springboot 有限状态机入门指南

为什么要使用状态机？

如果你写过很复杂的流程系统，流程系统中涉及多步操作，流程达到不同的状态需要有不同的处理，同时状态间的转换也是有特定逻辑的。如果不使用状态机，那么你的代码我估计会有大量的if判断语句，你得判断某个操作指令过来了，当前这个状态是否能执行该指令。当程序需要异常终止，你需要在本不该对数据库进行操作的状态对数据库进行操作，进而导致到处都在操作数据库，一旦数据库出现数据异常，很难确定时哪里出现了问题。给修改bug带来了极大的困难。如果你有上面的困惑，那么我建议你修改代码模式，如果你的代码中存在大量的if elseif，你可以用反射，也可以用策略模式或者状态模式。如果你的系统中很明显就是一个状态流传的逻辑，那么我强烈建议你使用有限状态机重构自己的代码。有限状态机可以解决上面的问题。

什么是状态机？

从我的实际经验来讲，有限状态机可以看作是有向有环图。有向，因为状态一般是以一个状态到另一个状态；有环，因为流程很有可能出现失败然后重新定位到前面某个状态节点。如下所示：

为什么说有限状态机能解决去掉大量if判断的问题？

在有限自动机中，状态的转换被预先设定好。以上图为例，按照流程化的编写代码，原本T1状态是只能转移到T2状态的，如果此时来了一个Command要求当前状态转为S2状态，传统的写法只能是加判断条件，判断该指令是否合法，满足我业务流程，不满足就抛弃。这样就使得代码中会嵌入大量的状态-指令契合的条件判断语句。如果使用有限状态机，预先定义好状态之间的转化流程，当一个非法命令来到某个状态的执行部分，当前状态并没有为该命令定义处理方法，那么该命令自然就被舍弃掉了。在流程比较复杂的系统中，这样的优势更为明显。

有限状态机的实现原理是什么呢？

可以利用栈这种数据结构手写一个有限状态机。通过把状态的入栈和出栈操作定义为状态的转化过程，栈顶状态为当前自动机状态流程的状态，通过压栈和出栈的方式实现有限自动机的流程控制。不过，手写的有限状态机要上生产线还是比较麻烦，例如如何解决状态持久化问题等等。

我使用的是springboot，有现成的框架供我使用吗？
答案是肯定的。springboot为spring使用开发人员提供了StateMachine这个有限状态自动机，官方文档传送门

接下来让我详细为大家介绍一下如何简单上手StateMachine（详细使用参照官方文档）

引入maven依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.statemachine</groupId>
    <artifactId>spring-statemachine-starter</artifactId>
    <version>2.2.0.RELEASE</version>
</dependency>

定义状态和事件的枚举类型

public enum Events {
    EVENT1, EVENT2
}

public enum States {
    SI, STATE1, STATE2
}

自定义配置文件

@Configuration
@EnableStateMachine
@Slf4j
public class StateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<States, Events> {

    @Bean
    public StateMachineListener<States,Events> listener() {
        return new StateMachineListenerAdapter<States,Events>(){
            @Override
            public void stateChanged(State<States,Events> from,State<States,Events> to){
                log.info("State change to {}",to.getId());
            }
        };
    }

    @Override
    public void configure(StateMachineConfigurationConfigurer<States,Events> config) throws Exception {
        config.withConfiguration()
                .autoStartup(true)
                .listener(listener());
    }

    @Override
    public void configure(StateMachineStateConfigurer<States,Events> states) throws Exception {
        states.withStates()
                .initial(States.SI)
                .states(EnumSet.allOf(States.class));
    }

    @Override
    public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<States,Events> transitions) throws Exception {
        transitions
                .withExternal().source(States.SI).target(States.STATE1).event(Events.EVENT1).action(action())
                .and()
                .withExternal().source(States.STATE1).target(States.STATE2).event(Events.EVENT2).action(action());
    }

    @Bean
    public Action<States,Events> action(){
        return new Action<States, Events>() {
            @Override
            public void execute(StateContext<States, Events> stateContext) {
                log.info("from {} to {}",stateContext.getSource().getId(),stateContext.getTarget().getId());
            }
        };
    }
}

修改Application主类，实现CommandLineRunner接口

@EnableAutoConfiguration
@Configuration
@ComponentScan({"com.chaojilaji.workorderservice"})
public class WorkorderserviceApplication implements CommandLineRunner {


    @Autowired
    private StateMachine<States, Events> stateMachine;

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(WorkorderserviceApplication.class, args);
    }

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        stateMachine.sendEvent(Events.EVENT1);
        stateMachine.sendEvent(Events.EVENT2);
    }
}

运行代码，可以看见如下输出：

官方文档关于这些配置的因果有详细的描述，再次给出官方文档地址：
https://docs.spring.io/spring-statemachine/docs/2.2.x-SNAPSHOT/reference/