Python state-дизайн машины

в апреле 2009 года в журнале Python я написал статью о внедрении состояния DSL в Python, используя pyparsing и imputil. Этот код позволит вам написать модуль trafficLight.pystate:

# trafficLight.pystate

# define state machine
statemachine TrafficLight:
    Red -> Green
    Green -> Yellow
    Yellow -> Red

# define some class level constants
Red.carsCanGo = False
Yellow.carsCanGo = True
Green.carsCanGo = True

Red.delay = wait(20)
Yellow.delay = wait(3)
Green.delay = wait(15)

и компилятор DSL создаст все необходимые классы TrafficLight, Red, Yellow и Green и правильные методы перехода состояния. Код может вызывать эти классы, используя что-то вроде этого:

import statemachine
import trafficLight

tl = trafficLight.Red()
for i in range(6):
    print tl, "GO" if tl.carsCanGo else "STOP"
    tl.delay()
    tl = tl.next_state()

(к сожалению, imputil был упал в Python 3.)

здесь этот шаблон для использования декораторов для реализации государственных машин. Из описания на странице:

декораторы используются для указания, какие методы обработчики событий для класса.

на странице также есть пример кода (он довольно длинный, поэтому я не буду вставлять его здесь).

Я также не был доволен текущими параметрами state_machines, поэтому я написал state_machine библиотека.

Вы можете установить его с помощью pip install state_machine и используйте его так:

@acts_as_state_machine
class Person():
    name = 'Billy'

    sleeping = State(initial=True)
    running = State()
    cleaning = State()

    run = Event(from_states=sleeping, to_state=running)
    cleanup = Event(from_states=running, to_state=cleaning)
    sleep = Event(from_states=(running, cleaning), to_state=sleeping)

    @before('sleep')
    def do_one_thing(self):
        print "{} is sleepy".format(self.name)

    @before('sleep')
    def do_another_thing(self):
        print "{} is REALLY sleepy".format(self.name)

    @after('sleep')
    def snore(self):
        print "Zzzzzzzzzzzz"

    @after('sleep')
    def big_snore(self):
        print "Zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz"

person = Person()
print person.current_state == person.sleeping       # True
print person.is_sleeping                            # True
print person.is_running                             # False
person.run()
print person.is_running                             # True
person.sleep()

# Billy is sleepy
# Billy is REALLY sleepy
# Zzzzzzzzzzzz
# Zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

print person.is_sleeping                            # True

Я думаю, что ответ С. Лотта-гораздо лучший способ реализовать государственную машину, но если вы все еще хотите продолжить свой подход, используя (state,event) как ключ для вашего dict лучше. Изменение кода:

class HandlerFsm(object):

  _fsm = {
    ("state_a","event"): "next_state",
    #...
  }

Это, наверное, зависит от того, насколько сложна ваша государственная машина. Для простых машин состояний дикт диктов (ключей событий к ключам состояний для DFAs или ключей событий к спискам/наборам/кортежам ключей состояний для NFAs), вероятно, будет самой простой вещью для записи и понимания.

для более сложных государственных машин я слышал хорошие вещи о SMC, который может компилировать описания машины декларативного состояния в код на самых разных языках, включая Python.

следующий код является очень простым решением. Единственная интересная часть:

   def next_state(self,cls):
      self.__class__ = cls

вся логика для каждого государства содержится в отдельном классе. "Состояние" изменяется путем замены "__класс__' запущенного экземпляра.

#!/usr/bin/env python

class State(object):
   call = 0 # shared state variable
   def next_state(self,cls):
      print '-> %s' % (cls.__name__,),
      self.__class__ = cls

   def show_state(self,i):
      print '%2d:%2d:%s' % (self.call,i,self.__class__.__name__),

class State1(State):
   __call = 0  # state variable
   def __call__(self,ok):
      self.show_state(self.__call)
      self.call += 1
      self.__call += 1
      # transition
      if ok: self.next_state(State2)
      print '' # force new line

class State2(State):
   __call = 0
   def __call__(self,ok):
      self.show_state(self.__call)
      self.call += 1
      self.__call += 1
      # transition
      if ok: self.next_state(State3)
      else: self.next_state(State1)
      print '' # force new line

class State3(State):
   __call = 0
   def __call__(self,ok):
      self.show_state(self.__call)
      self.call += 1
      self.__call += 1
      # transition
      if not ok: self.next_state(State2)
      print '' # force new line

if __name__ == '__main__':
   sm = State1()
   for v in [1,1,1,0,0,0,1,1,0,1,1,0,0,1,0,0,1,0,0]:
      sm(v)
   print '---------'
   print vars(sm

результат:

 0: 0:State1 -> State2 
 1: 0:State2 -> State3 
 2: 0:State3 
 3: 1:State3 -> State2 
 4: 1:State2 -> State1 
 5: 1:State1 
 6: 2:State1 -> State2 
 7: 2:State2 -> State3 
 8: 2:State3 -> State2 
 9: 3:State2 -> State3 
10: 3:State3 
11: 4:State3 -> State2 
12: 4:State2 -> State1 
13: 3:State1 -> State2 
14: 5:State2 -> State1 
15: 4:State1 
16: 5:State1 -> State2 
17: 6:State2 -> State1 
18: 6:State1 
---------
{'_State1__call': 7, 'call': 19, '_State3__call': 5, '_State2__call': 7}

Я бы определенно не рекомендовал реализовывать такой хорошо известный шаблон самостоятельно. Просто перейдите к реализации с открытым исходным кодом, например переход и оберните вокруг него другой класс, если вам нужны пользовательские функции. В этот пост Я объясняю, почему я предпочитаю эту конкретную реализацию и ее функции.

Я думаю, что инструмент PySCXML нуждается в более близком взгляде.

в этом проекте используется определение W3C:диаграмма состояния XML (SCXML): нотация государственной машины для абстракции управления

SCXML предоставляет универсальную среду выполнения на основе состояния компьютера на основе таблиц состояний CCXML и Harel

В настоящее время SCXML является рабочим проектом; но шансы довольно высоки, что он скоро получит рекомендацию W3C (это 9-й проект).

еще один интересный момент, чтобы подчеркнуть, что есть проект Apache Commons, направленный на создание и поддержание движка Java SCXML, способного выполнять государственную машину, определенную с помощью документа SCXML, абстрагируя интерфейсы среды...

и для некоторых других инструментов поддержка этой технологии появится в будущем, когда SCXML покинет свой статус проекта...

Я бы не подумал, чтобы достичь конечной машины для обработки XML. Обычный способ сделать это, я думаю, заключается в использовании стека:

class TrackInfoHandler(object):
    def __init__(self):
        self._stack=[]

    ## ================================== Event callbacks

    def startElement(self, name, attrs):
        cls = self.elementClasses[name]
        self._stack.append(cls(**attrs))

    def characters(self, ch):
        self._stack[-1].addCharacters(ch)

    def endElement(self, name):
        e = self._stack.pop()
        e.close()
        if self._stack:
            self._stack[-1].addElement(e)

для каждого вида элемента, вам просто нужен класс, который поддерживает addCharacters, addElement и close методы.

EDIT: чтобы уточнить, да, я имею в виду, что конечные государственные машины обычно являются неправильным ответом, что в качестве метода программирования общего назначения они мусор, и вы должны остаться прочь.

есть несколько действительно хорошо понятых, четко очерченных проблем, для которых FSMs является хорошим решением. lex, например, это хороший материал.

тем не менее, FSMs обычно не справляются с изменениями. Предположим, когда-нибудь вы захотите добавить немного состояния, например: "мы уже видели элемент X?" флаг. В приведенном выше коде вы добавляете логический атрибут к соответствующему классу элементов, и все готово. В конечной машине вы удваиваете количество состояний и переходы.

проблемы, которые требуют конечного состояния сначала очень часто развиваются, чтобы требовать еще большего состояния, например,, в этот момент либо ваша схема FSM поджаривается, либо, что еще хуже, вы превращаете ее в какую-то обобщенную государственную машину, и в этот момент вы действительно в беде. Чем дальше вы идете, тем больше ваши правила начинают действовать как код-но код на медленно интерпретируемом языке, который вы изобрели, что никто не знает, для которого нет отладчика и нет инструменты.

другие родственные проекты:

• http://fsme.sourceforge.net/

• https://code.google.com/p/visio2python/

вы можете нарисовать государственную машину, а затем использовать ее в своем коде.