基于有限状态机的交互组件设计与实现

有限状态机（FSM）（*）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》

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:{...}
});

总结

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