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《重构项目》基于Apollo架构设计的项目重构方案（多种地图、多阶段、多任务、状态机管理）

news 2025/7/11 13:45:53

1. 项目结构设计

project/
├── config/                  # 配置文件（定义 Scenario、Stage、Task 的映射）
├── src/
│   ├── base/                # 抽象基类定义
│   │   ├── scenario_base.h/.cpp
│   │   ├── stage_base.h/.cpp
│   │   └── task_base.h/.cpp
│   ├── scenarios/           # 不同样本架地图的 Scenario 实现
│   │   ├── map_a_scenario.cpp
│   │   └── map_b_scenario.cpp
│   ├── stages/              # 阶段（Stage）实现
│   │   ├── stage1.cpp
│   │   ├── stage2.cpp
│   │   └── ...
│   ├── tasks/               # 任务（Task）实现
│   │   ├── task1.cpp
│   │   ├── task2.cpp
│   │   └── ...
│   └── main.cpp             # 入口逻辑
└── include/                 # 头文件

2. 抽象基类定义

(1) Scenario 基类

// base/scenario_base.h
class ScenarioBase {public:virtual ~ScenarioBase() = default;// 初始化 Scenario（如加载配置、初始化 Stage 列表）virtual bool Init(const std::string& config_file) = 0;// 执行当前 Stage 的 Taskvirtual void Process() = 0;// 状态机切换接口：根据条件判断是否切换 Stage 或 Scenariovirtual ScenarioStatus UpdateStatus() = 0;// 获取当前 Stage 名称virtual std::string GetCurrentStageName() const = 0;protected:std::string name_;                      // Scenario 名称（如 MapA/MapB）std::vector<std::shared_ptr<StageBase>> stages_;  // 当前 Scenario 的 Stage 列表size_t current_stage_index_ = 0;        // 当前 Stage 的索引
};

(2) Stage 基类

// base/stage_base.h
class StageBase {public:virtual ~StageBase() = default;// 执行当前 Stage 的所有 Taskvirtual StageStatus Run() = 0;// 获取下一 Stage 名称（根据 Task 返回状态决定）virtual std::string NextStage() const = 0;// 获取 Stage 名称virtual std::string Name() const = 0;protected:std::string name_;                      // Stage 名称（如 Stage1/Stage2）std::vector<std::shared_ptr<TaskBase>> tasks_;  // 当前 Stage 的 Task 列表
};

(3) Task 基类

// base/task_base.h
class TaskBase {public:virtual ~TaskBase() = default;// 执行单个 Task 的逻辑virtual TaskStatus Execute() = 0;// 获取 Task 名称virtual std::string Name() const = 0;
};

3. 状态机实现原理

(1) 状态定义

// base/status.h
enum class ScenarioStatus {SUCCESS,      // 当前 Scenario 成功完成RUNNING,      // 当前 Scenario 继续执行ERROR,        // 当前 Scenario 出错TRANSITION    // 需要切换到其他 Scenario
};enum class StageStatus {SUCCESS,      // 当前 Stage 成功完成RUNNING,      // 当前 Stage 继续执行ERROR         // 当前 Stage 出错
};enum class TaskStatus {SUCCESS,      // 当前 Task 成功完成RUNNING,      // 当前 Task 继续执行ERROR         // 当前 Task 出错
};

(2) 状态机切换逻辑

Scenario 状态机：
- 在 UpdateStatus() 中根据感知数据（如样本架地图类型、任务完成状态）决定是否切换 Scenario。
- 示例：如果检测到地图类型从 MapA 切换为 MapB，则调用 SetScenario("MapB")。
Stage 状态机：
- 在 Run() 中依次执行所有 Task，根据 Task 返回的 TaskStatus 决定是否继续或切换 Stage。
- 示例：如果某个 Task 返回 SUCCESS，则执行下一个 Task；如果返回 ERROR，则触发 Scenario 的重规划。

4. 样本架地图的实现示例

(1) 地图 A 的 Scenario 实现

// scenarios/map_a_scenario.cpp
class MapAScenario : public ScenarioBase {public:std::string Name() const override { return "MapA"; }bool Init(const std::string& config_file) override {// 加载 Stage 列表（如 Stage1 -> Stage2）stages_.push_back(std::make_shared<Stage1>());stages_.push_back(std::make_shared<Stage2>());return true;}void Process() override {auto& current_stage = stages_[current_stage_index_];auto status = current_stage->Run();if (status == StageStatus::SUCCESS) {// 切换到下一 Stagecurrent_stage_index_++;} else if (status == StageStatus::ERROR) {// 触发 Scenario 重规划ResetStageIndex();}}ScenarioStatus UpdateStatus() override {// 根据感知数据判断是否需要切换 Scenarioif (CheckMapTypeChangedToB()) {return ScenarioStatus::TRANSITION;}return ScenarioStatus::RUNNING;}
};

(2) 地图 B 的 Scenario 实现

// scenarios/map_b_scenario.cpp
class MapBScenario : public ScenarioBase {public:std::string Name() const override { return "MapB"; }bool Init(const std::string& config_file) override {// 加载 Stage 列表（如 Stage3 -> Stage4）stages_.push_back(std::make_shared<Stage3>());stages_.push_back(std::make_shared<Stage4>());return true;}// ... 其他方法类似
};

5. 配置文件示例

# config/scenario_config.yaml
scenarios:- name: MapAstages:- name: Stage1tasks:- name: Task1- name: Task2- name: Stage2tasks:- name: Task3- name: MapBstages:- name: Stage3tasks:- name: Task4- name: Task5

6. 状态机管理器（主逻辑）

// main.cpp
int main() {// 1. 加载配置文件std::string config_file = "config/scenario_config.yaml";ScenarioConfig config = LoadScenarioConfig(config_file);// 2. 创建初始 Scenariostd::shared_ptr<ScenarioBase> current_scenario = CreateScenario("MapA");// 3. 初始化 Scenarioif (!current_scenario->Init(config_file)) {return -1;}// 4. 主循环while (true) {// 4.1 执行当前 Scenario 的 Stagecurrent_scenario->Process();// 4.2 更新 Scenario 状态auto status = current_scenario->UpdateStatus();if (status == ScenarioStatus::SUCCESS) {break;} else if (status == ScenarioStatus::TRANSITION) {// 切换到新的 Scenariostd::string new_scenario_name = GetNextScenarioName();  // 通过感知数据获取current_scenario = CreateScenario(new_scenario_name);current_scenario->Init(config_file);}}return 0;
}

7. 关键设计原则

解耦与扩展性：
- 通过抽象基类和工厂模式（CreateScenario）实现模块解耦。
- 新增 Scenario/Stage/Task 时无需修改现有代码，只需扩展配置文件和实现类。
状态驱动：
- 每个组件（Scenario/Stage/Task）通过返回状态（SUCCESS/RUNNING/ERROR）驱动状态机切换。
配置化：
- 通过 YAML 文件定义 Scenario、Stage、Task 的映射关系，支持快速调整流程。
容错性：
- 每个 Stage/Task 的错误状态会触发上层重规划或降级策略。