状态机的先容与使用

状态机（State Machine）是一种设计模式，用于形貌对象在不同状态之间的转换和行为。状态机可以帮助开辟者管理复杂的状态逻辑，使得系统在不同状态下的行为更易于理解和维护。以下是关于状态机设计模式的具体先容。
1. 状态机的根本概念

• 状态：表示对象在某一时刻的情况或条件。比方，订单的状态可以是“新建”、“处置惩罚中”、“已完成”。
  
• 事件：导致状态变化的触发器，比方用户利用、时间到达或其他外部输入。
  
• 状态转移：从一个状态到另一个状态的过程，通常由事件驱动。
  
• 上下文：持有状态机当前状态及相关数据的对象。
  

2. 状态机的组成部分

状态机通常由以下几个组成部分构成：

• 状态（States）：界说了系统可能处于的所有状态。
  
• 事件（Events）：触发状态变迁的事件。
  
• 转移（Transitions）：形貌状态之间的转换规则，通常与特定事件关联。
  
• 行为（Actions）：在状态进入、退出或转移时执行的利用。
  

3. 状态机的类型

状态机可以分为两种重要类型：

• 有限状态机（Finite State Machine, FSM）：状态数量有限，实用于大多数场景。
  
• 层次状态机（Hierarchical State Machine）：允许状态嵌套，可以更好地组织复杂的状态逻辑。
  

4. 状态机的长处

• 清晰性：将状态和行为明白分开，使代码更加易读和可维护。
  
• 灵活性：便于修改和扩展状态逻辑，比方添加新的状态或事件。
  
• 可测试性：每个状态和转移都可以独立测试，提高了系统的可靠性。
  

5. 状态机的实现

状态机可以通过多种方式实现，常见的方法包括：

• 使用条件语句（if-else 或 switch-case）：简单的状态机可以用条件语句直接实现，但随着状态和事件的增加，代码会变得复杂且难以维护。
  
• 状态模式（State Pattern）：一种面向对象的设计模式，通过创建状态类来封装状态相关的行为，实现动态状态切换。
  
• 状态机框架：使用现有的状态机库或框架（如 Stateless4j、Spring State Machine 等）来简化状态机的创建和管理。
  

6. 状态模式示例

下面是一个使用状态模式实现简单状态机的示例，展示如何管理订单的状态。

1. // 定义状态接口
2. interface OrderState {
3.     void handle(OrderContext context);
4. }
6. // 具体状态实现
7. class NewOrderState implements OrderState {
8.     public void handle(OrderContext context) {
9.         System.out.println("Handling new order.");
10.         context.setState(new ProcessingOrderState());
11.     }
12. }
14. class ProcessingOrderState implements OrderState {
15.     public void handle(OrderContext context) {
16.         System.out.println("Processing order.");
17.         context.setState(new CompletedOrderState());
18.     }
19. }
21. class CompletedOrderState implements OrderState {
22.     public void handle(OrderContext context) {
23.         System.out.println("Order completed.");
24.     }
25. }
27. // 上下文类
28. class OrderContext {
29.     private OrderState state;
31.     public OrderContext() {
32.         this.state = new NewOrderState(); // 初始状态
33.     }
35.     public void setState(OrderState state) {
36.         this.state = state;
37.     }
39.     public void request() {
40.         state.handle(this);
41.     }
42. }
44. // 客户端代码
45. public class StatePatternDemo {
46.     public static void main(String[] args) {
47.         OrderContext order = new OrderContext();
48.         order.request(); // 处理新订单
49.         order.request(); // 处理中的订单
50.         order.request(); // 订单已完成
51.     }
52. }

复制代码

7. 总结

状态机设计模式是管理复杂状态和行为的一种有用方法。通过将状态、事件和转移逻辑清晰地分开，状态机使得程序的结构更加清晰，易于理解和维护。无论是在游戏开辟、工作流管理还是其他需要状态管理的应用中，状态机都是一种非常有用的工具。使用现有的状态机框架可以进一步简化开辟过程，提高效率。
轻量级状态机stateless4j的使用

• 项目地址：https://github.com/stateless4j/stateless4j
  
• 可以把当前状态和状态字段长期化的数据库里，实例中存储到文件里
  resources/stateless.json
  

1. [
2.   {
3.     "state": "待付款",
4.     "trigger": "用户付款",
5.     "destinationState": "待发货"
6.   },
7.   {
8.     "state": "待发货",
9.     "trigger": "发货",
10.     "destinationState": "待收货"
11.   },
12.   {
13.     "state": "待收货",
14.     "trigger": "确认收货",
15.     "destinationState": "已完成"
16.   },
17.   {
18.     "state": "已完成",
19.     "trigger": "评价",
20.     "destinationState": "已评价"
21.   },
22.   {
23.     "state": "已评价",
24.     "trigger": "删除",
25.     "destinationState": "已删除"
26.   }
27. ]

复制代码

测试用例

1. /**
2.          * 状态从file中读取
3.          */
4.         @Test
5.         public void stateFromDb() throws IOException {
6.                 String content = FileUtils.readToEnd(
7.                                 StateMachineExample.class.getClassLoader().getResourceAsStream("stateless.json"),
8.                                 Charset.defaultCharset());
9.                 StateMachineConfig<String, String> stateMachineConfig = new StateMachineConfig<>();
11.                 List<Map<String, String>> map = objectMapper.readValue(content, new TypeReference<List<Map<String, String>>>() {
12.                 });
13.                 map.forEach(o -> {
14.                         String state = o.get("state");
15.                         String trigger = o.get("trigger");
16.                         String destinationState = o.get("destinationState");
17.                         stateMachineConfig.configure(state).permit(trigger, destinationState);
18.                 });
19.                 StateMachine<String, String> stateMachine = new StateMachine<>("待收货", stateMachineConfig);
20.                 log.info("当前状态：{}", stateMachine.getState());
21.                 stateMachine.fire("确认收货");
22.                 log.info("当前状态：{}", stateMachine.getState());
24.         }

复制代码

结果

假如你的state和trigger不同等，比如状态是待收获，你的动作是评价，那状态机就会报错，状态不能正确更新

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