关于javascript:利用-XState有限状态机-编写易于变更的代码

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目前来说，无论是 to c 业务, 还是 to b 业务，对于前端开发者的要求越来越高，各种壮丽的视觉效果，简单的业务逻辑层出不穷。针对于业务逻辑而言，贯通后端业务和前端交互都有一个关键点 —— 状态转换。

当然了，这种代码实现自身并不简单，真正的难点在于如何疾速的进行代码的批改。

在理论开发我的项目的过程中，ETC 准则，即 Easier To Change，易于变更是十分重要的。为什么解耦很好？为什么繁多职责很有用？为什么好的命名很重要？因为这些设计准则让你的代码更容易产生变更。ETC 甚至能够说是其余准则的基石，能够说，咱们当初所作的一切都是为了更容易变更！！特地是针对于初创公司，更是如此。

例如：我的项目初期，以后的网页有一个模态框，能够进行编辑，模态框上有两个按钮，保留与勾销。这里就波及到模态框的显隐状态以及权限治理。随着工夫的推移，需要和业务产生了扭转。以后列表无奈展现该项目标所有内容，在模态框中咱们岂但须要编辑数据，同时须要展现数据。这时候咱们还须要治理按钮之间的联动。仅仅这些就较为简单，更不用说波及多个业务实体以及多角色之间的轻微管制。

从新扫视本身代码，尽管之前咱们做了大量致力利用各种设计准则，然而想要疾速而平安的批改散落到各个函数中的状态批改，还是十分节约心神的，而且还很容易呈现“漏网之鱼”。

这时候，咱们不仅仅须要依附本身教训写好代码，同时也须要一些工具的辅助。

无限状态机

无限状态机是一个十分有用的数学计算模型，它形容了在任何给定工夫只能处于一种状态的零碎的行为。当然，该零碎中只可能建设出一些无限的、定性的“模式”或“状态”，并不形容与该零碎相干的所有 (可能是有限的) 数据。例如，水能够是四种状态中的一种: 固体(冰)、液体、气体或等离子体。然而，水的温度能够变动，它的测量是定量的和有限的。

总结来说，无限状态机的三个特色为:

  • 状态总数（state）是无限的。
  • 任一时刻，只处在一种状态之中。
  • 某种条件下，会从一种状态转变（transition）到另一种状态。

在理论开发中，它还须要：

  • 初始状态
  • 触发状态变动的事件和转换函数
  • 最终状态的汇合(有可能是没有最终状态)

先看一个简略的红绿灯状态转换:

const light = {
  currentState: 'green',
  
  transition: function () {switch (this.currentState) {
      case "green":
        this.currentState = 'yellow'
        break;
      case "yellow":
        this.currentState = 'red'
        break;
      case "red": 
        this.currentState = 'green'
        break;
      default:
        break;
    }
  }
}

无限状态机在游戏开发中大放异彩，曾经成为了一种罕用的设计模式。用这种形式能够使每一个状态都是独立的代码块，与其余不同的状态离开独立运行，这样很容易检测脱漏条件和移除非法状态，缩小了耦合, 晋升了代码的健壮性，这么做能够使得游戏的调试变得更加不便，同时也更易于减少新的性能。

对于前端开发来说，咱们能够从其余工程畛域中多年应用的教训学习与再发明。

XState 体验

实际上开发一个 简略的状态机并不是特地简单的事件，然而想要一个欠缺，实用性强，还具备可视化工具的状态机可不是一个简略的事。

这里我要举荐 XState，该库用于创立、解释和执行无限状态机和状态图。

简略来说：上述的代码能够这样写。

import {Machine} from 'xstate'

const lightMachine = Machine({
  // 辨认 id, SCXML id 必须惟一
  id: 'light',
  // 初始化状态，绿灯
  initial: 'green',
  
  // 状态定义 
  states: {
    green: {
      on: {
        // 事件名称，如果触发 TIMRE 事件，间接转入 yellow 状态
        TIMRE: 'yellow'
      }
    },
    yellow: {
      on: {TIMER: 'red'}
    },
    red: {
      on: {TIMER: 'green'}
    }
  }
})

// 设置以后状态
const currentState = 'green'

// 转换的后果
const nextState = lightMachine.transition(currentState, 'TIMER').value 
// => 'yellow'

// 如果传入的事件没有定义，则不会产生转换，如果是严格模式，将会抛出谬误
lightMachine.transition(currentState, 'UNKNOWN').value

其中 SCXML 是状态图可扩大标记语言, XState 遵循该规范，所以须要提供 id。以后状态机也能够转换为 JSON 或 SCXML。

尽管 transition 是一个纯函数，十分好用，然而在实在环境应用状态机，咱们还是须要更弱小的性能。如:

  • 跟踪以后状态
  • 执行副作用
  • 解决提早适度以及工夫
  • 与内部服务沟通

XState 提供了 interpret 函数，

import {Machine,interpret} from 'xstate'

//。。。lightMachine 代码

// 状态机的实例成为 serivce
const lightService = interpret(lightMachine)
   // 当转换时候，触发的事件(包含初始状态)
  .onTransition(state => {// 返回是否扭转，如果状态发生变化(或者 context 以及 action 后文提到)，返回 true 
    console.log(state.changed) 
    console.log(state.value)
  })
  // 实现时候触发
  .onDone(() => {console.log('done')
  })

// 开启
lightService.start()

// 将触发事件改为 发送音讯，更适宜状态机格调
// 初始化状态为 green 绿色
lightService.send('TIMER') // yellow
lightService.send('TIMER') // red

// 批量流动
lightService.send([
  'TIMER',
  'TIMER'
])

// 进行
lightService.stop()

// 从特定状态启动以后服务, 这对于状态的保留以及应用更有作用
lightService.start(previousState)

咱们也能够联合其余库在 Vue React 框架中应用，仅仅只用几行代码就实现了咱们想要的性能。

import lightMachine from '..'
// react hook 格调
import {useMachine} from '@xstate/react'

function Light() {const [light, send] = useMachine(lightMachine)
  
  return <>
    // 以后状态 state 是否是绿色
    <span>{light.matches('green') && '绿色'}</span>    
    // 以后状态的值
    <span>{light.value}</span>  
    // 发送音讯
    <button onClick={() => send('TIMER')}> 切换 </button>
  </>
}

以后的状态机也是还能够进行嵌套解决, 在红灯状态下增加人的口头状态。

import {Machine} from 'xstate';

const pedestrianStates = {
  // 初识状态 行走
  initial: 'walk',
  states: {
    walk: {
      on: {PED_TIMER: 'wait'}
    },
    wait: {
      on: {PED_TIMER: 'stop'}
    },
    stop: {}}
};

const lightMachine = Machine({
  id: 'light',
  initial: 'green',
  states: {
    green: {
      on: {TIMER: 'yellow'}
    },
    yellow: {
      on: {TIMER: 'red'}
    },
    red: {
      on: {TIMER: 'green'},
      ...pedestrianStates
    }
  }
});

const currentState = 'yellow';

const nextState = lightMachine.transition(currentState, 'TIMER').value;

// 返回级联对象 
// => {
//   red: 'walk'
// }

// 也能够写为 red.walk
lightMachine.transition('red.walk', 'PED_TIMER').value;

// 转化后返回
// => {
//   red: 'wait'
// }

// TIMER 还能够返回下一个状态
lightMachine.transition({red: 'stop'}, 'TIMER').value;
// => 'green'

当然了，既然有嵌套状态，咱们还能够利用 type: ‘parallel’ , 进行串行和并行处理。

除此之外，XState 还有扩大状态 context 和适度防护 guards。这样的话，更可能模仿现实生活

// 是否能够编辑
functions canEdit(context: any, event: any, { cond}: any) {console.log(cond)
  // => delay: 1000
  
  // 是否有某种权限？？？return hasXXXAuthority(context.user)
}


const buttonMachine = Machine({
  id: 'buttons',
  initial: 'green',
  // 扩大状态，例如 用户等其余全局数据
  context: {
    // 用户数据
    user: {}},
  states: {
    view: {
      on: {
        // 对应之前 TIMRE: 'yellow'
        // 实际上 字符串无奈表白太多信息，须要对象示意
        EDIT: {
          target: 'edit',
          // 如果没有该权限，不进行转换，处于原状态
          // 如果没有附加条件，间接 cond: searchValid
          cond: {
            type: 'searchValid',
            delay: 3
          }
        }, 
      }
    }
  }
}, {
  // 守卫
  guards: {canEdit,}
})


// XState 给予了更加适合的 API 接口, 开发时候 Context 可能不存在
// 或者咱们须要在不同的上下文 context 中复用状态机，这样代码扩展性更强
const buttonMachineWithDelay = buttonMachine.withContext({user: {},
  delay: 1000
})

// withContext 是间接替换，不进行浅层合并, 然而咱们能够手动合并
const buttonMachineWithDelay = buttonMachine.withContext({
  ...buttonMachine.context,
  delay: 1000
})

咱们还能够通过刹时状态来适度，瞬态状态节点能够依据条件来确定机器应从先前的状态真正进入哪个状态。瞬态状态体现为空字符串，即 ”, 如

const timeOfDayMachine = Machine({
  id: 'timeOfDay',
  // 以后不晓得是什么状态
  initial: 'unknown',
  context: {time: undefined},
  states: {
    // Transient state
    unknown: {
      on: {
        '': [{ target: 'morning', cond: 'isBeforeNoon'},
          {target: 'afternoon', cond: 'isBeforeSix'},
          {target: 'evening'}
        ]
      }
    },
    morning: {},
    afternoon: {},
    evening: {}}
}, {
  guards: {
    isBeforeNoon: //... 确认以后工夫是否小于 中午 
    isBeforeSix: // ... 确认以后工夫是否小于 下午 6 点
  }
});

const timeOfDayService = interpret(timeOfDayMachine
  .withContext({time: Date.now() }))
  .onTransition(state => console.log(state.value))
  .start();

timeOfDayService.state.value 
// 依据以后工夫，能够是 morning afternoon 和 evening，而不是 unknown 转态

到这里，我感觉曾经介绍 XState 很多性能了，篇幅所限，不能齐全介绍所有性能，不过以后的性能曾经足够大部分业务需要应用了。如果有其余更简单的需要，能够参考 XState 文档。

这里列举一些没有介绍到的性能点:

  • 进入和来到某状态触发动作 (action 一次性) 和流动(activity 持续性触发，直到来到某状态)
  • 提早事件与适度 after
  • 服务调用 invoke, 包含 promise 以及 两个状态机之间互相交互
  • 历史状态节点，能够通过配置保留状态并且回退状态

当然了，比照于 x-state 这种，还有其余的状态机工具，如 javascript-state-machine , Ego 等。大家能够酌情思考应用。

总结

对于古代框架而言，无论是热火朝天的 React Hook 还是渐入佳境的 Vue Compoistion Api，其本质都想晋升状态逻辑的复用能力。然而思考大部分场景下，状态自身的切换都是有特定束缚的，如果仅仅靠良好的编程习惯，恐怕还是难以写出抑郁批改的代码。而 FSM 以及 XState 无疑是一把利器。

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参考

XState 文档

JavaScript 与无限状态机

正文完
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发表至： javascript
2020-10-20
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