一種簡單有效的面向過程軟件設計思想

引 言

　　面向狀態轉換的軟件設計思想屬于面向過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。在面向過程的軟件設計中，狀態的轉化與分解對于解決具有復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，它的基本指導思想為：自頂向下、逐層分解、逐步求精、理清狀態、分解狀態。同時，它也具有很強的實用性、可讀性、可移植性，并且思路清晰、簡單易學、具有一定范圍內的通用性。通常可采用UML中的狀態圖來對其進行設計和描述，也可使用有窮自動機(DFA)中的狀態圖來對其進行設計和描述。

1 單過程對象狀態轉換圖

　　首先，來看一個簡單的單過程對象的例子。在洗衣機的工作過程中，一般要經過以下幾個過程：
　　①接通電源，洗衣機按“啟動”按鈕后開始供水；
　　②當水滿到“水滿傳感器”時就停止供水；
　　③水滿之后，洗衣機開始執行漂洗過程，正轉5 s，然后倒轉5 s，執行此循環動作10 min；
　　④漂洗結束之后，出水閥開始放水；
　　⑤放水30 s后結束放水；
　　⑥開始脫水操作，脫水持續5 min；
　　⑦脫水結束后發出“光報警器”報警，叫工作人員來取衣服；
　　⑧按“停止”按扭(或10 s報警超時到)，聲光報警器停止，并結束整個工作過程。

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

　　了解了該洗衣機的狀態轉化過程后，根據其狀態轉化圖就可以很容易地為其進行軟件設計，并寫出相應的程序實現代碼。

2 單過程對象狀態轉換圖的程序代碼實現

　　下面就根據該洗衣機工作狀態轉換圖，對洗衣機工作過程進行軟件設計和編程(使用C語言來描述)：

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

   

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

3 多過程對象狀態轉換圖

　　再來看一個相對比較復雜的問題，在程控電話交換機中，一臺程控電話交換機可接有上百、上千，甚至上萬部電話機。其中，每一部電話機對應于程控電話交換機中的一個物理及邏輯端口，程控電話交換機就是通過對這些物理及邏輯端口的工作狀態進行控制，進而實現對這些電話機工作狀態的控制。一部正常工作的電話機一般具有以下幾種主要狀態：空閑態、撥號態、回鈴音態、振鈴態、通話態和忙音態。程控電話交換機的工作過程主要就是實現電話機在這些狀態之間的轉換與遷移。

　　由于連接在一臺程控電話交換機上的所有電話機都具有上述6個相同的狀態轉換過程，因此，可用一個狀態數組來表示一臺程控電話交換機上所有電話機的工作狀態。圖2為程控電話交換機中電話機工作時的狀態轉換圖。

4 多過程對象狀態轉換圖的程序代碼實現

　　為在軟件設計及程序代碼上實現上述程控電話交換機中電話機狀態的轉移，首先需要定義6種工作狀態(用C語言實現)：



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

　　也就是說，在撥首位號時是處于聽撥號音狀態的撥號，而在撥非首位號時則是處于聽靜音狀態的撥號，這兩種狀態是要進行區分的。當然，首位號在程控電話交換機中還有其他更為重要的作用，這里就不多講了。

　　為此，需為撥號態再定義2種子狀態，定義如下：



　　假設該程控電話交換機最多可接有1 000部電話機，由于這些電話機都具有上述6種狀態，并且都具有相同的狀態轉移過程，因此，可用一個狀態數組來表示所有電話機的狀態。其定義如下：

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

5 結 論

　　以上兩個例子簡潔、明了地實現了各自所要的功能。該狀態轉換的設計思想具有化繁為簡的功效，同時也具有簡單、易學、易用等特點。通過上述兩個例子的說明及描述，相信大家對該狀態轉換思想有所了解。這種狀態轉換思想的關鍵與核心是，要能夠清楚地將問題的狀態抽象并分解出來，并且對于所有狀態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了。