一種簡(jiǎn)單有效的面向過(guò)程軟件設計思想

引 言

　　面向狀態(tài)轉換的軟件設計思想屬于面向過(guò)程軟件設計思想的范疇，它完全符合軟件工程模塊化、結構化的設計思想。在面向過(guò)程的軟件設計中，狀態(tài)的轉化與分解對于解決具有復雜過(guò)程的問(wèn)題有著(zhù)很好的效果，并能被用戶(hù)很好地理解和接受，它的基本指導思想為：自頂向下、逐層分解、逐步求精、理清狀態(tài)、分解狀態(tài)。同時(shí)，它也具有很強的實(shí)用性、可讀性、可移植性，并且思路清晰、簡(jiǎn)單易學(xué)、具有一定范圍內的通用性。通?？刹捎肬ML中的狀態(tài)圖來(lái)對其進(jìn)行設計和描述，也可使用有窮自動(dòng)機(DFA)中的狀態(tài)圖來(lái)對其進(jìn)行設計和描述。

1 單過(guò)程對象狀態(tài)轉換圖

　　首先，來(lái)看一個(gè)簡(jiǎn)單的單過(guò)程對象的例子。在洗衣機的工作過(guò)程中，一般要經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)過(guò)程：
　?、俳油娫?，洗衣機按“啟動(dòng)”按鈕后開(kāi)始供水；
　?、诋斔疂M(mǎn)到“水滿(mǎn)傳感器”時(shí)就停止供水；
　?、鬯疂M(mǎn)之后，洗衣機開(kāi)始執行漂洗過(guò)程，正轉5 s，然后倒轉5 s，執行此循環(huán)動(dòng)作10 min；
　?、芷唇Y束之后，出水閥開(kāi)始放水；
　?、莘潘?0 s后結束放水；
　?、揲_(kāi)始脫水操作，脫水持續5 min；
　?、呙撍Y束后發(fā)出“光報警器”報警，叫工作人員來(lái)取衣服；
　?、喟?ldquo;停止”按扭(或10 s報警超時(shí)到)，聲光報警器停止，并結束整個(gè)工作過(guò)程。

　　按照該洗衣機的工作流程，可用有窮自動(dòng)機(DFA)中的狀態(tài)圖來(lái)描述其狀態(tài)轉化過(guò)程，如圖1所示。

　　了解了該洗衣機的狀態(tài)轉化過(guò)程后，根據其狀態(tài)轉化圖就可以很容易地為其進(jìn)行軟件設計，并寫(xiě)出相應的程序實(shí)現代碼。

2 單過(guò)程對象狀態(tài)轉換圖的程序代碼實(shí)現

　　下面就根據該洗衣機工作狀態(tài)轉換圖，對洗衣機工作過(guò)程進(jìn)行軟件設計和編程(使用C語(yǔ)言來(lái)描述)：

　　首先，該狀態(tài)圖只涉及一個(gè)對象，那就是洗衣機，因此只需要定義一個(gè)狀態(tài)變量，用該狀態(tài)變量來(lái)表示洗衣機的狀態(tài)。該變量定義為：

   

　　最后，再定義一個(gè)時(shí)間變量wDelayTime來(lái)表示對洗衣機工作過(guò)程中的時(shí)間控制。至此，通過(guò)洗衣機工作過(guò)程中的狀態(tài)轉換圖，就可以很容易地寫(xiě)出該洗衣機工作過(guò)程的程序實(shí)現代碼(函數StateControl()，其中有些函數的具體實(shí)現代碼沒(méi)有給出，主要目的是要了解該狀態(tài)轉換的設計思想和方法)。

3 多過(guò)程對象狀態(tài)轉換圖

　　再來(lái)看一個(gè)相對比較復雜的問(wèn)題，在程控電話(huà)交換機中，一臺程控電話(huà)交換機可接有上百、上千，甚至上萬(wàn)部電話(huà)機。其中，每一部電話(huà)機對應于程控電話(huà)交換機中的一個(gè)物理及邏輯端口，程控電話(huà)交換機就是通過(guò)對這些物理及邏輯端口的工作狀態(tài)進(jìn)行控制，進(jìn)而實(shí)現對這些電話(huà)機工作狀態(tài)的控制。一部正常工作的電話(huà)機一般具有以下幾種主要狀態(tài)：空閑態(tài)、撥號態(tài)、回鈴音態(tài)、振鈴態(tài)、通話(huà)態(tài)和忙音態(tài)。程控電話(huà)交換機的工作過(guò)程主要就是實(shí)現電話(huà)機在這些狀態(tài)之間的轉換與遷移。

　　由于連接在一臺程控電話(huà)交換機上的所有電話(huà)機都具有上述6個(gè)相同的狀態(tài)轉換過(guò)程，因此，可用一個(gè)狀態(tài)數組來(lái)表示一臺程控電話(huà)交換機上所有電話(huà)機的工作狀態(tài)。圖2為程控電話(huà)交換機中電話(huà)機工作時(shí)的狀態(tài)轉換圖。

4 多過(guò)程對象狀態(tài)轉換圖的程序代碼實(shí)現

　　為在軟件設計及程序代碼上實(shí)現上述程控電話(huà)交換機中電話(huà)機狀態(tài)的轉移，首先需要定義6種工作狀態(tài)(用C語(yǔ)言實(shí)現)：



　　還要注意到，在撥號狀態(tài)，還存在2種子狀態(tài)：聽(tīng)撥號音撥首位號狀態(tài)和聽(tīng)靜音撥非首位號狀態(tài)。

　　也就是說(shuō)，在撥首位號時(shí)是處于聽(tīng)撥號音狀態(tài)的撥號，而在撥非首位號時(shí)則是處于聽(tīng)靜音狀態(tài)的撥號，這兩種狀態(tài)是要進(jìn)行區分的。當然，首位號在程控電話(huà)交換機中還有其他更為重要的作用，這里就不多講了。

　　為此，需為撥號態(tài)再定義2種子狀態(tài)，定義如下：



　　假設該程控電話(huà)交換機最多可接有1 000部電話(huà)機，由于這些電話(huà)機都具有上述6種狀態(tài)，并且都具有相同的狀態(tài)轉移過(guò)程，因此，可用一個(gè)狀態(tài)數組來(lái)表示所有電話(huà)機的狀態(tài)。其定義如下：

　　至此，可寫(xiě)出該程控電話(huà)交換機電話(huà)機狀態(tài)轉移程序代碼(函數PhoneStateControl())，該程序代碼在主程序中100 ms被定時(shí)調用(其具體實(shí)現代碼略——編者注)。

5 結 論

　　以上兩個(gè)例子簡(jiǎn)潔、明了地實(shí)現了各自所要的功能。該狀態(tài)轉換的設計思想具有化繁為簡(jiǎn)的功效，同時(shí)也具有簡(jiǎn)單、易學(xué)、易用等特點(diǎn)。通過(guò)上述兩個(gè)例子的說(shuō)明及描述，相信大家對該狀態(tài)轉換思想有所了解。這種狀態(tài)轉換思想的關(guān)鍵與核心是，要能夠清楚地將問(wèn)題的狀態(tài)抽象并分解出來(lái)，并且對于所有狀態(tài)的分解與描述爭取做到不遺漏、不冗余、層次分明。這樣，就能夠很好地理解并運用這種思想為我們服務(wù)了。