TaskTree-Ampel

Die TaskTree-Ampel ist eine alternative Implementierung der Ampel-Beispiele in Qt SCXML und Qt State Machine.

Die Anwendung besteht aus drei Hauptkomponenten:

• Ein „ TrafficLight “-Widget, das den aktuellen Zustand anzeigt.
• Ein „ TaskTree “-Rezept, das Zustandsübergänge steuert.
• Ein „ GlueInterface “, das die Benutzeroberfläche mit der Zustandsmaschine synchronisiert.

In den folgenden Abschnitten werden weitere Details zum Code des Beispiels beschrieben.

Hilfsklasse

Die Klasse „ GlueInterface “ sorgt für eine klare Trennung zwischen der Benutzeroberfläche und der Geschäftslogik.

enum class Light
{
    Off    = 0,
    Red    = 1 << 0,
    Yellow = 1 << 1,
    Green  = 1 << 2,
};

Q_DECLARE_FLAGS(Lights, Light)
Q_DECLARE_OPERATORS_FOR_FLAGS(Lights)

class GlueInterface final : public QObject
{
    Q_OBJECT

public:
    // operational logic -> GUI
    void setLights(Lights lights) { emit lightsChanged(lights); }

    // GUI -> operational logic
    void smash() { emit smashed(); }
    void repair() { emit repaired(); }

signals:
    void lightsChanged(Lights lights);

    void smashed();
    void repaired();
};

Die Klasse „ GlueInterface “ stellt die folgenden Schnittstellenmethoden bereit:

Wenn Benutzer mit der Benutzeroberfläche interagieren:

• Löst durch Klicken auf „Pause“ die Aktion „ smash() “ aus und simuliert so eine Störung.
• Ein Klick auf „Weiter“ löst ` repair()` aus und stellt den Normalbetrieb wieder her.

Implementierung der Zustandsmaschine

Die Logik der Zustandsmaschine wird über ein „TaskTree“-Rezept implementiert. Die Methode ` recipe() ` erstellt diese Logik mithilfe eines Verweises auf ` GlueInterface`:

ExecutableItem recipe(GlueInterface &iface)
{
    return Forever {
        Group { // "working" state
            stopOnSuccess,
            parallel,
            signalAwaiterTask(&iface, &GlueInterface::smashed), // transitions to the "broken" state
            Forever {
                switchLightsTask(&iface, Light::Red, 3s), // "red" state
                switchLightsTask(&iface, Light::Red | Light::Yellow, 1s), // "redGoingGreen" state
                switchLightsTask(&iface, Light::Green, 3s), // "green" state
                switchLightsTask(&iface, Light::Yellow, 1s), // "greenGoingRed" state
            }
        },
        Group { // "broken" state
            stopOnSuccess,
            parallel,
            signalAwaiterTask(&iface, &GlueInterface::repaired), // transitions to the "working" state
            Forever {
                switchLightsTask(&iface, Light::Yellow, 1s), // "blinking" state
                switchLightsTask(&iface, Light::Off, 1s), // "unblinking" state
            }
        }
    };
}

Verwaltung des Wurzelzustands

Das Element „ Forever “ auf oberster Ebene führt seine untergeordneten Elemente in einer Endlosschleife aus. Es enthält zwei Untergruppen, die den funktionierenden und den fehlerhaften Zustand darstellen.

Regeln für den Zustandsübergang:

• Zustände werden nacheinander ausgeführt, da das Standard-„ execution mode “ sequential ist.
• Wenn ein Zustand abgeschlossen ist, beginnt der nächste.
• Übergänge werden ausgelöst, wenn ein Benutzer in der Benutzeroberfläche auf die Pause- oder Wiedergabetaste klickt und dabei das entsprechende Signal ausgibt.

Der Betriebszustand „working“

Der Arbeits Group besteht aus zwei Aufgaben, die in „ parallel “ ausgeführt werden:

• Der „ signalAwaiterTask “ ist mit dem Signal „ GlueInterface::smashed “ verbunden. Wird das Signal ausgelöst, beendet die Aufgabe sofort die Ausführung mit „ DoneResult::Success “. Dies führt dazu, dass der „working“ Group die Ausführung stoppt und das Rezept in den „broken“- Zustand wechselt.
• Die verschachtelte „ Forever “-Aufgabe besteht aus vier „ switchLightsTask “-Aufgaben („red“, „redGoingGreen“, „green“ und „greenGoingRed“), die in einer Endlosschleife mit „ sequentially “ ausgeführt werden.

Das „ stopOnSuccess “-Element jeder Gruppe weist diese an, die Ausführung zu beenden, sobald eine ihrer untergeordneten Aufgaben mit „ DoneResult::Success “ abgeschlossen ist.

Die Implementierung von „ switchLightsTask “:

• Aktualisiert die Lichtzustände über „ GlueInterface::setLights() “.
• Erzeugt eine zeitgesteuerte Verzögerung mithilfe von „ timeoutTask “.
• Behält den Zustand für die angegebene Dauer bei („ timeout “).

static Group switchLightsTask(GlueInterface *iface, Lights lights, const milliseconds &timeout)
{
    return {
        onGroupSetup([iface, lights] { iface->setLights(lights); }),
        timeoutTask(timeout, DoneResult::Success)
    };
}

Der „fehlerhafte“ Betriebszustand

Der defekte „ Group “ ähnelt dem funktionierenden „ Group “. Der einzige Unterschied besteht darin, dass er mit dem Signal „ GlueInterface::repaired “ verbunden ist und die Leuchten nur zwischen zwei Zuständen wechseln, wobei das gelbe Licht ein- und ausgeschaltet wird.

Einrichtung der Anwendung

Die Haupteinrichtung der Anwendung erstellt alle Komponenten und verbindet sie miteinander:

int main(int argc, char **argv)
{
    QApplication app(argc, argv);

    GlueInterface iface;
    QTaskTree taskTree({recipe(iface)});
    TrafficLight widget(iface);

    widget.show();
    taskTree.start();

    return app.exec();
}

Die Funktion „ main() “ instanziiert die Objekte „QApplication“, „ GlueInterface “, „QTaskTree“ und „ TrafficLight “.

Um das ` taskTree `-Objekt zu erstellen, übergeben wir ein ` recipe() `, das mit dem ` iface `-Objekt erstellt wurde. Die ` widget ` verwendet ebenfalls das übergebene ` iface `-Objekt.

Vor der Ausführung der Anwendung zeigt die Funktion „ main() “ das Widget „ TrafficLight “ an und startet den Aufgabenbaum.

Ausführen des Beispiels

Sie können das Beispiel wie folgt ausführen:

• Qt Creator

  Öffnen Sie den Modus „ Welcome “ und wählen Sie das Beispiel unter „ Examples “ aus. Weitere Informationen finden Sie unter Qt Creator: Tutorial: Erstellen und Ausführen.

• Qt Extension for Visual Studio Code

  Führen Sie den Befehl „ Qt: Open Qt examples “ unter „ Command Palette “ aus und wählen Sie das Beispiel aus der Liste aus. Weitere Informationen finden Sie unter Qt Extension for Visual Studio Code: Tutorial: Erstellen und Ausführen.

Beispielprojekt @ code.qt.io