Application Design 勉強会 #12

状態マシンとStateパターン

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1. Application Design
   勉強会 #12
   Mon Nov 11
   Kazuki Chigita
   

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2. プログラム上で有限状態マシンを考えたいことがある．
   導入
   

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3. プログラム上で有限状態マシンを考えたいことがある．
   導入
   振る舞いを直接的にノードとエッジを用いて示す．
   → 状態遷移図(STD : State Transition Diagram)とも呼ばれる
   

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4. 状態遷移図
   Locked
   Unlocked
   coin/unlock
   pass/lock
   

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5. 状態遷移図
   Locked
   Unlocked
   coin/unlock
   pass/lock
   状態
   遷移
   イベント
   アクション
   

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6. 状態遷移図
   Locked
   Unlocked
   coin/unlock
   pass/lock
   状態
   遷移
   イベント
   アクション
   index state event next action
   1 Locked coin Unlocked unlock
   2 Unlocked pass Locked lock
   ...
   

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7. 状態遷移図
   Locked
   Unlocked
   coin/unlock
   pass/lock
   状態
   遷移
   イベント
   アクション
   index state event next action
   1 Locked coin Unlocked unlock
   2 Unlocked pass Locked lock
   ...
   状態遷移テーブル
   (STT : State Transition Table)
   

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8. プログラムでどう表現するか？
   1. switch / case を二重入れ子にする
   2. 遷移テーブルを実装する
   3. Stateパターンを用いる
   

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9. プログラムでどう表現するか？
   1. switch / case を二重入れ子にする
   2. 遷移テーブルを実装する
   3. Stateパターンを用いる
   

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10. プログラムでどう表現するか？
    1. switch / case を二重入れ子にする
    1つ目では状態に対してswitch
    2つ目ではイベントに対してswitch
    actionの詳細は外部に投げることができる．
    (interfaceで切ることもできる)
    Switchでの分岐が多く拡張性がつらい
    
    
    Stateをstaticで持つ必要があり，
    状態が分離できない
    
    

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11. プログラムでどう表現するか？
    1. switch / case を二重入れ子にする
    2. 遷移テーブルを実装する
    3. Stateパターンを用いる
    

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12. プログラムでどう表現するか？
    2. 遷移テーブルを実装する
    ← テーブル情報を登録
    遷移関係がシンプルで，一箇所に
    集まっている．
    
    Eventによる遷移の計算量
    
    

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13. プログラムでどう表現するか？
    1. switch / case を二重入れ子にする
    2. 遷移テーブルを実装する
    3. Stateパターンを用いる
    

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14. プログラムでどう表現するか？
    3. Stateパターンを用いる
    Contextとも呼ぶ
    

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15. プログラムでどう表現するか？
    3. Stateパターンを用いる
    

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16. プログラムでどう表現するか？
    3. Stateパターンを用いる
    状態マシンのアクション部分と，
    論理部部を分離できる
    
    計算量が小さい
    
    Stateの実装は，状態が増えれば
    増えるほどその分実装する必要がある
    
    一覧でactionを見ることができない
    
    

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17. プログラムでどう表現するか？
    3+α. Stateパターン+状態マシンコンパイラを用いる
    

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18. プログラムでどう表現するか？
    3+α. Stateパターン+状態マシンコンパイラを用いる
    FSMName Turnstile
    Context TrunstileActions
    Intial Locked
    Exception FsmError
    {
    Locked
    {
    coin Unlocked unlock
    pass Locked alarm
    }
    Unloked
    {
    coin Unlocked thankyou
    pass Locked lock
    }
    }
    Auto Generate
    

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19. プログラムでどう表現するか？
    3+α. Stateパターン+状態マシンコンパイラを用いる
    FSMName Turnstile
    Context TrunstileActions
    Intial Locked
    Exception FsmError
    {
    Locked
    {
    coin Unlocked unlock
    pass Locked alarm
    }
    Unloked
    {
    coin Unlocked thankyou
    pass Locked lock
    }
    }
    Auto Generate
    

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20. プログラムでどう表現するか？
    手で実装するのはここだけ
    

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21. GUIのあるログイン画面の状態と表示画面を制御したい
    利用例
    

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22. GUIのあるログイン画面の状態と表示画面を制御したい
    利用例
    Initial init
    {
    init
    {
    start logginIn displayLoginScreen
    }
    logginIn
    {
    enter checkingPassword checkPassword
    cancel init clearScreen
    }
    checkingPassword
    {
    passwordGood loggedIn startUserProcess
    passwordBad notifyingPasswordBad displayBadPasswordScreen
    thirdBadPassword screenLocked displayLockScreen
    }
    ...
    }
    

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23. - Stateパターンは状態マシンを表現するのに有効だが，
    状態をAuto Generate(例:コンパイラ)するものがないと難しい．
    まとめ
    - コンパイラは，http://www.objectmentor.com にある．
    参考文献
    ロバート・C・マーチン:
    アジャイルソフトウェア開発の奥義 ~オブジェクト指向開発の真髄と匠の技~
    

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