[UML Distilled] 10장

10장. 상태 기계 다이어그램

• 상태 기계 다이어그램(State Machine Diagram) 은 시스템의 행동을 기술하는 잘 알려진 기술이다.
• 객체 지향적인 접근 방법에서는 단일 객체가 활성인 시간 동안 어떤 행동을 하는지 나타내기 위해서 그린다.

그림 10.1 간단한 상태 기계 다이어그램

• 상태 다이어그램은 객체가 생성되었을 때의 상태에서 시작한다.
• 초기 의사 상태(initial pseudostate) 는 실제의 상태는 아니지만 초기 상태를 가리키는 화살표를 가지고 있다.
• 전이(transition) 는 한 상태에서 또 다른 상태로의 이동을 나타낸다.
• 모든 전이는 3부분으로 이루어진 레이블을 가지고 있다.
  • 레이블의 형태는 트리거-서명 [가드] / 액티비티의 형태이다.
  • 전이 표기법의 세 부분은 모두 선택 사항이다.
  • 트리거-서명(trigger-signature) 은 상태의 변화를 유발할 수 있는 단일 이벤트이다. 트리거-서명이 없는 경우는 전이가 즉시 일어나는 것을 의미한다.
  • 가드(guard) 는 트랜지션이 이루어지기 위해서 만족해야하는 부울린(Boolean) 조건이다. 가드가 없는 것은 이벤트가 일어나면 무조건 전이가 일어난다는 것이다.
  • 액티비티(activity) 는 전이 동안 수행되는 어떤 행동이다. 액티비티가 없는 것은 전이 동안 아무 일도 하지 않는 것을 의미한다.
• 어떤 상태에서 이벤트가 발생하면, 상태에서부터 나가는 방향의 전이 중 하나만을 취할 수 있다.
• 같은 이벤트에 대한 여러 개의 전이가 있다면, 가드가 상호 배제(mutually exclusive) 여야만 한다.
• 이벤트가 발생했는데도 유효한 전이가 하나도 없다면 이벤트는 무시된다.
• 최종 상태(final state) 는 상태 기계가 끝났음을 의미하며, 객체가 삭제되는 것을 암시한다.
• 상태 기계는 객체가 직접 관찰하거나 작동시키는 것만을 보여줄 수 있다.

내부 액티비티

• 어떤 상태에서 이벤트가 발생했을 때 전이 없이 반응할 수 있다. 이때 내부 액티비티(internal activity) 를 사용한다.

그림 10.2 테스트 필드 입력 상태에서 생길 수 있는 내부 이벤트

• 내부 액티비티는 자기-전이(self-transition) 과 유사하다. 자기-전이란 같은 상태로 돌아오는 전이이다.
• 입장 액티비티(entry activity) 는 상태에 들어올 때, 퇴장 액티비티(exit activity) 는 상태를 떠날 때 수행된다.

활동 상태

• 객체가 무엇인가 작업을 하고 있는 상태를 활동 상태(activity state) 라고 한다. do-액티비티라는 용어를 쓴다.

그림 10.3 활동 상태

• do-액티비티와 일반 액티비티는 모두 어떤 행동을 수행하는 것을 나타낸다. 이 둘의 중대한 차이는 일반 액티비티가 “순간적으로” 일어나며 일반 이벤트에 의해서 멈출 수 없는 것에 비해서 do-액티비티는 일정한 시간 동안 일어나며 멈출 수 있다.

상위 상태

그림 10.4 하위 상태를 포함하는 상위 상태

• 몇 개의 상태가 공통적인 전이와 내부 액티비티를 공유한다.

동시 상태

그림 10.5 동시 직교 상태

• 상태들은 동시에 진행되는 몇 개의 직교 상태(orthogonal state) 다이어그램으로 나누어질 수 있다.
• 과거 의사 상태(history pseudostate) 에서 나가는 화살표는 최초의 내역이 없을 때 가는 상태를 가리킨다.

상태 다이어그램의 구현

• 상태 다이어그램은 크게 세 가지 방법으로 구현될 수 있다. 내장 스위치(nested switch), 상태 패턴(state pattern), 상태 표(state table) 이다.

public void HandleEvent(PanelEvent anEvent) {
    switch (CurrentState) {
        case PanelState.Open :
            switch (anEvent) {
                case PanelEvent.SafeClosed :
                    CurrentState = PanelState.Wait;
                break;
            }
            break;
        case PanelState.Wait :
            switch (anEvent) {
                case PanelEvent.CandleRemoved :
                    if (isDoorClosed) {
                        RevealLock();
                        CurrentState = PanelState.Lock;
                    }
                break;
            }
            break;
        case PanelState.Lock :
            switch (anEvent) {
                case PanelEvent.KeyTurned :
                    if (isCandleIn) {
                        OpenSafe();
                        CurrentState = PanelState.Open;
                    } else {
                        ReleaseKillerRabbit();
                        CurrentState = PanelState.Final;
                    }
                    break;
            }
            break;
    }
}

그림 10.6 그림 10.1의 상태를 구현하는 C# 내장 스위치 구문 예

• 내장 스위치 구문은 직접적이기는 하나 이렇게 단순한 경우에 대해서도 너무 장황하다.

그림 10.7 그림 10.1을 상태 패턴으로 구현한 예

• 상태 패턴(state pattern) 은 상태의 행동을 다루기 위해서 상태 클래스의 계층 구조를 만들어낸다.
• 컨트롤러는 각각의 이벤트에 대해서 메소드를 가지고 있으며, 이것은 단순히 상태 클래스로 보내진다.
• 계층 구조의 맨 위에는 아무 것도 하지 않는 이벤트 처리 메소드를 구현하는 추상 클래스가 있다.

표 10.1 그림 10.1에 대한 상태 표

현재 상태	다음 상태	이벤트	가드	프로시저
대기	잠김	양초가 옮겨짐	문이 닫혀 있음	자물쇠를 드러낸다
잠김	열림	열쇠를 돌림	양초가 제자리에 있음	금고를 연다
잠김	최종	열쇠를 돌림	양초가 제자리에 없음	자물쇠를 내보낸다
열림	대기	금고가 닫힘

• 상태 표(state table) 는 상태 다이어그램 정보를 데이터로 여긴다.

언제 상태 다이어그램을 사용하는가

• 상태 다이어그램은 몇 개의 유스 케이스에 걸쳐진 객체의 행동을 묘사하는 데 좋다.
• 많은 객체들이 협력해서 이루어지는 행동을 설명하는 데에는 그다지 좋지 않다.