更新:

再次感谢你的例子,它们对我很有帮助,我并不是说 夺走他们的一切。

Aren't the currently given examples, as far as I understand them & state-machines, only half of what we usually understand by a state-machine? In the sense that the examples do change state but that's only represented by changing the value of a variable (and allowing different value- changes in different states), while usually, a state machine should also change its behavior, and behavior not (only) in the sense of allowing different value changes for a variable depending on the state, but in the sense of allowing different methods to be executed for different states.

还是我对状态机及其常用用法有误解?


最初的问题:

我发现了关于c#中的状态机和迭代器块的讨论,以及用于创建状态机和c#的工具,所以我发现了很多抽象的东西,但作为一个新手,所有这些都有点令人困惑。

因此,如果有人能提供一个c#源代码-示例,实现一个简单的状态机,可能只有3,4个状态,那就太好了,只是为了了解它的要点。


当前回答

关于stateppattern。这符合你的需要吗?

我认为这与上下文有关,但值得一试。

http://en.wikipedia.org/wiki/State_pattern

这让你的状态决定去哪里,而不是“对象”类。

布鲁诺

其他回答

这里有些无耻的自我宣传,但在不久前,我创建了一个名为YieldMachine的库,它允许以非常干净和简单的方式描述一个有限复杂性的状态机。例如,考虑一盏灯:

注意,这个状态机有2个触发器和3个状态。在YieldMachine代码中,我们为所有与状态相关的行为编写了一个方法,在这个方法中,我们对每个状态都使用goto,这是一种可怕的暴行。触发器变成Action类型的属性或字段,用一个称为trigger的属性进行修饰。我在下面注释了第一个状态及其转换的代码;接下来的状态遵循相同的模式。

public class Lamp : StateMachine
{
    // Triggers (or events, or actions, whatever) that our
    // state machine understands.
    [Trigger]
    public readonly Action PressSwitch;

    [Trigger]
    public readonly Action GotError;

    // Actual state machine logic
    protected override IEnumerable WalkStates()
    {
    off:                                       
        Console.WriteLine("off.");
        yield return null;

        if (Trigger == PressSwitch) goto on;
        InvalidTrigger();

    on:
        Console.WriteLine("*shiiine!*");
        yield return null;

        if (Trigger == GotError) goto error;
        if (Trigger == PressSwitch) goto off;
        InvalidTrigger();

    error:
        Console.WriteLine("-err-");
        yield return null;

        if (Trigger == PressSwitch) goto off;
        InvalidTrigger();
    }
}

又短又好,嗯!

这个状态机通过发送触发器来控制:

var sm = new Lamp();
sm.PressSwitch(); //go on
sm.PressSwitch(); //go off

sm.PressSwitch(); //go on
sm.GotError();    //get error
sm.PressSwitch(); //go off

为了澄清,我在第一个状态中添加了一些注释,以帮助您理解如何使用它。

    protected override IEnumerable WalkStates()
    {
    off:                                       // Each goto label is a state

        Console.WriteLine("off.");             // State entry actions

        yield return null;                     // This means "Wait until a 
                                               // trigger is called"

                                               // Ah, we got triggered! 
                                               //   perform state exit actions 
                                               //   (none, in this case)

        if (Trigger == PressSwitch) goto on;   // Transitions go here: 
                                               // depending on the trigger 
                                               // that was called, go to
                                               // the right state

        InvalidTrigger();                      // Throw exception on 
                                               // invalid trigger

        ...

这是因为c#编译器实际上在内部为每个使用yield return的方法创建了一个状态机。这个构造通常用于惰性地创建数据序列,但在这种情况下,我们实际上对返回的序列并不感兴趣(反正都是null),而是对在底层创建的状态行为感兴趣。

StateMachine基类对构造进行一些反射,将代码分配给每个[Trigger]操作,该操作设置Trigger成员并向前移动状态机。

但是你不需要真正理解它的内部原理就能使用它。

您可以编写一个迭代器块,使您能够以编排的方式执行代码块。代码块是如何分解的并不一定要对应于任何东西,这只是你想要如何编码它。例如:

IEnumerable<int> CountToTen()
{
    System.Console.WriteLine("1");
    yield return 0;
    System.Console.WriteLine("2");
    System.Console.WriteLine("3");
    System.Console.WriteLine("4");
    yield return 0;
    System.Console.WriteLine("5");
    System.Console.WriteLine("6");
    System.Console.WriteLine("7");
    yield return 0;
    System.Console.WriteLine("8");
    yield return 0;
    System.Console.WriteLine("9");
    System.Console.WriteLine("10");
}

在本例中,当调用CountToTen时,还没有实际执行任何东西。您得到的实际上是一个状态机生成器,您可以为它创建一个状态机的新实例。可以通过调用GetEnumerator()来实现。生成的IEnumerator实际上是一个状态机,您可以通过调用MoveNext(…)来驱动它。

因此,在本例中,第一次调用MoveNext(…)时,您将看到“1”写入控制台,下一次调用MoveNext(…)时,您将看到2、3、4,然后是5、6、7、8,然后是9、10。正如您所看到的,这是一种编排事情应该如何发生的有用机制。

今天我将深入学习状态设计模式。 我做了并测试了ThreadState,它等于c#中的线程(+/-),如图所示

你可以很容易地添加新的状态,配置从一个状态移动到另一个状态是非常容易的,因为它封装在状态实现中

实现和使用at:实现。net ThreadState by State设计模式

我还没有尝试过在c#中实现FSM,但这些听起来(或看起来)与我过去在C或ASM等低级语言中处理FSM的方式非常复杂。

我相信我所知道的方法被称为“迭代循环”。在其中,你实际上有一个“while”循环,它周期性地根据事件(中断)退出,然后再次返回到主循环。

在中断处理程序中,您将传递一个CurrentState并返回一个NextState,然后在主循环中覆盖CurrentState变量。你可以无限地这样做,直到程序关闭(或微控制器复位)。

在我看来,与FSM的实现方式相比,我看到的其他答案都显得非常复杂;它的美丽在于它的简单性,FSM可以非常复杂,有很多很多的状态和过渡,但它们允许复杂的过程很容易被分解和消化。

我知道我的回答不应该包含另一个问题,但我不得不问:为什么这些其他提出的解决方案看起来如此复杂? 它们似乎类似于用一个巨大的大锤敲一个小钉子。

我用朱莉叶的代码做了这个通用状态机。这对我来说非常有效。

以下是好处:

你可以用两个枚举TState和TCommand在代码中创建新的状态机, 增加了struct TransitionResult<TState>以更好地控制[Try]GetNext()方法的输出结果 只通过AddTransition(TState, TCommand, TState)暴露嵌套类StateTransition,使其更容易使用

代码:

public class StateMachine<TState, TCommand>
    where TState : struct, IConvertible, IComparable
    where TCommand : struct, IConvertible, IComparable
{
    protected class StateTransition<TS, TC>
        where TS : struct, IConvertible, IComparable
        where TC : struct, IConvertible, IComparable
    {
        readonly TS CurrentState;
        readonly TC Command;

        public StateTransition(TS currentState, TC command)
        {
            if (!typeof(TS).IsEnum || !typeof(TC).IsEnum)
            {
                throw new ArgumentException("TS,TC must be an enumerated type");
            }

            CurrentState = currentState;
            Command = command;
        }

        public override int GetHashCode()
        {
            return 17 + 31 * CurrentState.GetHashCode() + 31 * Command.GetHashCode();
        }

        public override bool Equals(object obj)
        {
            StateTransition<TS, TC> other = obj as StateTransition<TS, TC>;
            return other != null
                && this.CurrentState.CompareTo(other.CurrentState) == 0
                && this.Command.CompareTo(other.Command) == 0;
        }
    }

    private Dictionary<StateTransition<TState, TCommand>, TState> transitions;
    public TState CurrentState { get; private set; }

    protected StateMachine(TState initialState)
    {
        if (!typeof(TState).IsEnum || !typeof(TCommand).IsEnum)
        {
            throw new ArgumentException("TState,TCommand must be an enumerated type");
        }

        CurrentState = initialState;
        transitions = new Dictionary<StateTransition<TState, TCommand>, TState>();
    }

    /// <summary>
    /// Defines a new transition inside this state machine
    /// </summary>
    /// <param name="start">source state</param>
    /// <param name="command">transition condition</param>
    /// <param name="end">destination state</param>
    protected void AddTransition(TState start, TCommand command, TState end)
    {
        transitions.Add(new StateTransition<TState, TCommand>(start, command), end);
    }

    public TransitionResult<TState> TryGetNext(TCommand command)
    {
        StateTransition<TState, TCommand> transition = new StateTransition<TState, TCommand>(CurrentState, command);
        TState nextState;
        if (transitions.TryGetValue(transition, out nextState))
            return new TransitionResult<TState>(nextState, true);
        else
            return new TransitionResult<TState>(CurrentState, false);
    }

    public TransitionResult<TState> MoveNext(TCommand command)
    {
        var result = TryGetNext(command);
        if(result.IsValid)
        {
            //changes state
            CurrentState = result.NewState;
        }
        return result;
    }
}

这是TryGetNext方法的返回类型:

public struct TransitionResult<TState>
{
    public TransitionResult(TState newState, bool isValid)
    {
        NewState = newState;
        IsValid = isValid;
    }
    public TState NewState;
    public bool IsValid;
}

使用方法:

这是你如何从泛型类创建一个OnlineDiscountStateMachine:

为其状态定义一个enum OnlineDiscountState,为其命令定义一个enum OnlineDiscountCommand。

使用这两个枚举定义从泛型类派生的类OnlineDiscountStateMachine

从base(OnlineDiscountState. initialstate)派生构造函数,以便初始状态被设置为OnlineDiscountState。InitialState

根据需要多次使用AddTransition

public class OnlineDiscountStateMachine : StateMachine<OnlineDiscountState, OnlineDiscountCommand>
{
    public OnlineDiscountStateMachine() : base(OnlineDiscountState.Disconnected)
    {
        AddTransition(OnlineDiscountState.Disconnected, OnlineDiscountCommand.Connect, OnlineDiscountState.Connected);
        AddTransition(OnlineDiscountState.Disconnected, OnlineDiscountCommand.Connect, OnlineDiscountState.Error_AuthenticationError);
        AddTransition(OnlineDiscountState.Connected, OnlineDiscountCommand.Submit, OnlineDiscountState.WaitingForResponse);
        AddTransition(OnlineDiscountState.WaitingForResponse, OnlineDiscountCommand.DataReceived, OnlineDiscountState.Disconnected);
    }
}

使用派生状态机

    odsm = new OnlineDiscountStateMachine();
    public void Connect()
    {
        var result = odsm.TryGetNext(OnlineDiscountCommand.Connect);

        //is result valid?
        if (!result.IsValid)
            //if this happens you need to add transitions to the state machine
            //in this case result.NewState is the same as before
            Console.WriteLine("cannot navigate from this state using OnlineDiscountCommand.Connect");

        //the transition was successfull
        //show messages for new states
        else if(result.NewState == OnlineDiscountState.Error_AuthenticationError)
            Console.WriteLine("invalid user/pass");
        else if(result.NewState == OnlineDiscountState.Connected)
            Console.WriteLine("Connected");
        else
            Console.WriteLine("not implemented transition result for " + result.NewState);
    }