第6章 状态机视图

本文深入介绍了UML状态机视图,它用于描述对象随时间变化的行为。状态机通过事件(如信号、调用、修改、时间事件)触发状态转换,状态表示对象在特定事件下的行为反应。转换包含触发器事件、监护条件、动作和目标状态,可以是外部转换、完成转换等。状态分为简单状态和组成状态,后者包括并发和顺序的子状态。子状态机的概念允许状态机的复用。状态机在描述类、用例、协作和方法的动态行为时非常有用,尤其适用于用户接口和设备控制器的控制逻辑建模。

6.1 概述
  状态机视图通过对类对象的生存周期建立模型来描述对象随时间变化的动态行为。每一个对象都被看作是通过对事件进行探测并做出回应来与外界其他部分通信的独立的实体。事件表示对象可以探测到的事物的一种运动变化—如接受到从一个对象到另一个对象的调用或信号、某些值的改变或一个时间段的终结。任何影响对象的事物都可以是事件,真实世界所发生的事物的模型通过从外部世界到系统的信号来建造的。
  状态是给定类的对象的一组属性值,这组属性值对所发生的事件具有相同性质的反应。换而言之,处于相同状态的对象对同一事件具有同样方式的反应,所以当给定状态下的多个对象当接受到相同事件时会执行相同的动作,然而处于不同状态下的对象会通过不同的动作对同一事件做出不同的反应。例如,当自动答复机处于处理事务状态或空闲状态时会对取消键做出不同的反应。
  状态机用于描述类的行为,但它们也描述用例、协作和方法的动态行为。对这些对象方面而言,一个状态代表了执行中的一步。我们通常用类和对象来描述状态机,但是它也可以被其他元素所直接应用。
6.2 状态机
  状态机是展示状态与状态转换的图。通常一个状态机依附于一个类,并且描述一个类的实例对接受到的事件所发生的反应。状态机也可以依附于操作、用例和协作并描述它们的执行过程。
状态机是一个类的对象所有可能的生命历程的模型。对象被孤立地从系统中抽出和考察,任何来自外部的影响被概述为事件。当对象探测到一个事件后,它依照当前的状态做出反应,反应包括执行一个动作和转换到新状态。状态机可以构造成继承转换,也能够对并发行为建立模型。
状态机是一个对象的局部视图,一个将对象与其外部世界分离开来并独立考查其行为的图。利用状态机可以精确地描述行为,但不适合综合理解系统执行操作。如果要更好地理解整个系统范围内的行为产生的影响,那么交互视图将更有用些。然而,状态机有助于理解如用户接口和设备控制器这样的控制机。
6.3 事件
  事件是发生在时间和空间上的一点的值得注意的事情。它在时间上的一点发生,没有持续时间。如果某一事情的发生造成了影响,那么在状态机模型中它是一个事件。当我们使用事件这个词时,通常是指一个事件的描述符号,即对所有具有相同形式的独立发生事件的描述,就像类这个词表示所有具有相同结构的独立类一样。一个事件的具体发生叫做事件的实例。事件可能有参数来辨别每个实例,就像类用属性来辨别每个对象。对类而言,信号利用泛化关系来进行组织,以使不同的类共享公用的结构。事件可以分成明确或隐含的几种:信号事件、调用事件、修件事件、时间事件等。表6-1是几种事件类型及其描述。

6-1 事件的种类


1. 信号事件
  信号是作为两个对象之间的通信媒介的命名的实体,信号的接收是信号接受对象的一个事件。发送对象明确地创建并初始化一个信号实例并把它发送到一个或一组对象。最基本的信号是异步单路通信,发送者不会等待接收者如何处理信号而是独立地做它自己的工作。在双路通信模型中,要用到多路信号,即至少要在每个方向上有一个信号。发送者和接受者可以是同一个对象。
  信号可以在类图中被声明为类元,并用关键字《signal》表示,信号的参数被声明为属性。同类元一样,信号间可以有泛化关系,信号可以是其他信号的子信号,它们继承父信号的参数,并且可以触发依赖于父信号的转换(如图6-1所示)。

图6-1 信号的等级组织
2. 调用事件
  调用事件是一个对象对调用的接收,这个对象用状态的转换而不是用固定的处理过程实现操作。对调用者来说,普通的调用(用方法实现的调用)不会被调用事件所辨别。接收者不是用方法来实现操作就是触发一个状态转换来实现这个操作。操作的参数即事件的参数。一旦调用的接收对象通过由事件触发的转换完成了对调用事件的处理或调用失败而没有进行任何状态转换,则控制返回到调用对象。不过,与普通的调用不同,调用事件的接收者会继续它自己的执行过程,与调用者处于并行状态。
3. 修改事件
  修改事件是依靠特定属性值的布尔表达式所表示的条件的满足。这是等到特定条件被满足的一种声明途径,但是一定要小心使用它,因为它表示了一种具有时间持续性的并且可能是涉及全局的计算过程(是一种远距离的动作,因为被测试的值可能是远距离的)。这既有好处也有坏处,它的好处在于它将模型集中在真正的依赖关系上—一种当给定条件被满足时发生的作用—而不是集中在测试条件的机制上。缺点在于它使修改系统潜在值和最终效果的活动之间的因果关系变得模糊了。测试修改事件的代价可能很大,因为原则上修改事件是持续不断的。而实际上,又存在着避免不必要的计算的方法。修改事件应该仅用在当一个具有更明确表达形式的通信形式显得不自然时。
  请注意监护条件与修改事件的区别。监护条件只是在引起转换的触发器事件触发时和事件接收者对事件进行处理时被赋值一次。如果它为假,那么转换将不会被激发,条件也不会被再赋值。而修改事件被多次赋值直到条件为真,这时转换也会被激发。
4. 时间事件
  时间事件代表时间的流逝。时间事件既可以被指定为绝对形式(天数),也可以被指定为相对形式(从某一指定事件发生开始所经历的时间)。在高层模型中,时间事件可以被认为是来自整个世界的事件;在实现模型中,它们由一些特定对象的信号所引起,这些对象既可能是操作系统也可能是应用中的对象。
6.4 状态
  状态描述了一个类对象生命期中的一个时间段。它可以用三种附加方式说明:在某些方面性质相似的一组对象值;一个对象等待一些事件发生时的一段时间;对象执行持续活动时的一段时间。虽然状态通常是匿名的并仅用处于该状态时对象进行的活动描述,但它也可以有名字。
  在状态机中,一组状态由转换相连接。虽然转换连接着两个状态(或多个状态,如果图中含有分支和结合控制),但转换只由转换出发的状态处理。当对象处于某种状态时,它对触发状态转换的触发器事件很敏感。
状态用具有圆形拐角的矩形表示。如图6-2所示。


图6-2 状态
6.5 转换
  从状态出发的转换定义了处于此状态的对象对外界发生的事件所做出的反应。通常,定义一个转换要有引起转换的触发器事件、监护条件、转换的动作和转换的目标状态。表6-2 列出了几种转换和由转换所引起的隐含动作。

<think>嗯,用户这次的问题是关于SpVoice本地视图功能API文档的查询。从系统指令来看,用户似乎正在开发语音合成相关的应用程序,需要深入了解COM组件SpVoice的接口用法。 用户提供的引用内容有些杂乱,第一个引用是关于Midi播放器的C++类设计,包含播放控制、文件列表管理等功能;第二个引用则是关于图像渲染的CPicture类。这些当前问题关联不大,可能是历史对话残留。需要聚焦在SpVoice这个核心需求上。 考虑到SpVoice是微软SAPI的核心接口,用户可能遇到的具体场景包括:在桌面应用中嵌入语音合成功能,需要控制发音参数,或者实现文本转语音的实时播放。用户没有明确说明开发语言,但根据引用中出现的C++代码,优先以C++为例进行说明会比较合适。 准备从四个层面组织回答:首先解释SpVoice的基础概念初始化步骤,这是使用前提;然后详细说明控制语音播放的关键方法,特别是Speak函数的不同标志位用法;接着展示如何调整语音参数如语速、音量;最后补充视图相关的功能说明,虽然SpVoice本身不提供UI,但可以关联到语音识别部分。 用户可能存在的潜在需求:是否需要多语种支持?是否涉及长文本分段合成?但当前问题中没有体现,所以先聚焦基础功能。后续生成的问题可以引导用户补充这些细节。 在生成相关问题时要覆盖:不同开发语言的实现差异(用户可能是C#/VB开发者)、异常处理(比如语音引擎缺失的情况)、高级功能如事件回调机制,以及如何实现类似屏幕阅读器的交互效果。这样能帮助用户全面掌握SpVoice的应用场景。</think>关于 `SpVoice` 本地视图功能及语音合成 API 的使用方法,主要涉及微软的 **语音 API (SAPI)**。`SpVoice` 是 SAPI 中用于**语音合成 (Text-to-Speech, TTS)** 的核心 COM 对象。以下是关键信息使用方法: --- ### **1. SpVoice 基础概念** * **功能:** 将文本转换为语音并播放出来。 * **平台:** Windows 操作系统 (集成 SAPI)。 * **接口:** `ISpVoice` (继承自 `ISpEventSource`, `ISpNotifySource` 等)。 * **依赖:** 需要系统中已安装并配置了 TTS 语音引擎 (如 Microsoft David, Mark, Zira 或其他第三方语音)。 --- ### **2. 核心使用方法 (C++ 示例)** 以下展示基本流程,需包含头文件 `sapi.h` 并链接库 `sapi.lib`。 ```cpp #include <sapi.h> #include <sphelper.h> // 辅助函数 // 初始化 COM 库 (通常在程序启动时调用) CoInitialize(nullptr); // 1. 创建 SpVoice 对象 ISpVoice* pVoice = nullptr; HRESULT hr = CoCreateInstance( CLSID_SpVoice, // SpVoice 的 CLSID nullptr, CLSCTX_ALL, // 上下文 IID_ISpVoice, // ISpVoice 接口 IID (void**)&pVoice // 接收接口指针 ); if (FAILED(hr)) { /* 错误处理 */ } // 2. 设置语音属性 (可选) // 2.1 设置语速 (范围通常 -10 到 10) pVoice->SetRate(0); // 默认速度 // 2.2 设置音量 (0-100) pVoice->SetVolume(100); // 最大音量 // 2.3 设置语音 (需要知道语音令牌) ISpObjectToken* pToken = nullptr; // 获取默认语音令牌 SpGetDefaultTokenFromCategoryId(SPCAT_VOICES, &pToken); // 或按名称获取特定语音令牌 (如 "Microsoft David Desktop") // SpFindBestToken(SPCAT_VOICES, L"Name=Microsoft David Desktop", nullptr, &pToken); if (pToken) { pVoice->SetVoice(pToken); // 应用语音令牌 pToken->Release(); } // 3. 合成并播放文本 // 3.1 同步播放 (阻塞直到播放完成) hr = pVoice->Speak( L"你好,世界!这是 SpVoice 的语音合成示例。", // 要合成的文本 (宽字符) SPF_DEFAULT, // 标志: 默认行为 (同步) nullptr // 接收唯一标识符 (通常 nullptr) ); // 3.2 异步播放 (立即返回,语音在后台播放) hr = pVoice->Speak( L"你好,世界!这是 SpVoice 的语音合成示例。", SPF_ASYNC | SPF_IS_XML, // 标志: 异步 | 允许 XML 标记 (可选) nullptr ); // 4. 控制播放 // 4.1 暂停 pVoice->Pause(); // 4.2 恢复 pVoice->Resume(); // 4.3 跳过当前说话 (停止当前发声) pVoice->Skip(L"SENTENCE", 0, nullptr); // 跳过当前句子 // 4.4 完全停止并清空队列 pVoice->Speak(nullptr, SPF_PURGEBEFORESPEAK, nullptr); // 5. 等待异步播放结束 (可选) // ... 可以使用事件通知机制 (ISpNotifySource) 或简单循环检查状态 SPVOICESTATUS status; while (SUCCEEDED(pVoice->GetStatus(&status, nullptr)) && status.dwRunningState == SPRS_IS_SPEAKING) { Sleep(100); // 简单等待 } // 6. 释放对象 pVoice->Release(); // 卸载 COM 库 (通常在程序退出时调用) CoUninitialize(); ``` --- ### **3. 关键 API 文档摘要 (`ISpVoice` 主要方法)** * **`Speak`** * **功能:** 合成并播放文本。 * **参数:** * `pwcs`: 要合成的文本 (宽字符字符串)。传入 `nullptr` 停止所有语音。 * `dwFlags`: 控制行为的标志。常见标志: * `SPF_DEFAULT`: 同步播放。 * `SPF_ASYNC`: 异步播放 (函数立即返回)。 * `SPF_PURGEBEFORESPEAK`: 停止当前语音并清除队列,然后播放新文本。 * `SPF_IS_XML`: 文本包含 SAPI XML 标记 (如 `<rate speed='-2'>` 控制语速)。 * `SPF_IS_FILENAME`: `pwcs` 是 WAV 文件名 (输出到文件)。 * `pulStreamNumber`: 接收此发声的唯一标识符 (通常 `nullptr`)。 * **`Pause`** * **功能:** 暂停当前语音播放。 * **`Resume`** * **功能:** 从暂停状态恢复播放。 * **`SetRate`** * **功能:** 设置语速。 * **参数:** `RateAdjust`: 语速调整值 (范围通常 -10 [最慢] 到 10 [最快],0 为默认)。 * **`SetVolume`** * **功能:** 设置音量。 * **参数:** `usVolume`: 音量值 (0 [静音] 到 100 [最大])。 * **`SetVoice`** * **功能:** 设置要使用的语音 (TTS 引擎)。 * **参数:** `pToken`: 指向 `ISpObjectToken` 接口的指针 (代表特定语音)。使用 `SpGetDefaultTokenFromCategoryId(SPCAT_VOICES, ...)` 或 `SpFindBestToken(...)` 获取。 * **`GetStatus`** * **功能:** 获取语音对象当前状态。 * **参数:** * `pStatus`: 指向 `SPVOICESTATUS` 结构的指针,接收状态信息 (如当前播放位置、运行状态 `dwRunningState`: `SPRS_DONE`, `SPRS_IS_SPEAKING`, `SPRS_IS_PAUSED`)。 * `ppszLastBookmark`: 接收最后书签名称 (通常 `nullptr`)。 * **`Skip`** * **功能:** 跳过指定数量的文本单位。 * **参数:** * `pItemType`: 指定单位类型 (如 `L"SENTENCE"`, `L"WORD"`, `L"PARAGRAPH"`)。 * `lNumItems`: 要跳过的数量 (正数向前,负数向后)。 * `pulNumSkipped`: 接收实际跳过的数量 (通常 `nullptr`)。 --- ### **4. 关于“本地视图”** * **`SpVoice` 本身不直接提供图形用户界面 (GUI) 视图。** 它是一个编程接口 (API)。 * 如果你想实现一个**显示当前语音合成状态、进度或文本高亮的本地应用界面**,需要**自行开发 GUI**: 1. 使用 `GetStatus` 定期查询播放状态 (如当前流位置 `ulCurrentStream` 输入流位置 `ulInputWordPos`)。 2. 根据这些位置信息,在你的应用程序界面中高亮显示正在朗读的文本。 3. 提供按钮或控件调用 `Speak` (带 `SPF_ASYNC`), `Pause`, `Resume`, `Stop` (`Speak(nullptr, SPF_PURGEBEFORESPEAK, nullptr)`) 等方法。 * **“视图”功能是你需要自己实现的应用程序逻辑,`SpVoice` API 提供底层数据支持。** --- ### **5. 官方文档资源** * **MSDN 文档 (最权威):** * `ISpVoice` 接口: [https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/desktop/ee125078(v=vs.85)](https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/desktop/ee125078(v=vs.85)) (可能需要调整链接到最新文档位置,搜索 "ISpVoice Interface" 或 "SAPI 5.3 ISpVoice" 通常能找到)。 * SAPI 概述: [https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/desktop/ms723627(v=vs.85)](https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/windows/desktop/ms723627(v=vs.85))。 * **SAPI SDK:** 历史版本的 Platform SDK 或 Windows SDK 中包含 SAPI 头文件 (`sapi.h`, `sphelper.h`)、库 (`sapi.lib`) 更详细的文档、示例代码。在新版 SDK 中查找 Speech 相关部分。 --- ### **
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