理解alivc_framework 状态机-白红宇

背景：

对与现在组件状态现状以及转换过程有点疑惑，自己边熟悉代码边思考。c++标准库以及Boost库并没有提供这种关于状态机类似的基类模板，原因是因为外面类复杂多样，不同类的状态没有共性。但是聚焦到音视频模块，这些类有着类似的特性，因此我们可以简单的总结和基类化一些基类模板，供模块继承使用。

正文：

这里指的模块类，一般是比较大的功能模块的接口类或者代理类（常见的如decode，encode等）。一般下面有对应的impl实现类，功能附带缓冲类等。由于是模块类是一个模块整体对外的表现，因此接口，状态也比较多。因此从上层角度出发，统一规划所有模块类进行统一表现，是个比较好的实现。同时也经常会遇到特殊不符合统一的设计的情况。需要特殊特化处理。

1.个人理解模块状态分类：

a)构造态,（未初始化态uninit）

模块类一般比较大，成员较多。个人习惯构造函数不进行业务处理，不传参数，不抛异常，仅仅对模块类内部成员进行引用，bind等互相关联。完成构造过程。

b)初始化态，（inited）

一般是外面调用，如果仅仅是自己构造函数调用就比较鸡肋了（还不如写到构造函数里面）。可以接受外部传参数。根据外部参数返回Init成功或者失败，或者抛异常，这都可行的。

c) 运行态，（run/start）

一般是外部调用，外面再初始化设置参数，或者初始化前后设置参数，开始运行。严格意义来说运行时期是不接受参数改变的（部分特殊支持运行态改参数也是可以的）。

d) 暂停态，(pause)

个人理解这也是非运行态，只不过保留了运行态的上下文而已。

以上就是我觉得一个组件必须有的4个必要的状态，或者说是用户必须需要关心的状态。说明一点的就是，这里是异步的情况，当然如果有些同步组件设计比较简单，比如是同步的接口，就是 init/doTask/uninit 就完成了工作，那肯定就没有运行态和暂停态了。但是考虑到模块都是负责比较复杂的业务，如果是纯同步的情况没必要设计成模块，或者说纯同步的模块实在不多我们暂不考虑。

2.模块切换函数

constructor：模块肯定是由constructor构造了。这里值得说明一下的就是，如果该模块是Service类型的，也就是说全局单例，则构造函数不是由业务逻辑控制的。这种单例的情况，般默认认为已经构造好了。一般是通过静态函数getInstance来获取类即可。

init（para）:通过调用init函数，实现uninit => inited 状态切换，如果是service，应该提供初始化形参，service返回初始化上下文context.

start():通过调用start，实现inited=>running 状态切换

pause():通过调用pause，实现running=>pause状态切换。

flush（）：此函数不切换状态，只是一个同步标识。调用后，组建所有异步操作都给出与同步操作相同的结果。

clear（）：与flush类似，此函数不切合状态，是同步标识。调用后，组建直接清除所有异步缓存。

resume(): pause=>running状态切换。

stop():running=>inited 状态切换。注意如果是pause=>inited 情况，也是stop。值得一提的是，stop之后，不需要将组建缓存和条件变量恢复到初始状态。也就是说，内含flush（）或者 clear()操作。因为stop之后是inited状态，允许上下缓存堆积。

uninit：inited=>uninit状态。个人感觉调用习惯是不用兼容stop功能。也就是说如果组件是running和pause状态的话，可以不响应uninit函数。客户如果想无论什么情况直接析构，可以组合调用stop（）和 uninit()。

destructor: 析构组件。为了防止内存泄露，一般会内置调用stop() 和 uninit()。

另外，这里需要对reset做一下说明，有时候客户希望的reset是恢复到running的初始状态，但是也有客户reset到uninit 状态。我个人觉得uninit 可以完成第二种业务。

总结一下如下图所示：

状态机转换示意图

3.两种处理状态方法

处理状态无非就是看状态和消息是否匹配if(state can proess this msg)。有两种处理方法，第一种是为每个状态写一个处理函数，这个处理函数判断是否响应该消息：

int processInitstateMsg(const Msg& msg){    switch (msg.type) {        case start:            start();            state = start_state;            break;        case uninit:            ...        default:            // 状态不对，不处理            break;    }}

另一种方法，也可以给每个消息写一个响应处理函数(alivc_framework现在的实现)：

int processMsg(const Msg& msg){    switch (msg.type) {            case start:                return onStartMsg(msg);            case ...        default:            // 未知消息            Log.e("unknown msg type.");    }}int onStartMsg(const Msg& startMsg){    if(state ok)    {        start();    }    else    {        return state invalid.    }}

对应这两种设计，谁优谁劣很明显可以看出。由于组件对于自身状态类型是明确的，对于外部处理的消息类型是未知的。如果先按照状态进行筛选，则只需判断一次即可（是否这个消息符合我的状态），如果按照第二种实现，那就需要判断两次了。第一次是processMsg里面判断消息类型(switch msg type)，然后调用每个响应消息的处理函数，然后在每个函数里面判断状态(switch state)，进而再进行消息处理。

当然第二种做法并不是一无是处。它可以提供一个stateBase进行抽象，处理公共的消息。

4.状态基类

由于状态很多，我们可以通过构造一个基类stateBase，来管理状态。stateBase暴露模块切换函数，内部有三个逻辑组成：1.检查状态，2.具体实现，3.切换状态。以stop为例：

StateBase::Stop(){	//1.check state	if(state != pause && state != running)	{		return false;	}	// 2.call virtual func impl;	StopImpl();		// 3.make state	state = inited;	return true;}

这样派生类就可以直接实现impl 而无需关心状态了。

不满足状态条件的组件如何处理？

实际应用中，有很多不满足使用基类条件的情况。比如类内部有多个线程，并且多个线程有相互依赖关系，并不是一个简单的Start、Stop能解决的；又或者某个类是封装的第三方库的类，而且这个第三方库定义的状态机与我们之前假设的状态机不同（例如AndroidMediaCodec Flush状态是不能跳转到Running态，必须要先Clear到Init态等等）。如果遇到这些比较棘手的情况，应该抛弃状态基类的方法，自己实现状态机，并且在对外接口中说明状态切换的时机以及特性。

总结

从类设计角度来讲，设计一个状态机，维护自身状态来保证调用和返回的结果是必要的。

由于每个类具体情况不同，需要每个组件自己实现维护自己的状态机。

由于音视频编排组件比较类似，可以提供统一的接口呈现状态转换。

编排组件可以抽象成一个基类统一维护，也可以自己处理，各有优劣。