Рассмотрим уже знакомый нам пример модифицированной программы «Степлера» из модуля 3. В диаграмме ПРИМС состояния связаны стрелками переходов. На каждом таком переходе указывается событие, в данном случае обозначаемое двумя пиктограммами в желтой рамке. События имеют имена, часто сформулированные как совершенное действие, например «цель потеряна», «таймер истек», «дверца открыта» и т. д. Направление стрелки показывает изменение состояния при возникновении данного события.

Такие события называют внешними. Это события, которые приводят к смене состояния в машине состояний. При обнаружении цели модулем «Сканер» дрон переходит из состояния «Скан» в состояние «Бой:Сближение».

Существует другой тип событий — внутренние события. Они позволяют реактивно выполнять действия без смены текущего состояния.

Диаграмма машины состояний описывает все события, на которые может реагировать программа, но срабатывают только те события, которые относятся к текущему состоянию. Для внешних событий — это те, что находятся на переходах из текущего состояния; для внутренних событий — это события, описанные внутри текущего состояния. Обратите внимание, что события срабатывают также для всех родительских состояний текущего состояния.

Хороший пример работы с событиями — задача об измерении игрового поля игры «Защита пасеки». Запрограммированный дрон может двигаться только в рамках доступного виртуального поля игры. Каковы его размеры?

Чтобы решить задачу, можно открыть специальный уровень для тренировок «Полигон» и составить программу дрона, которая будет опираться на события модуля «Навигация», отвечающего за движение дрона:

В этой задаче можно использовать самый простой способ движения — по координатам. Для этого нужно использовать команду того же модуля «Навигация.ДвигатьсяПоКоординатам ()», а перед ее запуском сбросить координаты командой «Навигация.СбросКоординат ()» и установить требуемые относительные координаты с помощью серии команд «Навигация.ЗадатьКоординату…(координата)».

Если связать включение диода соответствующего цвета с переходом по событиям модуля «Навигация», можно получить дрона-измерителя, который исследует поле игры и определит его размеры.

В реальных системах, а также у дронов в «Защите пасеки» существует удобный инструмент генерации как внешних, так и внутренних событий — таймер. Таймер хорошо знаком любому пользователю электронных часов или умной колонки и позволяет сгенерировать событие через заданное время. Таймер может использоваться однократно («Поставить таймер на 5 минут» или «Выключи духовку через 10 минут») или регулярно («Капать раствор в пробирку каждый час»).

В «Защите пасеки» есть три варианта использования таймера, реализованные в модуле «Таймер»:

Таймер может быть хорошим инструментом решения тактических задач в игре. В прошлом модуле мы сталкивались с недостатками модифицированной программы «Степлера». Например, если противники загоняют дрон в угол, выбраться оттуда ему будет непросто. Одна из причин в том, что разработанная нами программа не контролирует расстояние до цели, поэтому дрон может отступить слишком далеко.

В этом модуле мы познакомились со вторым фундаментальным элементом машин состояний — событием. Это позволяет создавать полноценные диаграммы машин состояний. Но программирование машин состояний отличается от привычного императивного программирования, представленного в блочном программировании и многих текстовых языках программирования. Очень важно увидеть эту разницу. Обозначим ключевые различия в таблице:

Императивный подход (от англ. imperative — «приказ») подразумевает программирование через строгую последовательность команд: компьютер или автономная система будут делать только то, что предписывает исполняемая программа. Событийное программирование, наоборот, описывает только те ситуации, в которых происходят изменения в системе и в которых требуется реакция. Поэтому императивный подход хорош для программ, которые реализуют конкретные известные шаги, а событийный — при управлении автономными системами в слабо определенном окружении, например в ситуации взаимодействия с человеком или другими автономными системами.

Различие подходов видно при сравнении блок-схем и диаграмм машин состояний. На первый взгляд эти схемы похожи и состоят из одних и тех же элементов, но эти формы описания программ противоположны по смыслу. Рассмотрим диаграмму машины состояний управления теплицей и соответствующую ей блок-схему.

Императивное программирование получило широкое распространение вместе с текстовыми языками программирования. Со временем императивное программирование было дополнено функциональным, объектно-ориентированным, событийным программированием и другими подходами. Современные универсальные языки программирования вроде C++ или Python позволяют реализовывать любой из подходов. Событийное программирование часто используется при создании сложных программ: встраиваемых систем и электроники, графических интерфейсов, серверных приложений, реализующих сетевые протоколы, автономных систем.

Событийный подход является хорошим выбором при обучении программированию, поскольку позволяет более четко увидеть, что такое программирование как часть управления, а также какую роль в программировании играет выбор модели. Одновременно с этим вы осваиваете подход и технологию, используемые при создании действительно сложных программ.