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基于有限状态机的交互组件设计与实现

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    有限状态机(FSM)(维基百科)是设计和实现事件驱动程序内复杂行为组织原则的有力工具。

    早在2007年,IBM的工程师就提出在在JAVASCRIPT中使用有限状态机来实现组件的方法,原文地址如下:

    《JavaScript 中的有限状态机》http://www.ibm.com/developerworks/cn/web/wa-finitemach/

    现在结合KISSY等现代JS库和框架提供的强大的自定义事件的功能,我们可以利用有限状态机设计出代码层次清晰,结构优雅的前端交互组件。

    今天,我们会通过设计并实现一个下拉选择(模拟select)组件来一步步说明如何利用FSM和KISSY来设计和实现一个有复杂行为的交互组件。

    我们的工作会分成三个步骤来进行:

  • 第一步:设计组件状态,用户行为和组件行为
  • 第二步:通过代码来描述设计出来的内容
  • 第三步:实现一个有限状态机让组件工作起来
  • 第一步:设计阶段

        首先,我们需要确定组件的状态和状态间的转换关系

        通过对组件可能会发生的行为进行研究,我们为组件设计了以下三个状态:

        1.收起状态(fold):

        

        组件的初始状态,用户可能会进行以下操作:

    展开下拉框(unfoldmenu)转移到展开状态(unfold)

        2.展开状态(unfold):

        

        用户展开下拉框的状态,用户可能会进行以下操作:

    收起下拉框(foldmenu)转移到收起状态(fold)
    鼠标经过选项(overitem)转移到高亮状态(highlight)

        3.高亮状态(highlight):

        

        鼠标经过选项时,高亮经过的选项,用户可能会进行以下操作:

    收起下拉框(foldmenu)转移到收起状态(fold)
    点击选项(clickitem)转移到收起状态(fold)
    鼠标经过选项(overitem)转移到高亮状态(highlight)

        以上就是这个小组件可能会有的三种状态,用一个状态转换图来表示如下:

        

  • 在状态描述中包含了触发状态发生转移的动作(事件)
  • 可以很明显的看出这些事件并不是浏览器中原生的事件。
  • 这里,我们使用自定义事件来描述用户的行为,这样我们可以使得用户行为和组件行为的逻辑完全分离,代码将会更容易理解和维护。
  •     定义用户行为:

        在这个组件里,我们有以下四种用户行为:

    展开下拉框(unfoldmenu):鼠标点击橙色区域时触发
    收起下拉框(foldmenu):鼠标离开组件区域达到2秒,点击橙色区域,点击组
                           件外部区域
    点击选项(clickitem):点击下拉框中的某个选项
    鼠标经过选项(overitem):鼠标经过下拉框中的某个选项

        定义组件行为:

        在状态转移的过程中,组件本身会有很多动作,如显示下拉框等,我们接下来在上面的状态图中加入转移过程中组件的动作

        

    fold():收起下拉框
    unfold():展开下拉框
    highlightItem():高亮某个选项
    selectItem():选中某个选项,并把值填充到橘黄色区域

    第二步:实现阶段(基于KISSY实现)

    全局变量:S=KISSY, D=S.DOM, E=S.Event

        1.描述状态

        跟设计过程一样,我们需要用一个结构来描述状态的转移以及转移过程中的动作

        我们在这里使用对象来描述:

    "fold":{
        unfoldmenu:function(event){
            _this.unfold();
            return "unfold";
        }
    }

        如上面这段代码就描述了在fold状态下,可以触发unfoldmenu这个用户行为来转移到unfold状态,

        我们通过函数返回值的形式来通知FSM下一步的状态。

        

         这样,我们就可以通过这种形式描述所有的状态,结构如下:

    states:{
        //收起(初始状态)
        "fold":{
            unfoldmenu:function(event){
                _this.unfold();
                return "unfold";
            }
        },
    
        //展开状态
        "unfold":{
            foldmenu:function(event){
                _this.fold();
                return "fold";
            },
            overitem:function(event){
                _this.highlightItem(event.currentItem);
                return "highlight";
            }
    
        },
    
        //高亮状态
        "highlight":{
            foldmenu:function(event){
                _this.fold();
                return "fold";
            },
    
            //选中条目
            clickitem:function(event){
                _this.selectItem(event.currentItem);
                return "fold";
            },
    
            overitem:function(event){
                _this.highlightItem(event.currentItem);
                return "highlight";
            }
    
        }
    }

        在定义好状态后,我们还需要设定一个初始状态:

    initState:"fold"

        2.描述用户行为

        我们使用一个方法来描述用户行为,即驱动FSM发生状态转移的事件:

    "foldmenu":function(fn){
        var timeout;
        E.on(_this.container,"mouseleave",function(e){
            if(timeout)clearTimeout(timeout);
            timeout = setTimeout(function(){
                fn();
            },1000);
        });
        E.on([_this.container,_this.slideBox],"mouseenter",
        function(e){
            if(timeout)clearTimeout(timeout);
        });
        E.on("body","click",function(e){
            var target = e.target;
            if(!D.get(target,_this.container)){
                if(timeout)clearTimeout(timeout);
                fn();
            }
        });
    }

        如上面这个代码就定义了foldmenu这个用户行为,同时,FSM会自动将它定义为一个自定义事件,我们通过传入的回调函数fn来通知FSM触发这个事件的时机。

        通过上边的例子可以看出,我们可以将一个很复杂的动作定义为一个用户行为,也可以将几个不同的动作定义为一个用户行为,将用户行为和组件的动作彻底分开。

        与状态相同,我们也将所有的用户行为放在一个对象中。

    events:{
    
        "unfoldmenu":function(fn){
    
        },
    
        "foldmenu":function(fn){
    
        },
    
        "overitem":function(fn){
    
        },
    
        "clickitem":function(fn){
    
        }
    }

        3.描述组件行为

         由于组件行为一般都包含对组件本身的一些直接操作,可以作为API开放给用户使用,因此我们把描述组件行为的方法放在组件的prototype上,这部分代码如下:

    S.augment(SlideMenu,S.EventTarget,{
    
        setText:function(){
            var _this = this,
            select = _this.select;
            D.html(select,_this.text);
        },
    
        unfold:function(){
            var _this = this,
            slideBox = _this.slideBox;
            if(!_this.isFold)return;
            _this.isFold = false;
            D.show(slideBox);
        },
    
        fold:function(){
            var _this = this,
            options = _this.options,
            slideBox = _this.slideBox;
            if(_this.isFold)return;
            D.removeClass(options,"hover");
            _this.isFold = true;
            D.hide(slideBox);
        },
    
        highlightItem:function(curItem){
            var _this = this,
            options = _this.options;
            D.removeClass(options,"hover");
            D.addClass(curItem,"hover");
        },
    
        selectItem:function(curItem){
            var _this = this,
            value = D.attr(curItem,"data-value"),
            text = D.attr(curItem,"data-text");
            _this.value = value;
            _this.text = text;
            _this.setText()
            _this.fold();
            _this.fire("select",{
                value:value,
                text:text
            });
        }
    });

    第三步:实现有限状态机(基于KISSY实现)

        前面我们定义了组件的状态,用户行为,以及组件本身的动作,

        接下来我们来实现一个有限状态机(FSM),让整个组件工作起来。

        通过上面实现的代码,我们可以看出FSM的输入有以下三个:

  • 初始状态
  • 状态描述对象
  • 用户行为描述对象
  •     代码结构如下:

    initState:"fold",
    states:{
        //收起(初始状态)
        "fold":{
        },
        //展开状态
        "unfold":{
        },
        //高亮状态
        "highlight":{
        }
    },
    
    events:{
        "unfoldmenu":function(fn){
        },
        "foldmenu":function(fn){
        },
        "overitem":function(fn){
        },
        "clickitem":function(fn){
        }
    }

        FSM需要2个功能:

  • 将用户行为与自定义事件相关联(defineEvents)
  • 在用户行为发生时(即触发自定义事件时),根据状态描述对象来转移状态(handleEvents)
  •     代码如下:

    functionFSM(config){
        this.config = config;
        this.currentState = this.config.initState;
        this.nextState = null;
        this.states = this.config.states;
        this.events = this.config.events;
        this.defineEvents();
    }
    
    var proto = {
        //事件驱动状态转换(表现层)
        handleEvents:function(event){
            if(!this.currentState)return;
    
    	var actionTransitionFunction =
    	this.states[this.currentState][event.type];
    
            if(!actionTransitionFunction)return;
            
    
    	var nextState = actionTransitionFunction
    	.call(this,event);
    
            this.currentState = nextState;
        },
    
        //定义事件 (行为层)
        defineEvents:function(){
            var _this = this,
            events = this.events;
            for(k in events){
                (function(k){
                    var fn = events[k];
                    fn.call(_this,function(event){
                        _this.fire(k,event);
                    });
                    _this.on(k,_this.handleEvents);
                })(k)
            }
        }
    
    }
    S.augment(FSM, S.EventTarget, proto);

        然后,只需要实例化一个FSM即可

    new FSM({
         initState:"fold",
         states:{...},
         events:{...}
    });

    最后,总结一下。

        使用FSM模式设计和实现交互组件,可以获得以下特性:

  • 交互逻辑清晰
  • 用户行为和组件行为完全分离,代码具有良好的分层结构
  • 对设计具有良好的纠错特性,当设计上对状态和状态的转移有遗漏时,在实现阶段很容易流程出现走不通的情况,可以促进交互设计对细节的补充。
  •     源码:https://github.com/yhanwen/fsm

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