В прошлом модуле мы создавали в «Защите пасеки» программу с отступающим «Степлером». Рассмотрим, какие состояния может принимать запрограммированный так дрон. На диаграмме машины состояний состояние изображается в виде прямоугольника со скругленными или срезанными краями. Каждое состояние имеет заголовок с именем.

Внутри каждого из этих состояний могут быть описаны возможные события и команды, которые реализуются только в данном состоянии. Например, в состоянии «Скан» дрон ищет ближайшего к себе противника. Если противник найден, дрон переходит в состояние «Сближение» и начинает двигаться к противнику. Как только противник заходит в зону действия оружия, дрон переходит в состояние «Атака» и начинает атаковать противника, одновременно отступая, так как мы добавили эту функцию в изначальную программу.

Рассмотрим еще один пример не из «Защиты пасеки» — программу микроволновки с грилем. В этой программе также четыре состояния: «нагрев», «поджаривание», «выпекание» и «дверца_открыта». В этой диаграмме начальным состоянием будет «нагрев», сразу после входа в которое машина состояний перейдет в состояние «поджаривание». Если дверца будет открыта и произойдет соответствующее событие, нагреватель будет отключен в целях безопасности. Обратите внимание, что состояния «поджаривание» и «выпекание» находятся внутри состояния «нагрев», что называется иерархией состояний. Это значит, что «нагрев» является родительским состоянием, а «поджаривание» и «выпекание» — его дочерними состояниями. Когда машина состояний находится в дочернем состоянии, она одновременно с этим находится и в его родительском состоянии.

Рассмотрим еще один пример иерархической машины состояний — программу умной теплицы. В диаграмме описаны два родительских состояния, или макросостояния: «День» и «Ночь». Эти состояния содержат дочерние состояния. Так, состояние «День» содержит состояния «Умеренно» и «Жарко». В состоянии «День» контроллер теплицы мониторит температуру и в зависимости от показаний термометра переключается между дочерними состояниями, которые связаны с выполнением соответствующих команд: в состоянии «Умеренно» нужно открыть форточку наполовину и выключить вентилятор, а в состоянии «Жарко» — открыть форточку целиком и включить вентилятор. Аналогичным образом контроллер теплицы меняет дочерние состояния ночью, опираясь на показания уровня влажности.

При программировании машин состояний важно понимать, в каком состоянии система находится в каждый момент времени. В «Защите пасеки» для этого можно использовать индикатор — модуль «Светодиод».

Такой подход часто применяется в программировании и называется отладкой. Отладка программы (debugging) — это отслеживание того, что именно делает программа, чтобы убедиться, что она работает так, как задумал программист. Фактически так мы приводим в соответствие наши идеальные представления о работе программы и ее реальное исполнение. В следующих частях курса и при решении более сложных задач мы предлагаем использовать это в работе.

В программах, которые мы рассматривали, все состояния имели имена. В машинах состояний это обязательное требование, ведь с помощью имен мы можем отличать состояния друг от друга по смыслу. Имена можно присваивать во всех развитых языках программирования: давать их функциям, переменным, объектам. Это одно из самых фундаментальных отношений в программировании — между «что это» и «как оно работает», которое один из основателей информатики Э. Дейкстра называл «колебанием между „представлением” и „тем, что за ним стоит”». Имя переменной или состояния в машине состояний и лежащий за ней смысл — это простейшая модель той реальности, которую программист скрывает за этим именем. Так, имя состояния «Скан» или «День» подразумевают определенное поведение виртуальной или реальной системы при нахождении в этом состоянии.