状态机（State Machine）是一种设计模式，用于描述对象在不同状态之间的转换和行为。状态机可以帮助开发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详细介绍。
1. 状态机的基本概念
- 状态：表示对象在某一时刻的情况或条件。例如，订单的状态可以是“新建”、“处理中”、“已完成”。
- 事件：导致状态变化的触发器，例如用户操作、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）：定义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）：描述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操作。
3. 状态机的类型
状态机可以分为两种主要类型：
- 有限状态机（Finite State Machine, FSM）：状态数量有限，适用于大多数场景。
- 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. 状态机的优点
- 清晰性：将状态和行为明确分开，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，例如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。
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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。
// 定义状态接口 interface OrderState { void handle(OrderContext context); } // 具体状态实现 class NewOrderState implements OrderState { public void handle(OrderContext context) { System.out.println("Handling new order."); context.setState(new ProcessingOrderState()); } } class ProcessingOrderState implements OrderState { public void handle(OrderContext context) { System.out.println("Processing order."); context.setState(new CompletedOrderState()); } } class CompletedOrderState implements OrderState { public void handle(OrderContext context) { System.out.println("Order completed."); } } // 上下文类 class OrderContext { private OrderState state; public OrderContext() { this.state = new NewOrderState(); // 初始状态 } public void setState(OrderState state) { this.state = state; } public void request() { state.handle(this); } } // 客户端代码 public class StatePatternDemo { public static void main(String[] args) { OrderContext order = new OrderContext(); order.request(); // 处理新订单 order.request(); // 处理中的订单 order.request(); // 订单已完成 } } 7. 总结
状态机设计模式是管理复杂状态和行为的一种有效方法。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。无论是在游戏开发、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发过程，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持久化的数据库里，实例中存储到文件里
resources/stateless.json
[ { "state": "待付款", "trigger": "用户付款", "destinationState": "待发货" }, { "state": "待发货", "trigger": "发货", "destinationState": "待收货" }, { "state": "待收货", "trigger": "确认收货", "destinationState": "已完成" }, { "state": "已完成", "trigger": "评价", "destinationState": "已评价" }, { "state": "已评价", "trigger": "删除", "destinationState": "已删除" } ] 测试用例
/** * 状态从file中读取 */ @Test public void stateFromDb() throws IOException { String content = FileUtils.readToEnd( StateMachineExample.class.getClassLoader().getResourceAsStream("stateless.json"), Charset.defaultCharset()); StateMachineConfig<String, String> stateMachineConfig = new StateMachineConfig<>(); List<Map<String, String>> map = objectMapper.readValue(content, new TypeReference<List<Map<String, String>>>() { }); map.forEach(o -> { String state = o.get("state"); String trigger = o.get("trigger"); String destinationState = o.get("destinationState"); stateMachineConfig.configure(state).permit(trigger, destinationState); }); StateMachine<String, String> stateMachine = new StateMachine<>("待收货", stateMachineConfig); log.info("当前状态：{}", stateMachine.getState()); stateMachine.fire("确认收货"); log.info("当前状态：{}", stateMachine.getState()); } 结果
如果你的state和trigger不一致，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
