状态机设计
16lz
2021-01-22
状态机中，每个状态有着相应的行为，随着行为的触发来切换状态。其中一种做法是使用二维数组实现状态机机制，其中横坐标表示行为，纵坐标表示状态，具体的数值则表示当前的状态。
我们以登录场景设计一个状态机。
这时，我们设计一张状态机表。
那么，此时它的二维数组，如下所示。
此外，我们也可以通过状态模式实现一个状态机。状态模式将每一个状态封装成独立的类，具体行为会随着内部状态而改变。状态模式用类表示状态，这样我们就能通过切换类来方便地改变对象的状态，避免了冗长的条件分支语句，让系统具有更好的灵活性和可扩展性。
现在，我们定义一个状态枚举，其中包括未连接、已连接、注册中、已注册 4 种状态。
public enum StateEnum { // 未连接 UNCONNECT(1, "UNCONNECT"), // 已连接 CONNECT(2, "CONNECT"), // 注册中 REGISTING(3, "REGISTING"), // 已注册 REGISTED(4, "REGISTED"); private int key; private String value; StateEnum(int key, String value) { this.key = key; this.value = value; } public int getKey() {return key;} public String getValue() {return value;}}定义一个环境类，它是实际上是真正拥有状态的对象。
public class Context { private State state; public void connect(){ state.connect(this); System.out.println("STATE : " + state.getCurState()); } public void register(){ state.register(this); System.out.println("STATE : " + state.getCurState()); } public void registerSuccess(){ state.registerSuccess(this); System.out.println("STATE : " + state.getCurState()); } public void registerFailed(){ state.registerFailed(this); System.out.println("STATE : " + state.getCurState()); } public void unRegister(){ state.unRegister(this); System.out.println("STATE : " + state.getCurState()); } public State getState() { return state; } public void setState(State state) { this.state = state; }}状态模式用类表示状态，这样我们就能通过切换类来方便地改变对象的状态。现在，我们定义几个状态类。
public interface State { void connect(Context c); void register(Context c); void registerSuccess(Context c); void registerFailed(Context c); void unRegister(Context c); String getCurState();}public class UnconnectState implements State { @Override public void connect(Context c) { c.setState(new ConnectState()); } @Override public void register(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void registerSuccess(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void registerFailed(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void unRegister(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public String getCurState() { return StateEnum.UNCONNECT.toString(); }}public class ConnectState implements State { @Override public void connect(Context c) { c.setState(new ConnectState()); } @Override public void register(Context c) { c.setState(new RegistingState()); } @Override public void registerSuccess(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void registerFailed(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void unRegister(Context c) { c.setState(new UnconnectState()); } @Override public String getCurState() { return StateEnum.CONNECT.toString(); }}public class RegistingState implements State { @Override public void connect(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void register(Context c) { c.setState(new RegistingState()); } @Override public void registerSuccess(Context c) { c.setState(new RegistedState()); } @Override public void registerFailed(Context c) { c.setState(new UnconnectState()); } @Override public void unRegister(Context c) { c.setState(new UnconnectState()); } @Override public String getCurState() { return StateEnum.REGISTING.toString(); }}public class RegistedState implements State { @Override public void connect(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void register(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void registerSuccess(Context c) { c.setState(new RegistedState()); } @Override public void registerFailed(Context c) { throw new RuntimeException("INVALID_OPERATE_ERROR"); } @Override public void unRegister(Context c) { c.setState(new UnconnectState()); } @Override public String getCurState() { return StateEnum.REGISTED.toString(); }}注意的是，如果某个行为不会触发状态的变化，我们可以抛出一个 RuntimeException 异常。此外，调用时，通过环境类控制状态的切换，如下所示。
public class Client { public static void main(String[] args) { Context context = new Context(); context.connect(); context.register(); }}Spring StateMachine 让状态机结构更加层次化，可以帮助开发者简化状态机的开发过程。现在，我们来用 Spring StateMachine 进行改造。修改 pom 文件，添加 Maven 依赖。
<dependency> <groupId>org.springframework.statemachine</groupId> <artifactId>spring-statemachine-core</artifactId> <version>1.2.0.RELEASE</version></dependency>
定义一个状态枚举，其中包括未连接、已连接、注册中、已注册 4 种状态。
public enum RegStatusEnum { // 未连接 UNCONNECTED, // 已连接 CONNECTED, // 注册中 REGISTERING, // 已注册 REGISTERED;}定义一个行为枚举，其中包括连接、注册、注册成功、注册失败、注销 5 种行为事件。
public enum RegEventEnum { // 连接 CONNECT, // 注册 REGISTER, // 注册成功 REGISTER_SUCCESS, // 注册失败 REGISTER_FAILED, // 注销 UN_REGISTER;}接着，我们需要进行状态机配置，其中 @EnableStateMachine 注解，标识启用 Spring StateMachine 状态机功能。
@Configuration@EnableStateMachinepublic class StateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<RegStatusEnum, RegEventEnum> {}我们需要初始化状态机的状态。其中，initial(RegStatusEnum.UNCONNECTED) 定义了初始状态是未连接状态。states(EnumSet.allOf(RegStatusEnum.class)) 定义了状态机中存在的所有状态。
@Overridepublic void configure(StateMachineStateConfigurer<RegStatusEnum, RegEventEnum> states) throws Exception { states.withStates() // 定义初始状态 .initial(RegStatusEnum.UNCONNECTED) // 定义状态机状态 .states(EnumSet.allOf(RegStatusEnum.class));}我们需要初始化当前状态机有哪些状态事件。其中， source 指定原始状态，target 指定目标状态，event 指定触发事件。
@Overridepublic void configure(StateMachineTransitionConfigurer<RegStatusEnum, RegEventEnum> transitions) throws Exception { // 1.连接事件 // 未连接 -> 已连接 .withExternal() .source(RegStatusEnum.UNCONNECTED) .target(RegStatusEnum.CONNECTED) .event(RegEventEnum.CONNECT) .and() .withExternal() .source(RegStatusEnum.CONNECTED) .target(RegStatusEnum.CONNECTED) .event(RegEventEnum.CONNECT) .and() // 2.注册事件 // 已连接 -> 注册中 .withExternal() .source(RegStatusEnum.CONNECTED) .target(RegStatusEnum.REGISTERING) .event(RegEventEnum.REGISTER) .and() .withExternal() .source(RegStatusEnum.REGISTERING) .target(RegStatusEnum.REGISTERING) .event(RegEventEnum.REGISTER) .and() // 3.注册成功事件 // 注册中 -> 已注册 .withExternal() .source(RegStatusEnum.REGISTERING) .target(RegStatusEnum.REGISTERED) .event(RegEventEnum.REGISTER_SUCCESS) .and() .withExternal() .source(RegStatusEnum.REGISTERED) .target(RegStatusEnum.REGISTERED) .event(RegEventEnum.REGISTER_SUCCESS) .and() // 4.注册失败事件 // 注册中 -> 未连接 .withExternal() .source(RegStatusEnum.REGISTERING) .target(RegStatusEnum.UNCONNECTED) .event(RegEventEnum.REGISTER_FAILED) .and() // 5.注销事件 // 已连接 -> 未连接 .withExternal() .source(RegStatusEnum.CONNECTED) .target(RegStatusEnum.UNCONNECTED) .event(RegEventEnum.UN_REGISTER) .and() // 注册中 -> 未连接 .withExternal() .source(RegStatusEnum.REGISTERING) .target(RegStatusEnum.UNCONNECTED) .event(RegEventEnum.UN_REGISTER) .and() // 已注册 -> 未连接 .withExternal() .source(RegStatusEnum.REGISTERED) .target(RegStatusEnum.UNCONNECTED) .event(RegEventEnum.UN_REGISTER) ;}Spring StateMachine 提供了注解配置实现方式，所有 StateMachineListener 接口中定义的事件都能通过注解的方式来进行配置实现。这里以连接事件为案例，@OnTransition 中 source 指定原始状态，target 指定目标状态，当事件触发时将会被监听到从而调用 connect() 方法。
@WithStateMachinepublic class StateMachineEventConfig { @OnTransition(source = "UNCONNECTED", target = "CONNECTED") public void connect() { System.out.println("///////////////////"); System.out.println("连接事件, 未连接 -> 已连接"); System.out.println("///////////////////"); } @OnTransition(source = "CONNECTED", target = "REGISTERING") public void register() { System.out.println("///////////////////"); System.out.println("注册事件, 已连接 -> 注册中"); System.out.println("///////////////////"); } @OnTransition(source = "REGISTERING", target = "REGISTERED") public void registerSuccess() { System.out.println("///////////////////"); System.out.println("注册成功事件, 注册中 -> 已注册"); System.out.println("///////////////////"); } @OnTransition(source = "REGISTERED", target = "UNCONNECTED") public void unRegister() { System.out.println("///////////////////"); System.out.println("注销事件, 已注册 -> 未连接"); System.out.println("///////////////////"); }}Spring StateMachine 让状态机结构更加层次化，我们来回顾下几个核心步骤：第一步，定义状态枚举。第二步，定义事件枚举。第三步，定义状态机配置，设置初始状态，以及状态与事件之间的关系。第四步，定义状态监听器，当状态变更时，触发方法。
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