一種簡單有效的面向過程軟件設(shè)計思想

引 言

　　面向狀態(tài)轉(zhuǎn)換的軟件設(shè)計思想屬于面向過程軟件設(shè)計思想的范疇，它完全符合軟件工程模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計思想。在面向過程的軟件設(shè)計中，狀態(tài)的轉(zhuǎn)化與分解對于解決具有復(fù)雜過程的問題有著很好的效果，并能被用戶很好地理解和接受，它的基本指導(dǎo)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，它也具有很強(qiáng)的實(shí)用性、可讀性、可移植性，并且思路清晰、簡單易學(xué)、具有一定范圍內(nèi)的通用性。通?？刹捎肬ML中的狀態(tài)圖來對其進(jìn)行設(shè)計和描述，也可使用有窮自動機(jī)(DFA)中的狀態(tài)圖來對其進(jìn)行設(shè)計和描述。

1 單過程對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

　　首先，來看一個簡單的單過程對象的例子。在洗衣機(jī)的工作過程中，一般要經(jīng)過以下幾個過程：
　?、俳油娫矗匆聶C(jī)按“啟動”按鈕后開始供水；
　　②當(dāng)水滿到“水滿傳感器”時就停止供水；
　　③水滿之后，洗衣機(jī)開始執(zhí)行漂洗過程，正轉(zhuǎn)5 s，然后倒轉(zhuǎn)5 s，執(zhí)行此循環(huán)動作10 min；
　?、芷唇Y(jié)束之后，出水閥開始放水；
　?、莘潘?0 s后結(jié)束放水；
　　⑥開始脫水操作，脫水持續(xù)5 min；
　?、呙撍Y(jié)束后發(fā)出“光報警器”報警，叫工作人員來取衣服；
　?、喟?ldquo;停止”按扭(或10 s報警超時到)，聲光報警器停止，并結(jié)束整個工作過程。

　　按照該洗衣機(jī)的工作流程，可用有窮自動機(jī)(DFA)中的狀態(tài)圖來描述其狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程，如圖1所示。

　　了解了該洗衣機(jī)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化過程后，根據(jù)其狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖就可以很容易地為其進(jìn)行軟件設(shè)計，并寫出相應(yīng)的程序?qū)崿F(xiàn)代碼。

2 單過程對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的程序代碼實(shí)現(xiàn)

　　下面就根據(jù)該洗衣機(jī)工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，對洗衣機(jī)工作過程進(jìn)行軟件設(shè)計和編程(使用C語言來描述)：

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

   

　　最后，再定義一個時間變量wDelayTime來表示對洗衣機(jī)工作過程中的時間控制。至此，通過洗衣機(jī)工作過程中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖，就可以很容易地寫出該洗衣機(jī)工作過程的程序?qū)崿F(xiàn)代碼(函數(shù)StateControl()，其中有些函數(shù)的具體實(shí)現(xiàn)代碼沒有給出，主要目的是要了解該狀態(tài)轉(zhuǎn)換的設(shè)計思想和方法)。

3 多過程對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖

　　再來看一個相對比較復(fù)雜的問題，在程控電話交換機(jī)中，一臺程控電話交換機(jī)可接有上百、上千，甚至上萬部電話機(jī)。其中，每一部電話機(jī)對應(yīng)于程控電話交換機(jī)中的一個物理及邏輯端口，程控電話交換機(jī)就是通過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(xiàn)對這些電話機(jī)工作狀態(tài)的控制。一部正常工作的電話機(jī)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)、通話態(tài)和忙音態(tài)。程控電話交換機(jī)的工作過程主要就是實(shí)現(xiàn)電話機(jī)在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換與遷移。

　　由于連接在一臺程控電話交換機(jī)上的所有電話機(jī)都具有上述6個相同的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程，因此，可用一個狀態(tài)數(shù)組來表示一臺程控電話交換機(jī)上所有電話機(jī)的工作狀態(tài)。圖2為程控電話交換機(jī)中電話機(jī)工作時的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

4 多過程對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的程序代碼實(shí)現(xiàn)

　　為在軟件設(shè)計及程序代碼上實(shí)現(xiàn)上述程控電話交換機(jī)中電話機(jī)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移，首先需要定義6種工作狀態(tài)(用C語言實(shí)現(xiàn))：



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

　　也就是說，在撥首位號時是處于聽撥號音狀態(tài)的撥號，而在撥非首位號時則是處于聽靜音狀態(tài)的撥號，這兩種狀態(tài)是要進(jìn)行區(qū)分的。當(dāng)然，首位號在程控電話交換機(jī)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(shè)該程控電話交換機(jī)最多可接有1 000部電話機(jī)，由于這些電話機(jī)都具有上述6種狀態(tài)，并且都具有相同的狀態(tài)轉(zhuǎn)移過程，因此，可用一個狀態(tài)數(shù)組來表示所有電話機(jī)的狀態(tài)。其定義如下：

　　至此，可寫出該程控電話交換機(jī)電話機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)移程序代碼(函數(shù)PhoneStateControl())，該程序代碼在主程序中100 ms被定時調(diào)用(其具體實(shí)現(xiàn)代碼略——編者注)。

5 結(jié) 論

　　以上兩個例子簡潔、明了地實(shí)現(xiàn)了各自所要的功能。該狀態(tài)轉(zhuǎn)換的設(shè)計思想具有化繁為簡的功效，同時也具有簡單、易學(xué)、易用等特點(diǎn)。通過上述兩個例子的說明及描述，相信大家對該狀態(tài)轉(zhuǎn)換思想有所了解。這種狀態(tài)轉(zhuǎn)換思想的關(guān)鍵與核心是，要能夠清楚地將問題的狀態(tài)抽象并分解出來，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(yùn)用這種思想為我們服務(wù)了。