CN102591713A - 基于有限状态机的软件功能模块的调度系统 - Google Patents
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Abstract
基于有限状态机的软件功能模块的调度系统，包括设置于各个功能模块中条件发送器和状态接收器及调度模块；调度模块包括条件接收器，条件计算单元，利用有限状态机理论根据各个功能模块的当前状态和转换条件关系计算获得该功能模块的下一时刻的控制状态的状态计算单元，触发相应的功能模块转换当前状态或者使功能模块保持当前状态的触发条件重置单元，和将控制状态发送到各个功能模块的状态分发器。本发明具有接口明确、结构清晰、效率高、可扩展性好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于有限状态机的软件功能模块的调度系统。
技术背景
一个软件系统由多个功能模块所组成，这些功能模块需要协调运行才能实现各项功能。如果没有一个清晰、灵活、有效的调度机制来协调各功能模块之间的关系，而是在各个功能模块内部来判断其他功能模块的执行与退出对其的影响以及应该进行的相应处理，就会在软件开发中顾此失彼，频频出错，需要多次试验才能使各个功能协调运行。如果需要加设新的功能模块，就必须改写之前已完成的各个功能模块的代码，工作量巨大，实现困难。
发明内容
为克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种能够协调和控制各功能模块之间的关系，使各功能模块内部只要负责实现各自的功能，而不必考虑与其他功能模块之间的关系的基于有限状态机的软件功能模块的调度系统。
基于有限状态机的软件功能模块的调度系统，包括设置于各个功能模块中条件发送器和状态接收器，以及负责调整各个模块的下一时刻状态的调度模块；
条件发送器获取本功能模块的当前状态并将当前状态发送到调度模块，状态接收器接收由调度模块发出的对于本功能模块的下一时刻的控制状态并将该控制状态与当前状态比对、且在当前状态与控制状态不同时将下一时刻的状态转换为控制状态；
调度模块包括接收来自各功能模块的当前状态的条件接收器，预设有能够促使功能模块的状态发生转换的转换条件并计算要使当前功能模块的状态向预定状态转换所需具备的转换条件关系的条件计算单元，利用有限状态机理论根据各个功能模块的当前状态和转换条件关系计算获得该功能模块的下一时刻的控制状态的状态计算单元，触发相应的功能模块转换当前状态或者使功能模块保持当前状态的触发条件重置单元，和将控制状态发送到各个功能模块的状态分发器。
进一步，每个功能模块的状态包括失效状态、等待状态、运行状态和暂停状态，任意时刻，每个功能模块有且只有一张状态，功能模块的各种状态之间可以转换，功能模块的状态采用布尔值表示。
例如，若某一功能模块处于失效状态，则代表该功能模块处于失效状态的布尔值为TURE，代表该功能模块处于等待状态、运行状态、暂停状态的布尔值均为FALSE。
功能模块的失效状态表示该功能模块不能被执行，并且该功能模块的触发信号不会使该功能模块进入运行状态；功能模块的等待状态也表示功能模块处于未执行状态，但是只要一有相应的触发信号，该功能模块就能立即进入到运行状态；功能模块的运行状态表示该功能模块正在执行中；功能模块的暂停状态表示该功能模块的执行因为某些条件而中断，只要符合条件，就会继续执行。
功能模块的各种状态可以发生转换。例如，当一个功能模块处于失效状态时，此时的状态转换可能是从失效到失效，也有可能是从失效到等待。当一个功能模块处于等待状态时，此时的状态转换可能是从等待到等待、从等待到运行，也可能是从等待到失效。当一个功能模块处于运行状态时，状态转换可能是从运行到失效、从运行到等待、从运行到运行和从运行到暂停。当一个功能模块处于失效状态时，状态转换可能是从暂停到失效、从暂停到运行和从暂停到暂停。
进一步，促使状态发生转换的转换条件包括激活条件、触发条件、优先条件、竞争条件和排斥条件；激活条件是功能模块处于等待状态、暂停状态或者运行状态的必要条件，触发条件包括运行触发条件和退出触发条件；运行触发是指用户点击了功能模块的图标或是启用了相应的快捷键时；退出触发是指该功能模块完成了相应的操作或用户取消了该功能模块的执行；
优先条件是指使功能模块处于暂停状态的条件；竞争条件是指使功能模块由运行状态转换为等待状态，或由暂停状态转换为等待状态的条件；排斥条件是指使功能模块处于失效状态的条件；转换条件由布尔值表示。
进一步，触发重置单元是重置各个功能模块的运行触发条件和退出触发条件。
本发明的技术构思是：在各个功能模块内部只要关心该功能模块在每一个状态下对应的操作即可，而将如何协调和控制各功能模块之间的关系交给功能模块调度模块。
本发明具有接口明确、结构清晰、效率高、可扩展性好等优点。
附图说明
图1 本发明软件功能调度方法示意图。
图2 软件功能模块状态转换示意图。
图3 软件功能模块状态转换及条件示意图。
具体实施方式
参照附图，进一步说明本发明：
基于有限状态机的软件功能模块的调度系统，包括设置于各个功能模块中条件发送器和状态接收器，以及负责调整各个模块的下一时刻状态的调度模块；
条件发送器获取本功能模块的当前状态并将当前状态发送到调度模块，状态接收器接收由调度模块发出的对于本功能模块的下一时刻的控制状态并将该控制状态与当前状态比对、且在当前状态与控制状态不同时将下一时刻的状态转换为控制状态；
调度模块包括接收来自各功能模块的当前状态的条件接收器，预设有能够促使功能模块的状态发生转换的转换条件并计算要使当前功能模块的状态向预定状态转换所需具备的转换条件关系的条件计算单元，利用有限状态机理论根据各个功能模块的当前状态和转换条件关系计算获得该功能模块的下一时刻的控制状态的状态计算单元，触发相应的功能模块转换当前状态或者使功能模块保持当前状态的触发条件重置单元，和将控制状态发送到各个功能模块的状态分发器。
对任一功能模块，只要该功能模块的转换条件发生改变，条件发送器就发送消息到调度模块。在调度模块内部根据输入的转换条件计算各功能模块的下一时刻的控制状态，然后将控制状态发送到该功能模块内部。在功能模块内部的状态接收器接收之后，判断该下一时刻的控制状态跟本功能模块的当前状态是否相同，若不同，则启动控制状态对应的出口；反之则不做任何处理。如附图1所示。
每个功能模块的状态包括失效状态、等待状态、运行状态和暂停状态，任意时刻，每个功能模块有且只有一种状态，功能模块的各种状态之间可以转换，功能模块的状态采用布尔值表示。
例如，若某一功能模块处于失效状态，则代表该功能模块处于失效状态的布尔值为TURE，代表该功能模块处于等待状态、运行状态、暂停状态的布尔值均为FALSE。
功能模块的失效状态表示该功能模块不能被执行，并且该功能模块的触发信号不会使该功能模块进入运行状态；功能模块的等待状态也表示功能模块处于未执行状态，但是只要一有相应的触发信号，该功能模块就能立即进入到运行状态；功能模块的运行状态表示该功能模块正在执行中；功能模块的暂停状态表示该功能模块的执行因为某些条件而中断，只要符合条件，就会继续执行。
功能模块的各种状态可以发生转换，如图2所示。当一个功能模块处于失效状态时，此时的状态转换可能是从失效到失效，也有可能是从失效到等待。当一个功能模块处于等待状态时，此时的状态转换可能是从等待到等待、从等待到运行，也可能是从等待到失效。当一个功能模块处于运行状态时，状态转换可能是从运行到失效、从运行到等待、从运行到运行和从运行到暂停。当一个功能模块处于失效状态时，状态转换可能是从暂停到失效、从暂停到运行和从暂停到暂停。
促使状态发生转换的转换条件包括激活条件、触发条件、优先条件、竞争条件和排斥条件；激活条件是功能模块处于等待状态、暂停状态或者运行状态的必要条件，触发条件包括运行触发条件和退出触发条件；运行触发是指用户点击了功能模块的图标或是启用了相应的快捷键；退出触发是指该功能模块完成了相应的操作或用户取消了该功能模块的执行；
优先条件是指使功能模块处于暂停状态的条件；竞争条件是指使功能模块由运行状态转换为等待状态，或由暂停状态转换为等待状态的条件；排斥条件是指使功能模块处于失效状态的条件；
转换条件由布尔值表示。
触发重置单元是重置各个功能模块的运行触发条件和退出触发条件。
以某一功能模块M为例，详述如何进行条件计算。假设要使功能模块M执行，必须满足条件α和条件β，则功能模块M的激活条件P的计算式为P=α+β。当用户点击了该功能模块的图标，或是启用了相应的快捷键时，就令运行触发条件S为TRUE；同理当功能模块完成了相应的操作，或用户取消了该功能模块的执行时，就将退出触发条件X为TRUE。假设条件γ、条件ε和条件ζ中任一个为TRUE时，会使功能模块M的执行中断，则功能模块M的优先条件V的计算式为V=γ+ε+ζ。功能模块M的竞争条件和排斥条件的计算式与优先条件的计算式类似。
如附图3所示，详述如何进行状态的计算。从等待状态转换到运行状态的条件是激活条件P为TURE，排斥条件D为FALSE并且运行触发条件S为TRUE。从暂停状态转换到运行状态的条件是激活条件P为TURE，排斥条件D、竞争条件C、优先条件V均为FALSE，并且退出触发条件X为FALSE。从运行状态转换为运行状态的条件为激活条件P为TURE，排斥条件D、竞争条件C、优先条件V均为FALSE，并且退出触发条件X为FALSE。于是，要是一个功能模块进入运行状态的计算公式为 。
同理可得失效状态的计算公式为
，等待状态的计算公式为
，暂停状态的计算公式为
。根据布尔运算定律可得，这四个公式之和必为1，任取两个公式相乘必为0，因此可以保证在任何时刻每个功能模块有且只有一种状态。各个功能模块的状态计算公式是一样的，但是条件计算公式不一定相同。
有限状态机是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。状态反映从系统开始到现在时刻的输入变化。转移指示状态变更，并且用必须满足来确使转移发生的条件来描述它。动作是在给定时刻要进行的活动的描述。有多种类型的动作，包括进入动作、退出动作、输入动作和转移动作。当接收到一个输入事件时，状态机产生一个输出，同时也可能伴随着状态的转移。
本发明的技术构思是：在各个功能模块内部只要关心该功能模块在每一个状态下对应的操作即可，而将如何协调和控制各功能模块之间的关系交给功能模块调度模块。
本发明具有接口明确、结构清晰、效率高、可扩展性好等优点。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1.基于有限状态机的软件功能模块的调度系统，其特征在于：包括设置于各个功能模块中条件发送器和状态接收器，以及负责调整各个模块的下一时刻状态的调度模块；
条件发送器获取本功能模块的当前状态并将当前状态发送到调度模块，状态接收器接收由调度模块发出的对于本功能模块的下一时刻的控制状态并将该控制状态与当前状态比对、且在当前状态与控制状态不同时将下一时刻的状态转换为控制状态；
调度模块包括接收来自各功能模块的当前状态的条件接收器，预设有能够促使功能模块的状态发生转换的转换条件并计算要使当前功能模块的状态向预定状态转换所需具备的转换条件关系的条件计算单元，利用有限状态机理论根据各个功能模块的当前状态和转换条件关系计算获得该功能模块的下一时刻的控制状态的状态计算单元，触发相应的功能模块转换当前状态或者使功能模块保持当前状态的触发条件重置单元，和将控制状态发送到各个功能模块的状态分发器。
2.如权利要求1所述的基于有限状态机的软件功能模块的调度系统，其特征在于：每个功能模块的状态包括失效状态、等待状态、运行状态和暂停状态，任意时刻，每个功能模块有且只有一张状态，功能模块的各种状态之间可以转换，功能模块的状态采用布尔值表示。
3.如权利要求2所述的基于有限状态机的软件功能模块的调度系统，其特征在于：促使状态发生转换的转换条件包括激活条件、触发条件、优先条件、竞争条件和排斥条件；激活条件是功能模块处于等待状态、暂停状态或者运行状态的必要条件，触发条件包括运行触发条件和退出触发条件；运行触发是指用户点击了功能模块的图标或是启用了相应的快捷键；退出触发是指该功能模块完成了相应的操作或用户取消了该功能模块的执行；
优先条件是指使功能模块处于暂停状态的条件；竞争条件是指使功能模块由运行状态转换为等待状态，或由暂停状态转换为等待状态的条件；排斥条件是指使功能模块处于失效状态的条件；转换条件由布尔值表示。
4.如权利要求1-3之一所述的基于有限状态机的软件功能模块的调度系统，其特征在于：触发重置单元是重置各个功能模块的运行触发条件和退出触发条件。
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