1、入门
1.1、为什么引入有限状态机？
最近做一个项目，项目中很多实体(Entity)，每个实体都有很多状态(State)，各状态会经过不同事件(Event)触发后转换到另一个状态。这些事件包括但不限于：用户页面点击触发，生效时间或失效时间到达，其他依赖实体状态变更等。在状态变更后还会有一系列动作(Action)处理。一旦相互依赖实体或实体本身状态增多，状态转换变多，处理这些状态的业务代码也会分散在各处，代码处理很容易漏掉，维护成本很高。所以考虑引入有限状态机。
1.2、什么是有限状态机？
有限状态机,也称为FSM(Finite State Machine)，其在任意时刻都处于有限状态集合中的某一状态。当其获得一个输入字符时，将从当前状态转换到另一个状态，或者仍然保持在当前状态。任何一个FSM都可以用状态转换图来描述，图中的节点表示FSM中的一个状态，有向（方向表示从一个初态转换到次态）加权（权表示事件）边表示输入字符时状态的变化。如果图中不存在与当前状态与输入字符对应的有向边，则FSM将进入“消亡状态(Doom State)”，此后FSM将一直保持“消亡状态”。状态转换图中还有两个特殊状态：状态1称为“起始状态”，表示FSM的初始状态。状态6称为“结束状态”。
在启动一个FSM时，首先必须将FSM置于“起始状态”，然后触发一系列时间，最终，FSM会到达“结束状态”或者“消亡状态”。
说明：
在通常的FSM模型中，一般还存在一个“接受状态”，并且FSM可以从“接受状态”转换到另一个状态，只有在识别最后一个字符后，才会根据最终状态来决定是否接受所输入的字符串。此外，也可以将“起始状态”也作为接受状态，因此空的输入序列也是可以接受的。
TCP协议中的有限状态机
1.3、状态机要素
状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。详解如下：
①现态：是指当前所处的状态。
②条件：又称为“事件”。当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。
③动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。
④次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。
我们可以用状态表了表示整个过程，如下图所示。
2. 有限状态机表示方法
①状态转换图，例如图1
②状态转换表，例如图2
2、实战
有限状态机实现方式
2.1. Java switch case 或者 Scala 模式匹配实现
2.2、Java枚举实现
Java枚举实现有限状态机
2.3、设计模式：状态模式实现
2.4、使用stateless4j实现
2.5、Spring Statemachine实现
2.6、Akka FSM 状态机实现
2.7、通过squirrel-foundation实现
3、在项目中的应用
3.1 状态机在商品状态的转换
业务场景：
/** * 商品审核状态枚举 */ public enum GoodsAuditStateEnum { // 商品审核状态 NORMAL(0, "正常"), IN_CREATE(1, "申请新增中"), IN_UPDATE(2, "申请变更中"), IN_DELETE(3, "申请删除中"), IN_ON_SHELF(4, "申请上架中"), IN_UNDER_SHELF(5, "申请下架中"), IN_FROZEN(6, "申请冻结中"), IN_UNFREEZE(7, "申请解冻中"); } /** * 触发动作 */ private enum Trigger { CREATE, UPDATE, DELETE, ON_SHELF, UNDER_SHELF, FROZEN, UNFREEZE, PASS, REJECT, REVOKE } package cn.gov.zcy.service.agreement.item.fsm; import cn.gov.zcy.service.agreement.item.enums.GoodsAuditStateEnum; import com.googlecode.stateless4j.StateMachine; import io.terminus.common.exception.ServiceException; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; /** * 商品审核状态机 */ @Slf4j public class GoodsAuditStateFSM { private StateMachine<GoodsAuditStateEnum, GoodsAuditStateFSM.Trigger> stateMachine; private GoodsAuditStateFSM(GoodsAuditStateEnum state) throws Exception { this.stateMachine = new StateMachine<>(state); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.IN_CREATE).Permit(Trigger.PASS, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REJECT, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REVOKE, GoodsAuditStateEnum.NORMAL); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.IN_UPDATE).Permit(Trigger.PASS, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REJECT, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REVOKE, GoodsAuditStateEnum.NORMAL); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.IN_DELETE).Permit(Trigger.PASS, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REJECT, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REVOKE, GoodsAuditStateEnum.NORMAL); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.IN_ON_SHELF).Permit(Trigger.PASS, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REJECT, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REVOKE, GoodsAuditStateEnum.NORMAL); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.IN_UNDER_SHELF).Permit(Trigger.PASS, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REJECT, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REVOKE, GoodsAuditStateEnum.NORMAL); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.IN_FROZEN).Permit(Trigger.PASS, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REJECT, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REVOKE, GoodsAuditStateEnum.NORMAL); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.IN_UNFREEZE).Permit(Trigger.PASS, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REJECT, GoodsAuditStateEnum.NORMAL).Permit(Trigger.REVOKE, GoodsAuditStateEnum.NORMAL); stateMachine.Configure(GoodsAuditStateEnum.NORMAL) .Permit(Trigger.CREATE, GoodsAuditStateEnum.IN_CREATE) .Permit(Trigger.UPDATE, GoodsAuditStateEnum.IN_UPDATE) .Permit(Trigger.DELETE, GoodsAuditStateEnum.IN_DELETE) .Permit(Trigger.ON_SHELF, GoodsAuditStateEnum.IN_ON_SHELF) .Permit(Trigger.UNDER_SHELF, GoodsAuditStateEnum.IN_UNDER_SHELF) .Permit(Trigger.FROZEN, GoodsAuditStateEnum.IN_FROZEN) .Permit(Trigger.UNFREEZE, GoodsAuditStateEnum.IN_UNFREEZE); } } import com.github.oxo42.stateless4j.StateMachine; import org.junit.Test; /** * Created by qiwenjie on 2021/06/30. * * 状态机测试类 */ public class RunStateMachine { private static StateMachine<CurrentState,Trigger> stateMachine = new StateMachine<CurrentState, Trigger>(CurrentState.SMALL,GoodsAuditStateFSM.config); @Test public void testStateMachine(){ stateMachine.Fire(Trigger.UPDATE); System.out.println("currentState-->"+stateMachine.getState()); } }
3.2 状态机在品牌状态的转换
业务场景：
/** * 品牌审核状态 */ public enum BrandAuditStatus { AUDIT_FAILED(-1, "审核不通过"), WAIT_SUBMIT(0, "待提交"), WAIT_AUDIT(1, "待审核"), AUDIT_PASSED(3, "审核通过"); } /** * 品牌审核动作枚举 */ public enum BrandAuditTrigger { /** * 提交审核 */ SUBMIT_AUDIT(0, "提交审核"), /** * 审核通过 */ AUDIT_APPROVE(1, "审核通过"), /** * 审核不通过 */ AUDIT_REJECT(2, "审核不通过"), /** 审核不通过再次提交 */ SUBMIT_AUDIT_AGAIN(3, "审核不通过再次提交"); } package cn.gov.zcy.audit.internal; import com.googlecode.stateless4j.StateMachine; import cn.gov.zcy.audit.enums.BrandAuditStatus; import cn.gov.zcy.audit.enums.BrandAuditTrigger; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; /** * 注册trigger */ @Slf4j public class BrandAuditFSM { private final StateMachine<BrandAuditStatus, BrandAuditTrigger> stateMachine; public BrandAuditFSM(BrandAuditStatus status) { this.stateMachine = new StateMachine<>(status); /** * [待提交]----------[提交审核]----------[待审核] */ stateMachine.Configure(BrandAuditStatus.WAIT_SUBMIT) .Permit(BrandAuditTrigger.SUBMIT_AUDIT, BrandAuditStatus.WAIT_AUDIT); /** * [待审核]----------[审核通过]----------[审核通过] * * [待审核]----------[审核不通过]----------[审核不通过] */ stateMachine.Configure(BrandAuditStatus.WAIT_AUDIT) .Permit(BrandAuditTrigger.AUDIT_APPROVE,BrandAuditStatus.AUDIT_PASSED) .Permit(BrandAuditTrigger.AUDIT_REJECT,BrandAuditStatus.AUDIT_FAILED); /** * [审核不通过]----------[不通过再次修改]----------[待提交] */ stateMachine.Configure(BrandAuditStatus.AUDIT_FAILED) .Permit(BrandAuditTrigger.SUBMIT_AUDIT_AGAIN, BrandAuditStatus.WAIT_SUBMIT); } import com.github.oxo42.stateless4j.StateMachine; import org.junit.Test; /** * Created by qiwenjie on 2021/06/30. * * 状态机测试类 */ public class RunStateMachine { private static StateMachine<CurrentState,Trigger> stateMachine = new StateMachine<CurrentState, Trigger>(CurrentState.SMALL,BrandAuditFSM.config); @Test public void testStateMachine(){ stateMachine.Fire(BrandAuditTrigger.AUDIT_APPROVE); System.out.println("currentState-->"+stateMachine.getState()); } }
3.3 状态机在SPU状态的转换
业务场景
/** * spu审核状态 */ public enum SpuAuditStatus { AUDIT_FAILED(-1, "审核不通过"), WAIT_SUBMIT(0, "待提交"), WAIT_AUDIT(1, "待审核"), AUDIT_PASSED(3, "审核通过"); } /** * spu审核动作枚举 */ public enum SpuAuditTrigger { /** * 提交审核 */ SUBMIT_AUDIT(0, "提交审核"), /** * 审核通过 */ AUDIT_APPROVE(1, "审核通过"), /** * 审核不通过 */ AUDIT_REJECT(2, "审核不通过"); } package cn.gov.zcy.audit.internal; import cn.gov.zcy.audit.enums.SpuAuditStatus; import cn.gov.zcy.audit.enums.SpuAuditTrigger; import com.googlecode.stateless4j.StateMachine; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; @Slf4j public class SpuAuditFSM { private final StateMachine<SpuAuditStatus, SpuAuditTrigger> stateMachine; public SpuAuditFSM(SpuAuditStatus status) throws Exception { this.stateMachine = new StateMachine<>(status); /** * [待提交]----------[提交审核]----------[待审核] */ stateMachine.Configure(SpuAuditStatus.WAIT_SUBMIT).Permit(SpuAuditTrigger.SUBMIT_AUDIT, SpuAuditStatus.WAIT_AUDIT); /** * [待审核]----------[审核通过]----------[审核通过] * * [待审核]----------[审核被拒]----------[审核不通过] */ stateMachine.Configure(SpuAuditStatus.WAIT_AUDIT) .Permit(SpuAuditTrigger.AUDIT_APPROVE, SpuAuditStatus.AUDIT_PASSED) .Permit(SpuAuditTrigger.AUDIT_REJECT, SpuAuditStatus.AUDIT_FAILED); } } import com.github.oxo42.stateless4j.StateMachine; import org.junit.Test; /** * Created by qiwenjie on 2021/06/30. * * 状态机测试类 */ public class RunStateMachine { private static StateMachine<CurrentState,Trigger> stateMachine = new StateMachine<CurrentState, Trigger>(CurrentState.SMALL,SpuAuditFSM.config); @Test public void testStateMachine(){ stateMachine.Fire(SpuAuditTrigger.AUDIT_APPROVE); System.out.println("currentState-->"+stateMachine.getState()); } }
自律是解决人生问题最主要的工具，也是消除人生痛苦最重要的方法
