Автоматы

Работа объектов программы описывается с помощью автоматов (илимашин состояний). Существует хорошо развитаятеория автоматов, в которой изучают­ся вопросы их построения и анализа работы.

Автомат — это элемент системы, который характеризуется двумя базо­выми понятиями: состояние и переход.

Каждый автомат в определенный момент времени может находиться в одном из допустимых состояний. Число этих состояний, возможно, бесконечно. Задан так­же набор правил, по которому допускаетсяпереход из одних множеств состояний в другие.

Схожесть автоматной модели с программированием в том, что переменные (ячейки памяти) в каждый момент работы процессора всегда хранят конкретные значения из допустимых диапазонов значений. Эти значения фактически являют­ся состояниями переменных.

Разрешенные над значениями переменных вычислительные операции при­водят к переходу этих переменных в новые состояния (в новые значения). Этот алгоритмический принцип может быть распространен на большое число управ­ленческих задач. В общем случае автоматный подход позволяет описать любую, сколь угодно сложную последовательность операций.

Познакомимся с базовыми правилами работы автоматов в языке UML.

• Автомат в определенный момент времени может находиться только в одном состоянии. Это правило соответствует принципу императивного програм­мирования, согласно которому любая переменная в каждый момент време­ни (такт процессора, шаг работы программы) хранит только одно из множе­ства допустимых значений.

• Число состояний автомата конечно.

• Из текущего состояния автомат может перейти только в одно следующее состояние. Не исключено, что это состояние выбирается из нескольких доступных вариантов.

• В рамках диаграммы у каждого состояния должен быть предшественник (за исключением начального состояния). Это правило запрещает размещение на диаграмме состояний, никак не связанных друг с другом.

• В определенном состоянии автомат может находиться сколь угодно долго. Переходы между состояниями считаются мгновенными.

• На диаграмме состояний не регистрируется путь (история состояний), при­ведший автомат в текущее состояние (в отличие от диаграмм последова­тельности и кооперации). Это правило показывает, что по текущему значе­нию переменной нельзя определить те значения (состояния), в которых она находилась ранее.