21、状态机与并发活动的设计模式

状态机与并发活动的设计模式

一、引言

在软件开发中，设计模式已成为捕捉经验教训的流行方式。设计模式是针对特定上下文中设计问题的通用解决方案，它应是被广泛接受而非新颖独特的，其目的是将设计经验传递给新手，而非教软件老手新技巧。

在一系列论文中，提出了一组用于交互任务的模式：
1. 资源任务与资源用户任务 ：这是共享单一资源的对偶模式。设计者可以选择将每个资源表示为依次处理请求的任务，或者让资源用户作为任务，通过受保护对象来表示资源。
2. 多资源并发访问 ：涉及同时、排他地访问多个共享资源的设计情况，通常解决方案包含资源用户任务。虽然死锁是这类问题需要关注的点，但资源用户任务常可根据编程约定（如锁定顺序）来设计，以防止形成循环等待链。
3. 状态机及相关活动的实现 ：状态机被实现为受保护对象。早期的状态机模式在包含定时事件时将其实现为任务，但这意味着如果在后期引入定时事件，实现方式就得改变。而本文提出的模式版本通过定时器任务来实现定时事件。

二、设计哲学：实体 - 生命建模（ELM）

一组模式可以定义一种设计哲学，状态机模式体现了实体 - 生命建模（ELM）的设计方法。它有两个目标：
1. 作为一种建模方法，描述软件的线程架构如何基于问题中的并发结构进行构建。
2. 提倡对并发的限制性使用，旨在消除不必要的线程和上下文切换，通常由单个任务处理软件需应对的问题环境中的每个事件。

在面向对象设计中，类和对象能从领域分析“无缝”过渡到设计和实现。而在 ELM 中，领域的并发特征会被带