Apache Commons-SCXML系列之秒表(StopWatch)

编程方式一

画状态图

秒表的状态图，其中秒表有：重置，运行中，已停止3个状态

编写xml文件

秒表状态机定义文件：stopwatch1.xml，xml文件分析请看后面

<?xml version="1.0"?>
<scxml xmlns="http://www.w3.org/2005/07/scxml" version="1.0"
       initial="reset">

    <state id="reset">
        <onentry>
            <script>
                stopWatchEntity.reset()
            </script>
        </onentry>
        <transition event="watch.start" target="running" />
    </state>

    <state id="running">
        <onentry>
            <script>
                stopWatchEntity.run()
            </script>
        </onentry>
        <transition event="watch.stop" target="stopped" />
    </state>

    <state id="stopped">
        <onentry>
            <script>
                stopWatchEntity.stop()
            </script>
        </onentry>
        <transition event="watch.start" target="running" >

        </transition>
        <transition event="watch.reset" target="reset" />
    </state>

</scxml>

编写程序控制状态转移

需要操作的实体类，用来约束秒表的行为：StopWatchEntity.java

package stopwatch;
import java.io.Serializable;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

public class StopWatchEntity implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;
    //时分秒
    private int hr;
    private int min;
    private int sec;
    //100毫秒
    private int fract;

    private transient Timer timer;

    /**
     * 重置当前状态机
     */
    public synchronized void reset() {
        hr = min = sec = fract = 0;
    }

    /**
     * 运行秒表
     */
    public synchronized void run() {
        if (timer == null) {
            timer = new Timer(true);
            //使用timer来定时执行，秒表计数，每100毫秒，执行一次increment方法
            timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {
                @Override
                public void run() {
                    increment();
                }
            }, 100, 100);
        }
    }

    /**
     * 停止秒表
     */
    public synchronized void stop() {
        timer.cancel();
        timer = null;
    }

    /**
     * 得到当前秒表的时间
     * @return
     */
    public synchronized String getDisplay() {
        return String.format("%d:%02d:%02d,%d", hr, min, sec, fract);
    }

    /**
     * 自增方法
     */
    private synchronized void increment() {
        if (fract < 9) {
            fract++;
        } else {
            fract = 0;

            if (sec < 59) {
                sec++;
            } else {
                sec = 0;
                if (min < 59) {
                    min++;
                } else {
                    min = 0;
                    hr++;
                }
            }
        }
    }
}

界面类：StopWatchFrame.java

/**
 * Created by zhengshouzi on 2015/11/20.
 */
package stopwatch;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.net.URL;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

import javax.swing.*;

import org.apache.commons.scxml2.Context;
import org.apache.commons.scxml2.Evaluator;
import org.apache.commons.scxml2.SCXMLExecutor;
import org.apache.commons.scxml2.TriggerEvent;
import org.apache.commons.scxml2.env.SimpleErrorReporter;
import org.apache.commons.scxml2.env.jexl.JexlEvaluator;
import org.apache.commons.scxml2.io.SCXMLReader;
import org.apache.commons.scxml2.model.ModelException;
import org.apache.commons.scxml2.model.SCXML;

public class StopWatchFrame extends JFrame implements ActionListener {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private JLabel displayLabel;

    private JButton startButton;
    private JButton stopButton;
    private JButton resetButton;

    private SCXMLExecutor executor;
    private StopWatchEntity stopWatchEntity;

    public static void main(String[] args) {

        new StopWatchFrame();
    }

    public StopWatchFrame() {
        super("SCXML StopWatch");
        //初始化状态机
        initStopWatch();
        //初始化界面
        initUI();
    }



    /**
     * 监听器需要执行的方法，自动调用
     * @param event 事件源
     */
    public void actionPerformed(ActionEvent event) {
        //得到绑定在每个按钮上的命令
        String command = event.getActionCommand();
        //对各个命令进行判断，在执行相应的内容
        try {
            if ("START".equals(command)) {
                //生成watch.start事件，将转到running状态
                executor.triggerEvent(new TriggerEvent("watch.start", TriggerEvent.SIGNAL_EVENT));
                //设置一些列按钮的可见性
                startButton.setEnabled(false);
                stopButton.setEnabled(true);
                resetButton.setEnabled(false);

            } else if ("STOP".equals(command)) {
                //生成watch.stop事件，将转到stoped状态
                executor.triggerEvent(new TriggerEvent("watch.stop", TriggerEvent.SIGNAL_EVENT));

                startButton.setEnabled(true);
                stopButton.setEnabled(false);
                resetButton.setEnabled(true);

            } else if ("RESET".equals(command)) {
                //生成watch.reset事件，将转到reset状态
                executor.triggerEvent(new TriggerEvent("watch.reset", TriggerEvent.SIGNAL_EVENT));

                startButton.setEnabled(true);
                stopButton.setEnabled(false);
                resetButton.setEnabled(false);

            }
        } catch (ModelException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 初始化秒表
     */
    private void initStopWatch() {
        //得到资源文件路径
        final  URL STOPWATCH = this.getClass().getResource("stopwatch1.xml");


        //实例化数据模型解析器
        Evaluator evaluator = new JexlEvaluator();

        //实例化引擎
        executor = new SCXMLExecutor(evaluator, null, new SimpleErrorReporter());


        try {
            //加载资源文件,实例化到一个SCXML对象，两者之间一一对应
            SCXML scxml = SCXMLReader.read(STOPWATCH);

            //将这样的一个SCXML实例，作为状态机对象，传入到引擎里面。
            executor.setStateMachine(scxml);

            //设置引擎执行的根上下文
            Context rootContext = evaluator.newContext(null);
            final StopWatchEntity stopWatchEntity = new StopWatchEntity();
            rootContext.set("stopWatchEntity", stopWatchEntity);
            executor.setRootContext(rootContext);

            //设置当前对象
            this.stopWatchEntity = stopWatchEntity;

            //开始启动流程
            executor.go();

        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }

    }

    /**
     * 初始化界面
     */
    private void initUI() {

        JPanel mainPanel = new JPanel();
        mainPanel.setLayout(new BorderLayout());
        setContentPane(mainPanel);

        JPanel contentPanel = new JPanel();
        contentPanel.setLayout(new FlowLayout());
        displayLabel = new JLabel("0:00:00,000");
        displayLabel.setFont(new Font(Font.DIALOG,100,50));
        contentPanel.add(displayLabel, BorderLayout.CENTER);

        mainPanel.add(contentPanel, BorderLayout.CENTER);

        JPanel buttonPanel = new JPanel();
        buttonPanel.setLayout(new FlowLayout());

        startButton = createButton("START", "Start");
        buttonPanel.add(startButton);

        stopButton = createButton("STOP", "Stop");
        stopButton.setEnabled(false);
        buttonPanel.add(stopButton);

        resetButton = createButton("RESET", "Reset");
        resetButton.setEnabled(false);
        buttonPanel.add(resetButton);

        mainPanel.add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);


        setLocation(250,300);
        setSize(400,200);

        setResizable(true);
        setVisible(true);


        Timer displayTimer = new Timer();

        displayTimer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                displayLabel.setText(stopWatchEntity.getDisplay());
            }
        }, 100, 100);

        setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);

    }

    /**
     * 创建一个按钮
     * @param command 按钮的命令
     * @param text 按钮上的文本
     * @return 返回一个新建的按钮
     */
    private JButton createButton(final String command, final String text) {
        JButton button = new JButton(text);
        button.setActionCommand(command);
        button.addActionListener(this);
        return button;
    }

}

程序结果分析

程序界面类中的定时器一直在访问 StopWatchEntity的getDisplay属性，来得到秒表的值。我们通过Start,Stop,Reset来控制秒表的状态，在进入某一个状态机的时候，我们调用这个状态机根上下文设置的stopWatcheEntity对象相应的方法，来改变秒表的值。当秒表一直处于某一个状态的时候，我们又通过点击按钮来改变秒表的状态。

编程方式2

画状态图

图和方式一一样

编写状态图xml文件

stopwatch2.xml，这个类里面没有了srcipt等标签。

<?xml version="1.0"?>
<scxml xmlns="http://www.w3.org/2005/07/scxml"
       version="1.0"
       initial="reset">

    <state id="reset">
        <transition event="watch.start"   target="running"/>
    </state>

    <state id="running">
        <transition event="watch.stop"    target="stopped"/>
    </state>

    <state id="stopped">
        <transition event="watch.start"   target="running"/>
        <transition event="watch.reset"   target="reset"/>
    </state>

</scxml>

编写程序控制状态转移

需要操作的实体类（同时也是状态机类），用来约束秒表的行为：StopWatchStateMachine.java。这个类中的方法名字和上面的StopWatchEntity.java名字稍有不同，这个类里面的名字必须要和所对应的xml文件里面的状态名字相同。这是因为当状态发生转移的时候，进入某一个状态的时候，由框架自身根据反射机制去调用对应的方法。

package stopwatch;

import org.apache.commons.scxml2.env.AbstractStateMachine;
import org.apache.commons.scxml2.model.ModelException;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;


public class StopWatchStateMachine extends AbstractStateMachine {


    public static final String EVENT_START = "watch.start";
    public static final String EVENT_STOP = "watch.stop";
    public static final String EVENT_RESET = "watch.reset";


    private int hr, min, sec, fract;

    private Timer timer;

    public StopWatchStateMachine() throws ModelException {
        super(StopWatchStateMachine.class.
            getResource("stopwatch3.xml"));
    }

    /**
     * 重置当前状态机，方法名和所在的状态名相同，又框架自己调用
     */
    public void reset() {
        hr = min = sec = fract=0;
        timer=null;
    }
    /**
     * 运行秒表，方法名和所在的状态名相同，又框架自己调用
     */
    public void running() {
        if (timer == null) {
            timer = new Timer(true);
            timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {
                @Override
                public void run() {
                    increment();
                }
            }, 100, 100);
        }
    }
    /**
     * 停止秒表，方法名和所在的状态名相同，又框架自己调用
     */
    public void stopped() {
        timer.cancel();
        timer = null;
    }

    /**
     * 得到当前秒表的时间
     * @return
     */
    public synchronized String getDisplay() {
        return String.format("%d:%02d:%02d,%d", hr, min, sec, fract);
    }

   //只是做一个演示，不使用这个方法
    public String getCurrentState() {
        return getEngine().getStatus().getStates().iterator().next().getId();
    }

    /**
     * 自增方法
     */
    private synchronized void increment() {
        if (fract < 9) {
            fract++;
        } else {
            fract = 0;

            if (sec < 59) {
                sec++;
            } else {
                sec = 0;
                if (min < 59) {
                    min++;
                } else {
                    min = 0;
                    hr++;
                }
            }
        }
    }
}

StopWatchDisplay.java 界面展现类

package stopwatch;

import org.apache.commons.scxml2.model.ModelException;

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;



public class StopWatchDisplay extends JFrame
        implements ActionListener {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private JLabel displayLabel;
    private JButton startButton;
    private JButton stopButton;
    private JButton resetButton;


    private StopWatchStateMachine stopWatchStateMachine;

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new StopWatchDisplay();
    }

    public StopWatchDisplay() throws ModelException {
        super("SCXML StopWatch StateMachine");
        stopWatchStateMachine = new StopWatchStateMachine();
       initUI();
    }

    /**
     * 监听器需要执行的方法，自动调用
     * @param event 事件源
     */
    public void actionPerformed(ActionEvent event) {
        //得到绑定在每个按钮上的命令
        String command = event.getActionCommand();
        //对各个命令进行判断，在执行相应的内容

            if ("START".equals(command)) {
                //生成watch.start事件，将转到running状态
                stopWatchStateMachine.fireEvent(StopWatchStateMachine.EVENT_START);
                //设置一些列按钮的可见性
                startButton.setEnabled(false);
                stopButton.setEnabled(true);
                resetButton.setEnabled(false);

            } else if ("STOP".equals(command)) {
                //生成watch.stop事件，将转到stoped状态
                stopWatchStateMachine.fireEvent(StopWatchStateMachine.EVENT_STOP);

                startButton.setEnabled(true);
                stopButton.setEnabled(false);
                resetButton.setEnabled(true);

            } else if ("RESET".equals(command)) {
                //生成watch.reset事件，将转到reset状态
                stopWatchStateMachine.fireEvent(StopWatchStateMachine.EVENT_RESET);

                startButton.setEnabled(true);
                stopButton.setEnabled(false);
                resetButton.setEnabled(false);

            }

    }

    /**
     * 初始化界面
     */
    private void initUI() {

        JPanel mainPanel = new JPanel();
        mainPanel.setLayout(new BorderLayout());
        setContentPane(mainPanel);

        JPanel contentPanel = new JPanel();
        contentPanel.setLayout(new FlowLayout());
        displayLabel = new JLabel("0:00:00,000");
        displayLabel.setFont(new Font(Font.DIALOG, 100, 50));
        contentPanel.add(displayLabel, BorderLayout.CENTER);

        mainPanel.add(contentPanel, BorderLayout.CENTER);

        JPanel buttonPanel = new JPanel();
        buttonPanel.setLayout(new FlowLayout());

        startButton = createButton("START", "Start");
        buttonPanel.add(startButton);

        stopButton = createButton("STOP", "Stop");
        stopButton.setEnabled(false);
        buttonPanel.add(stopButton);

        resetButton = createButton("RESET", "Reset");
        resetButton.setEnabled(false);
        buttonPanel.add(resetButton);

        mainPanel.add(buttonPanel, BorderLayout.SOUTH);


        setLocation(250, 300);
        setSize(400,200);

        setResizable(true);
        setVisible(true);


        Timer displayTimer = new Timer();

        displayTimer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                displayLabel.setText(stopWatchStateMachine.getDisplay());
            }
        }, 100, 100);

        setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);

    }
    /**
     * 创建一个按钮
     * @param command 按钮的命令
     * @param text 按钮上的文本
     * @return 返回一个新建的按钮
     */
    private JButton createButton(final String command, final String text) {
        JButton button = new JButton(text);
        button.setActionCommand(command);
        button.addActionListener(this);
        return button;
    }

}

程序结果分析

程序界面类中的定时器一直在访问 StopWatctStateMachine的getDisplay方法，来得到秒表的值。我们通过Start,Stop,Reset来控制秒表的状态，在进入某一个状态机的时候，由框架自动调用对应状态名相同的的函数，来改变秒表的值。当秒表一直处于某一个状态的时候，我们又通过点击按钮来改变秒表的状态。

源代码AbstractStateMachine.java中对应的调用语句如下

/**
      * {@inheritDoc}
      */
     public void onEntry(final EnterableState entered) {
         invoke(entered.getId());
     }
      /**
  * Invoke the no argument method with the following name.
  *
  * @param methodName The method to invoke.
  * @return Whether the invoke was successful.
  */
 public boolean invoke(final String methodName) {
     Class<?> clas = this.getClass();
     try {
         Method method = clas.getDeclaredMethod(methodName, SIGNATURE);
         method.invoke(this, PARAMETERS);
     } catch (SecurityException se) {
         logError(se);
         return false;
     } catch (NoSuchMethodException nsme) {
         logError(nsme);
         return false;
     } catch (IllegalArgumentException iae) {
         logError(iae);
         return false;
     } catch (IllegalAccessException iae) {
         logError(iae);
         return false;
     } catch (InvocationTargetException ite) {
         logError(ite);
         return false;
     }
     return true;
 }

两种方式的总结

其实第二种方式是官网给出的例子里面的，同时也是更贴近状态机对象的思想。但是也有如下缺点（也许）
1、 stopWatchStateMachine.fireEvent(StopWatchStateMachine.EVENT_START);只有这一个触发事件的函数，不能传递数据。而第一种方式里面的executor.triggerEvent(new TriggerEvent(“watch.start”, TriggerEvent.SIGNAL_EVENT),数据);可以通过触发时间传递数据进入状态机里面。