Zustandsverarbeitung

Zustandsverarbeitung bezeichnet in der Informatik die Verarbeitung von Eingaben oder Ereignissen, bei der ein System seinen internen Zustand speichert und basierend darauf Entscheidungen trifft oder Ausgaben erzeugt. Der aktuelle Zustand beeinflusst dabei die weitere Verarbeitung, und Übergänge werden durch Eingaben, Zeitereignisse oder andere Trigger ausgelöst.

Modelle und Konzepte: Zustandsverarbeitung wird oft durch Zustandsautomaten modelliert. Diese bestehen aus einer Menge von Zuständen, einem Anfangszustand, Übergangsregeln und meist Ausgaben. Der Übergang hängt vom aktuellen Zustand und dem Eingang ab. Typische Varianten sind endliche Zustandsautomaten, Mealy-Maschinen (Ausgaben hängen von Zustand und Eingang ab) und Moore-Maschinen (Ausgaben hängen nur vom Zustand ab).

Anwendungen: In der Softwareentwicklung kommt Zustandsverarbeitung in Parsern, Protokoll- oder Sitzungsverwaltungen, Benutzeroberflächen und der Stream-Verarbeitung zum Einsatz, wo Operatoren den Zustand über mehrere Ereignisse hinweg behalten müssen. In der Digitaltechnik beschreibt sie das Verhalten von Sequenzsteuerungen in Schaltungen und in Rechnerarchitekturen die sequentielle Verarbeitung.

Herausforderungen und Strategien: Große Zustandsmengen können zu Zustandsexplosion führen. Persistenzmechanismen wie Logging, Snapshotting oder Checkpoints unterstützen Wiederherstellung, Fehlertoleranz und Skalierung. Eine klare Trennung von Zustand und Verarbeitung erleichtert Wartbarkeit und Validierung.

Siehe auch: Zustandsautomat, Mealy-Moore-Maschine, Zustandsdiagramm, State Management.