CN101141435B - 调度系统及其消息处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种调度系统，包括一个层数为N(N≥2)的多层状态机和控制块，所述多层状态机用于在层M(N≤2≤M)状态机不能直接处理消息X时，由层M-1状态机对消息X进行处理，并当层1状态机接收到消息X后，由层1状态机直接处理消息X或将消息X抛弃；所述控制块用于控制所述多层状态机接收到的消息X在不同层状态机间的传递，以及对多层状态机的不同层状态机进行层间切换。此外本发明还提供了一种适用于该调度系统的消息处理方法。本发明方案能够简化每层状态机下各状态的事件处理表，避免了在上层状态机中添加大量的消息处理函数，同时又可以利用上下层状态机之间的关系反映实际问题的层次关系，降低了问题域分析的难度。

Description

调度系统及其消息处理方法

【技术领域】

本发明涉及消息处理技术，尤其是涉及调度系统及该调度系统处理消息的方法。

【背景技术】

状态机是一种逻辑上的概念，是一种系统调度模型，它使用一组可能的状态来描述系统的行为，系统在任何时刻只能处于其中的一个状态。状态机不仅描述在某个状态下由输入值决定状态转移的过程，也描述在某个状态下或状态转移期间可能发生的操作。在开发软件或者硬件系统时，众多问题的解决方案最终都可以抽象为状态机模型，例如在电信系统中，电信协议定义了大量的状态及每个状态所能处理的具体事件，通常将这些状态及状态之间的转移抽象成状态机模型。

状态机可分为单层状态机和多层状态机，单层状态机适用于处理状态数量不多、状态转换相对简单的问题，而多层状态机适用于具有相对复杂的状态变化和复杂行为的大型系统。在实践过程中，我们往往不得不面对越来越复杂的问题，所以多层状态机的设计和消息处理方法对于简化大型系统的逻辑处理，确保系统良好的适应性和扩展性具有及其重要的意义。

如图1所示，多层状态机包含1个层1状态机，R个层2状态机(R≥1)……S个层N状态机(S≥1)。多层状态机的一个特性是，若层P状态机(1≤P≤N-1，N≥2)不能处理接收到的消息，它能创建下一层状态机(层P+1状态机)，并将上述接收到的消息传送至下一层状态机，由下一层状态机处理该消息。当已经存在一个N层状态机后，现有的消息处理方法是：多层状态机接收到消息后，层1状态机首先根据其面临的当前状态判断是否能进行直接处理(当前状态与该层状态机的需要处理的任务相关)，如果能直接处理的话则直接进行消息处理动作，完成层1状态机本身的状态迁移过程，此时如果存在层2或者更下层状态机的运行，则中断层2或者更下层状态机的运行；如果层1状态机不能直接处理所接收到的消息，则将接收到的消息送至一个层2状态机处理；该层2状态机接收到消息后首先根据自身当前状态判断是否能直接进行处理，如果能直接处理的话则进行消息处理动作，完成该层2状态机本身的状态迁移过程，依此类推，当上面N-1层状态机都不能够处理该消息的时候，消息就传送到最下层(层N)状态机，层N状态机判断能否处理，如果能处理就处理该消息，否则忽略该消息。这种消息处理方法采用“自上而下”的方式进行层间的切换。

现有技术的不足之处如下：层P(1≤P≤N-1)状态机成为其所有下层状态机(层P+1状态机、层P+2状态机……层N状态机)的消息处理入口，特别地顶层(层1)状态机是所有消息的处理入口，这将在上层状态机中添加大量的消息处理函数从而增大消息处理表的规模。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种调度系统和消息处理方法，有助于减小消息处理表的规模。

本发明方案提供的调度系统包括一个层数为N的多层状态机和控制块；，

所述一个层数为N的多层状态机，其中，N≥2，所述多层状态机用于在层M状态机不能直接处理消息X时，由层M-1状态机对消息X进行处理，并当层1状态机接收到消息X后，由层1状态机直接处理消息X或将消息X抛弃，其中2≤M≤N；

所述控制块包括：

判断模块，用于将层M状态机接收到的消息X和触发该层M状态机运行的消息Y进行比较，2≤M≤N；

第一传送模块，用于根据判断模块的比较结果，将消息X送至该层M状态机的上一层状态机层M-1状态机；

切换模块，用于当消息X送至层M-1状态机后，选择该层M-1状态机作为处理消息X的状态机。

所述调度系统还包括：缓冲区，缓存多层状态机中层M状态机不能直接处理的消息。

所述控制块还包括：过滤模块，用于根据判断模块的比较结果将消息X抛弃。

所述控制块还包括：第二传送模块，用于根据判断模块的比较结果将消息X送至缓冲区，并当消息Y触发的层M状态机运行结束后，将消息X从缓冲区中取出来送至层M-1状态机。

本发明方案提供的消息处理方法，包含以下步骤：

多层状态机的一个层M状态机接收到消息X，2≤M≤N；当该层M状态机不能直接处理消息X时，控制块将消息X与触发该层M状态机运行的消息进行比较；

当比较结果为“中断”时，控制块中断该层M状态机的运行，将收到的消息送至该M-1状态机进行处理；当比较结果为“缓存”时，控制块将消息X缓存在缓冲区，待该层M状态机运行结束后，再将消息X从缓存区中取出来交给层M-1状态机；当比较结果为“忽略”时，控制块将消息X抛弃；当层1状态机接收到消息X后，层1状态机直接处理消息X或将消息X抛弃。

所述多层状态机的一个层M状态机接收到消息X之后还包括：所述层M状态机判断能否直接处理消息X，若是，对消息X直接进行处理，若否，控制块将消息X与触发该层M状态机运行的消息进行比较。

层M-1状态机收到消息X后，若不能直接处理消息X，判断自身是否包括处理消息X的处理函数，若是，利用该处理函数创建新的下层状态机来处理消息X；若否，控制块将消息X与该层M-1状态机的触发消息进行比较。  

当层1状态机接收到消息X后，直层1状态机接处理消息X或将消息X抛弃具体为：层1状态机判断能否直接处理消息X，若是，直接处理消息X；若否，将消息X抛弃。

层1状态机收到消息X后，若不能直接处理消息X，进一步判断自身是否包括处理消息X的处理函数，若是，利用该处理函数创建新的下层状态机来处理消息X；若否，将消息X抛弃。

所述新的下层状态机可以是一层或多层。

与现有技术相比，本发明主要采用“自下而上”的层间切换的消息处理方式，可以将消息的处理按照一定的逻辑关系分配到每层状态机中分别处理，这样就可以简化每层状态机下各状态的事件处理表，避免了在上层状态机中添加大量的消息处理函数，同时又可以利用上下层状态机之间的关系反映实际问题的层次关系，降低了问题域分析的难度。

【附图说明】

图1是现有技术多层状态机结构示意图；

图2是本发明调度系统的结构示意图；

图3是图2所示调度系统中控制块的结构示意图；

图4是本发明一个实施例中调度系统的结构示意图；

图5是本发明一个实施例中层3状态机处理消息的流程示意图；

图6是本发明一个实施例中层2状态机处理消息时的流程示意图；

图7是本发明一个实施例中层1状态机处理消息时的流程示意图。

【具体实施方式】

如图2所示，应用本发明的调度系统中多层状态机划分成1个层1状态机，同时按照同层状态机之间互斥的规则在层1状态机下分成L(L≥1)个层2状态机，按照同样规则再在每个层2状态机下分成K(K≥1)个层3状态机，依次类推，直至N层。该多层状态机建立之后，各层状态机间只具有逻辑上的层次关系，无任何接口调用关系，但上层状态机的消息处理函数仍可以创建下层状态机或者中断下层状态机的运行。本发明的调度系统除包括多层状态机之外，还包含缓冲区和控制块。缓冲区用于缓存层M状态机(2≤M≤N)不能直接处理的消息。控制块是逻辑模块，用于控制消息在多层状态机中传递及多层状态机层间进行切换。

如图3所示，具体地，控制块包括判断模块、第一传送模块、第二传送模块及切换模块，其中判断模块用于将层M状态机接收到的消息X和触发该层M状态机运行的消息Y进行比较；第一传送模块根据判断模块的比较结果，将消息X送至该层M状态机的上一层状态机层M-1状态机；第二传送模块根据判断模块的比较结果将消息X送至缓冲区，并当消息Y触发的层M状态机运行结束后再将消息X从缓冲区中取出来送至层M-1状态机；切换模块，当消息X送至层M-1状态机后，选择该层M-1状态机作为处理消息X的状态机。此外所述控制块还包括过滤模块，用于根据判断模块的比较结果将消息X抛弃。

当一个层N状态机及相关的上层状态机处于激活状态时，该层N状态机作为多层状态机的消息处理入口接收到一个消息后，如果可以直接处理，就马上进行处理；如果不能直接处理，控制块中的判断模块将该收到的消息与触发该层N状态机运行的消息基于一定的策略进行比较，比较后输出的结果为“中断”(Interrupt)或“忽略”(Ignore)或“缓存”(Cache)。

当输出结果为“中断”时，控制块中断该层N状态机的运行，将收到的消息送至该层N状态机的上一层状态机(层N-1状态机)，并选择该层N-1状态机进行处理；当输出结果为“忽略”时，控制块将该消息抛弃；当输出结果为“缓存”时，控制块将所述接收到的消息缓存在缓冲区，等当前的层N状态机运行结束后，将所述接收到的消息从缓存区中取出再交给层N-1状态机，并选择该层N-1状态机进行处理，因为层N状态机运行结束后就会消亡。

对层P状态机(1≤P≤N-1)，当收到下一层状态机(层P+1状态机)通过传送模块传送过来的消息后，也会进行判断，如果可以直接处理，就马上进行处理，完成状态的迁移；如果不能直接处理，但发现自己包括可以处理该消息的处理函数后，利用该处理函数创建一个新的层P+1状态机，再通过该新创建的层P+1状态机处理该消息，甚至在该新创建的层P+1状态机不能直接处理该消息的情况下，进一步创建一个层P+2状态机甚至更下层的状态机来处理该消息；如果不能直接处理，且没有可以处理该消息的处理函数，控制块中的判断模块将该层P状态机收到的消息与触发该层P状态机运行的消息基于一定的策略进行比较。

当比较结果为“中断”时，控制块中断该层P状态机的运行，将收到的消息送至该层P状态机的上一层状态机(层P-1状态机)，并选择该层P-1状态机进行处理；当比较结果为“忽略”时，控制块将该消息抛弃；当比较结果为“缓存”时，控制块将当前接收到的消息缓存在缓冲区，等当前的层P状态机运行结束后，将所述接收到的消息从缓存中取出再交给层P-1状态机，并选择该层N-1状态机进行处理，因为层P状态机运行结束后就会消亡。

需要指出的是当P等于1时，如果层1状态机对层2状态机传送来的消息没法直接处理，且无法通过创建下层状态机(可以是一层或多层)进行处理时，因为再往上已经没有状态机，且层1状态机总是存在的，因此控制块不再对层1状态机收到的消息与直接触发该层1状态机运行的消息进行比较。

在进行消息比较时，所采用的策略可以根据设计者的需要或者实际问题而有所不同，一般常用的方法有：基于消息优先级的策略或基于规则的策略，也可根据设计者的需要制定任何符合自己需求的策略。所述基于消息优先级的策略是指根据优先级将消息分类，优先级高的消息可以中断优先级低的消息处理，反之则不可以；所述基于规则的策略是指设计者根据对问题域的分析而总结出的对消息处理的规则，例如在电信系统中，电信协议定义了大量的状态及每个状态所能处理的具体事件，还有对这些具体事件处理的机制，对本领域的普通技术人员来讲，这些概念都是非常容易理解的。

采用本发明的技术方案主要通过“自下而上”这种层间切换的消息处理方式利对消息进行分层处理，将消息的处理按照一定的逻辑关系分配到每层状态机中分别处理，可以简化每层状态机下各状态的事件处理表，同时又可以利用上下层状态机之间的关系反映实际问题的层次关系，降低了问题域分析的难度。

此外采用下层状态机作为消息的处理入口，而不是顶层状态机作为消息的处理入口，降低了各层状态机的逻辑复杂度，良好地实现了状态机的层次结构分割，同时使得多层状态机的扩展或者修改都非常方便，维护起来非常容易。

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。

如图4所示，本实施例中多层状态机的层数是3，控制块用来控制消息在该3层状态机中传递以及对该3层状态机不同层之间进行切换，当下层状态机通过控制块将消息送至上层状态机时，相应地取消该下层状态机的激活状态，选择该上层状态机来处理该消息；缓冲区用于缓存该3层状态机暂时不处理的消息。在对消息X进行处理之前，层1状态机1下有对应的层2状态机21及层2状态机22，层2状态机21下有对应的层3状态机311及312，层2状态机21下有对应的层3状态机321。假定现在只有层3状态机311、对应的上层状态机——层2状态机21及层1状态机1这条分支处于激活状态，该3层状态机接收到消息X后，消息X会被送入作为多层状态机的消息处理入口的层3状态机311。

由于每一层的各个状态机都存在能够触发自身运行的一个消息Y(这是由多层状态机的特性决定的)，为便于说明，命名触发层3状态机311运行的消息为消息Y3，直接触发层2状态机21运行而不触发层3状态机的消息为消息Y2，对多层状态机而言，当一个下层状态机被激活后，对应的上层状态机也会处于激活状态，因此消息Y3同样是层2状态机21的触发消息，对层1状态机1，由于多层状态机自身的特性，一直处于激活状态。

如图5所示，对消息X进行处理的过程，包含以下步骤：

51)、层3状态机311判断能否直接处理消息X，如果能就自己直接处理该消息，完成状态的迁移，否则执行步骤52。

52)控制块将消息X与消息Y3进行比较，本实施例中采用优先级作为比较的方式，比较结果有三种，

如果消息X的优先级高于Y3的优先级，控制块就中断层3状态机311，并将消息送至上一层状态机，这里为层2状态机21，由层2状态机21进行处理。

如果消息X的优先级等于消息Y3的优先级，控制块缓存消息X至缓冲区中，待消息Y3触发的层3状态机311运行结束后，再将消息X从缓冲区中取出来交给层2状态机21进行处理，因为层3状态机311处理完消息Y3之后已经消亡，所以控制块将消息X送至层2状态机21。

如果消息X的优先级低于消息Y3的优先级，控制块直接抛弃消息X。

在层3状态机311由于无法处理消息X，从而控制块将消息X直接送至层2状态机21或先缓存再送至层2状态机21时，层2状态机21处理过程如图6所示，包含以下步骤：

61)层2状态机21判断能否直接处理消息X，如果能就自己直接处理该消息，完成状态的迁移，否则执行步骤62。

62)层2状态机21判断自己消息处理表是否包含消息X的处理函数，如果是，创建一个新的层3状态机312来进行处理；否则执行步骤63。

63)控制块比较消息X与消息Y2的优先级，

如果消息X的优先级高于Y2的优先级，控制块就中断层2状态机21，并将消息送至上一层状态机也就是层1状态机1进行处理。

如果消息X的优先级等于消息Y2的优先级，控制块缓存消息X至缓冲区中，待消息Y2触发的层2状态机21运行结束后，再将消息X从缓冲区中取出来交给层1状态机1进行处理。

如果消息X的优先级低于消息Y2的优先级，控制块直接抛弃消息X。

在层2状态机21由于无法处理消息X，从而控制块将消息X直接送至层1状态机1或先缓存再送至层1状态机1时，层1状态机1处理过程如图7所示，包含以下步骤：

71)层1状态机1判断能否直接处理消息X，如果能就自己直接处理该消息，完成状态的迁移，否则执行步骤72。

72)层1状态机1判断自己消息处理表是否包含消息X的处理函数，如果是，创建一个新的层2状态机23来处理，执行步骤73，否则控制块抛弃消息X。

73)状态机23判断能否直接处理消息X，如果能就自己直接处理该消息，完成状态的迁移，否则执行步骤74。

74)状态机23进一步创建一个新的层3状态机331，状态机331判断能否直接处理消息X，如果能就自己直接处理消息X，完成状态的迁移，否则抛弃消息X，结束处理。

如果该3层状态机在处理消息X的过程中需要创建新的状态机，例如层3状态机321或层2状态机23，那么原来存在的3层状态机就会相应地创建一些状态机，例如一个层3状态机321或一个层2状态机23。

通过以上的描述不难看出，使用本发明的技术方案还具有如下效果：

由于下层状态机作为消息的入口，而绝大多数消息都是下层状态机能够直接处理的，有效减少了需要层间转发处理消息的概率，并且减少了上层状态机创建下层状态机的次数，进而减少了下层状态机处理消息时对上层状态机进行压栈操作以及处理消息结束后再对上层状态机进行出栈操作的次数，提高了多层状态机运行的效率。

当上层状态机能够处理某个消息的时候，但需要下层状态机对这个消息进行特别的处理或者收到这个消息的时候不希望被上层状态机中断运行，只需要在下层状态机中添加该消息的处理函数就能有效的对该消息进行“拦截”(由下层状态机进行处理)，无须修改原来的上层状态机的代码。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种调度系统，其特征在于，包括一个层数为N的多层状态机和控制块；

所述一个层数为N的多层状态机，其中，N≥2，所述多层状态机用于在层M状态机不能直接处理消息X时，由层M-1状态机对消息X进行处理，并当层1状态机接收到消息X后，由层1状态机直接处理消息X或将消息X抛弃，其中2≤M≤N；

所述控制块包括：

判断模块，用于将层M状态机接收到的消息X和触发该层M状态机运行的消息Y进行比较，2≤M≤N；

第一传送模块，用于根据判断模块的比较结果，将消息X送至该层M状态机的上一层状态机层M-1状态机；

切换模块，用于当消息X送至层M-1状态机后，选择该层M-1状态机作为处理消息X的状态机。

2.如权利要求1所述的调度系统，其特征在于，所述调度系统还包括：

缓冲区，用于缓存多层状态机中层M状态机不能直接处理的消息。

3.如权利要求1所述的调度系统，其特征在于，所述控制块还包括：

过滤模块，用于根据判断模块的比较结果将消息X抛弃。

4.如权利要求1所述的调度系统，其特征在于，所述控制块还包括：

第二传送模块，用于根据判断模块的比较结果将消息X送至缓冲区，并当消息Y触发的层M状态机运行结束后，将消息X从缓冲区中取出来送至层M-1状态机。

5.一种消息处理方法，应用于如权利要求1所述的调度系统，其特征在于，包括如下步骤：

多层状态机的一个层M状态机接收到消息X，2≤M≤N；

当该层M状态机不能直接处理消息X时，控制块将消息X与触发该层M状态机运行的消息进行比较；

当比较结果为“中断”时，控制块中断该层M状态机的运行，将收到的消息送至该M-1状态机进行处理；当比较结果为“缓存”时，控制块将消息X缓存在缓冲区，待该层M状态机运行结束后，再将消息X从缓存区中取出来交给层M-1状态机；当比较结果为“忽略”时，控制块将消息X抛弃；

当层1状态机接收到消息X后，层1状态机直接处理消息X或将消息X抛弃。

6.如权利要求5所述的消息处理方法，其特征在于，所述多层状态机的一个层M状态机接收到消息X之后还包括：

所述层M状态机判断能否直接处理消息X，若是，对消息X直接进行处理，若否，控制块将消息X与触发该层M状态机运行的消息进行比较。

7.如权利要求5所述的消息处理方法，其特征在于，层M-1状态机收到消息X后，若不能直接处理消息X，判断自身是否包括处理消息X的处理函数，

若是，利用该处理函数创建新的下层状态机来处理消息X；

若否，控制块将消息X与该层M-1状态机的触发消息进行比较。

8.如权利要求5所述的消息处理方法，其特征在于，当层1状态机接收到消息X后，层1状态机直接处理消息X或将消息X抛弃具体为：

层1状态机判断能否直接处理消息X，若是，直接处理消息X；若否，将消息X抛弃。

9.如权利要求8所述的消息处理方法，其特征在于，层1状态机收到消息X后，若不能直接处理消息X，进一步判断自身是否包括处理消息X的处理函数，

若是，利用该处理函数创建新的下层状态机来处理消息X；

若否，将消息X抛弃。

10.如权利要求9所述的消息处理方法，其特征在于，所述新的下层状态机可以是一层或多层。

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