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}


func (d *Door) afterOpen(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("afterOpen, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}

func (d *Door) afterEvent(e *fsm.Event) {
	fmt.Printf("afterEvent, current state:%s, Dst:%s \n", d.FSM.Current(), e.Dst)
}



func main() {
	door := NewDoor("测试")

	fmt.Printf("fsm current state: %s \n", door.FSM.Current())

	err := door.FSM.Event(context.Background(), "open")
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
	fmt.Printf("fsm current state: %s \n", door.FSM.Current())

	err = door.FSM.Event(context.Background(), "close")
	if err != nil {
		fmt.Println(err)
	}
	fmt.Printf("fsm current state: %s \n", door.FSM.Current())
}

执行结果:大家重点看current state何时发生的变化。

fsm current state: closed 
beforeOpen, current state:closed, Dst:open 
beforeEvent, current state:closed, Dst:open 
leaveClosed, current state:closed, Dst:open 
leaveState, current state:closed, Dst:open 
enterOpen, current state:open, Dst:open 
enterState, current state:open, Dst:open 
afterOpen, current state:open, Dst:open 
afterEvent, current state:open, Dst:open 
fsm current state: open 
beforeEvent, current state:open, Dst:closed 
leaveState, current state:open, Dst:closed 
enterState, current state:closed, Dst:closed 
afterEvent, current state:closed, Dst:closed 
fsm current state: closed 

参考资料:

looplab/fsm 源码阅读

有限状态机FSM

深入浅出理解有限状态机

[有限状态机](

有关Go中的有限状态机FSM的详细介绍的更多相关文章

  1. ruby - 如何从 ruby​​ 中的字符串运行任意对象方法? - 2

    总的来说,我对ruby​​还比较陌生,我正在为我正在创建的对象编写一些rspec测试用例。许多测试用例都非常基础,我只是想确保正确填充和返回值。我想知道是否有办法使用循环结构来执行此操作。不必为我要测试的每个方法都设置一个assertEquals。例如:describeitem,"TestingtheItem"doit"willhaveanullvaluetostart"doitem=Item.new#HereIcoulddotheitem.name.shouldbe_nil#thenIcoulddoitem.category.shouldbe_nilendend但我想要一些方法来使用

  2. ruby - 其他文件中的 Rake 任务 - 2

    我试图在一个项目中使用rake,如果我把所有东西都放到Rakefile中,它会很大并且很难读取/找到东西,所以我试着将每个命名空间放在lib/rake中它自己的文件中,我添加了这个到我的rake文件的顶部:Dir['#{File.dirname(__FILE__)}/lib/rake/*.rake'].map{|f|requiref}它加载文件没问题,但没有任务。我现在只有一个.rake文件作为测试,名为“servers.rake”,它看起来像这样:namespace:serverdotask:testdoputs"test"endend所以当我运行rakeserver:testid时

  3. ruby-on-rails - Ruby net/ldap 模块中的内存泄漏 - 2

    作为我的Rails应用程序的一部分,我编写了一个小导入程序,它从我们的LDAP系统中吸取数据并将其塞入一个用户表中。不幸的是,与LDAP相关的代码在遍历我们的32K用户时泄漏了大量内存,我一直无法弄清楚如何解决这个问题。这个问题似乎在某种程度上与LDAP库有关,因为当我删除对LDAP内容的调用时,内存使用情况会很好地稳定下来。此外,不断增加的对象是Net::BER::BerIdentifiedString和Net::BER::BerIdentifiedArray,它们都是LDAP库的一部分。当我运行导入时,内存使用量最终达到超过1GB的峰值。如果问题存在,我需要找到一些方法来更正我的代

  4. ruby-on-rails - Rails 3 中的多个路由文件 - 2

    Rails2.3可以选择随时使用RouteSet#add_configuration_file添加更多路由。是否可以在Rails3项目中做同样的事情? 最佳答案 在config/application.rb中:config.paths.config.routes在Rails3.2(也可能是Rails3.1)中,使用:config.paths["config/routes"] 关于ruby-on-rails-Rails3中的多个路由文件,我们在StackOverflow上找到一个类似的问题

  5. ruby-on-rails - Rails - 一个 View 中的多个模型 - 2

    我需要从一个View访问多个模型。以前,我的links_controller仅用于提供以不同方式排序的链接资源。现在我想包括一个部分(我假设)显示按分数排序的顶级用户(@users=User.all.sort_by(&:score))我知道我可以将此代码插入每个链接操作并从View访问它,但这似乎不是“ruby方式”,我将需要在不久的将来访问更多模型。这可能会变得很脏,是否有针对这种情况的任何技术?注意事项:我认为我的应用程序正朝着单一格式和动态页面内容的方向发展,本质上是一个典型的网络应用程序。我知道before_filter但考虑到我希望应用程序进入的方向,这似乎很麻烦。最终从任何

  6. ruby-on-rails - Rails 3.2.1 中 ActionMailer 中的未定义方法 'default_content_type=' - 2

    我在我的项目中添加了一个系统来重置用户密码并通过电子邮件将密码发送给他,以防他忘记密码。昨天它运行良好(当我实现它时)。当我今天尝试启动服务器时,出现以下错误。=>BootingWEBrick=>Rails3.2.1applicationstartingindevelopmentonhttp://0.0.0.0:3000=>Callwith-dtodetach=>Ctrl-CtoshutdownserverExiting/Users/vinayshenoy/.rvm/gems/ruby-1.9.3-p0/gems/actionmailer-3.2.1/lib/action_mailer

  7. ruby-on-rails - Rails 应用程序中的 Rails : How are you using application_controller. rb 是新手吗? - 2

    刚入门rails,开始慢慢理解。有人可以解释或给我一些关于在application_controller中编码的好处或时间和原因的想法吗?有哪些用例。您如何为Rails应用程序使用应用程序Controller?我不想在那里放太多代码,因为据我了解,每个请求都会调用此Controller。这是真的? 最佳答案 ApplicationController实际上是您应用程序中的每个其他Controller都将从中继承的类(尽管这不是强制性的)。我同意不要用太多代码弄乱它并保持干净整洁的态度,尽管在某些情况下ApplicationContr

  8. ruby-on-rails - form_for 中不在模型中的自定义字段 - 2

    我想向我的Controller传递一个参数,它是一个简单的复选框,但我不知道如何在模型的form_for中引入它,这是我的观点:{:id=>'go_finance'}do|f|%>Transferirde:para:Entrada:"input",:placeholder=>"Quantofoiganho?"%>Saída:"output",:placeholder=>"Quantofoigasto?"%>Nota:我想做一个额外的复选框,但我该怎么做,模型中没有一个对象,而是一个要检查的对象,以便在Controller中创建一个ifelse,如果没有检查,请帮助我,非常感谢,谢谢

  9. ruby - rspec 需要 .rspec 文件中的 spec_helper - 2

    我注意到像bundler这样的项目在每个specfile中执行requirespec_helper我还注意到rspec使用选项--require,它允许您在引导rspec时要求一个文件。您还可以将其添加到.rspec文件中,因此只要您运行不带参数的rspec就会添加它。使用上述方法有什么缺点可以解释为什么像bundler这样的项目选择在每个规范文件中都需要spec_helper吗? 最佳答案 我不在Bundler上工作,所以我不能直接谈论他们的做法。并非所有项目都checkin.rspec文件。原因是这个文件,通常按照当前的惯例,只

  10. ruby-on-rails - active_admin 目录中的常量警告重新声明 - 2

    我正在使用active_admin,我在Rails3应用程序的应用程序中有一个目录管理,其中包含模型和页面的声明。时不时地我也有一个类,当那个类有一个常量时,就像这样:classFooBAR="bar"end然后,我在每个必须在我的Rails应用程序中重新加载一些代码的请求中收到此警告:/Users/pupeno/helloworld/app/admin/billing.rb:12:warning:alreadyinitializedconstantBAR知道发生了什么以及如何避免这些警告吗? 最佳答案 在纯Ruby中:classA

随机推荐