一个状态机的实现

话不多说，先看代码：

interface istate
 {
  string name { get; set; }
  //后件处理
  ilist<istate> nexts { get; set; }
  func<istate /*this*/, istate /*next*/> selector { get; set; }
  
 }
 class state : istate
 {
  public string name { get; set; } = "state";

  ilist<istate> istate.nexts { get; set; } = new list<istate>();
  public func<istate, istate> selector { get; set; }
 }

状态比较简单，一个name标识，一个后件状态列表，然后一个状态选择器。

比如状态a，可以转移到状态b,c,d，那么选择器就是其中一个。至于怎么选，就让用户来定义实际的选择器了。

delegate bool handletype<t>(istate current, istate previous,ref t value);
 interface icontext<t> : ienumerator<t>, ienumerable<t>
 {
  //data
  t value { get; set; }
  //前件处理
  idictionary<tuple<istate/*this*/, istate/*previous*/>, handletype<t>> handles { get; set; }
  istate currentstate { get; set; }
  bool transition(istate next);
 }

和状态类state关注后件状态不同，上下文类context关注前件状态。当跳转到一个新的状态，这个过程中就要根据当前状态来实施不同的策略。比如想进入状态c，根据当前状态是a, b,d 有不同的处理程序。这种转移处理程序，是一一对应的，所以用了 tuple<进入的状态，当前状态> 来描述一个跳转链。然后用dictionary 捆绑相关的处理程序。

上下文会携带 t value 数据，要怎么处理这种数据？我是通过ref 参数来传递给处理程序。因为我不想istate 关心上下文的构造，它只需要关注实际的数据 t value;

上下文保存数据和当前状态，然后通过transiton 让用户控制状态的转移。这里面有一个重复，因为istate有选择器来控制状态转移了。为什么要这么处理？我是为了构造一个跳转序列。引入ienumerator和ienumerable接口，然状态可以在选择器的作用下自动跳转，然后用foreach 读取结果序列（只是不知道有什么用）。

class context<t> : icontext<t>
 {
  t data;
  t icontext<t>.value { get=>data ; set=>data = value; }
  idictionary<tuple<istate, istate>, handletype<t>> icontext<t>.handles { get; set; } 
   = new dictionary<tuple<istate, istate>, handletype<t>>();
  public istate currentstate { get; set;}
  t ienumerator<t>.current => (this as icontext<t>).value ;
  object ienumerator.current => (this as icontext<t>).value;
  bool icontext<t>.transition(istate next)
  {
   icontext<t> context= this as icontext<t>;
   if (context.currentstate == null || context.currentstate.nexts.contains(next))
   {
    //前件处理
    var key = tuple.create(next, context.currentstate);
    if (context.handles.containskey(key) && context.handles[key] !=null)
     if (!context.handles[key](next, context.currentstate,ref this.data))
      return false;

    context.currentstate = next;
    return true;
   }
   return false;
  }
  bool ienumerator.movenext()
  {
   //后件处理
   icontext<t> context = this as icontext<t>;
   istate current = context.currentstate; 
   if (current == null)
    throw new exception("必须设置初始状态");
   if (context.currentstate.selector != null)
   {
    istate next= context.currentstate.selector(context.currentstate);
    return context.transition(next);
   }
   return false;
  }
  void ienumerator.reset()
  {
   throw new notimplementedexception();
  }
  #region idisposable support
  private bool disposedvalue = false; // 要检测冗余调用
  protected virtual void dispose(bool disposing)
  {
   if (!disposedvalue)
   {
    if (disposing)
    {
     // todo: 释放托管状态(托管对象)。
    }
    // todo: 释放未托管的资源(未托管的对象)并在以下内容中替代终结器。
    // todo: 将大型字段设置为 null。
    disposedvalue = true;
   }
  }
  // todo: 仅当以上 dispose(bool disposing) 拥有用于释放未托管资源的代码时才替代终结器。
  // ~context() {
  // // 请勿更改此代码。将清理代码放入以上 dispose(bool disposing) 中。
  // dispose(false);
  // }
  // 添加此代码以正确实现可处置模式。
  void idisposable.dispose()
  {
   // 请勿更改此代码。将清理代码放入以上 dispose(bool disposing) 中。
   dispose(true);
   // todo: 如果在以上内容中替代了终结器，则取消注释以下行。
   // gc.suppressfinalize(this);
  }
  ienumerator<t> ienumerable<t>.getenumerator()
  {
   return this;
  }
  ienumerator ienumerable.getenumerator()
  {
   return this;
  }
  #endregion
 }

重点关注transition函数和movenext函数。

bool icontext<t>.transition(istate next)
  {
   icontext<t> context= this as icontext<t>;
   if (context.currentstate == null || context.currentstate.nexts.contains(next))
   {
    //前件处理
    var key = tuple.create(next, context.currentstate);
    if (context.handles.containskey(key) && context.handles[key] !=null)
     if (!context.handles[key](next, context.currentstate,ref this.data))
      return false;
    context.currentstate = next;
    return true;
   }
   return false;
  }

做的事也很简单，就是调用前件处理程序，处理成功就转移状态，否则退出。

bool ienumerator.movenext()
  {
   //后件处理
   icontext<t> context = this as icontext<t>;
   istate current = context.currentstate; 
   if (current == null)
    throw new exception("必须设置初始状态");
   if (context.currentstate.selector != null)
   {
    istate next= context.currentstate.selector(context.currentstate);
    return context.transition(next);
   }
   return false;
  }

movenext通过选择器来选择下一个状态。

总的来说，我这个状态机的实现只是一个框架，没有什么功能，但是我感觉是比较容易编写状态转移目录树的。

用户首先要创建一组状态，然后建立目录树结构。我的实现比较粗糙，因为用户要分别构建目录树，前件处理器，还有后件选择器这三个部分。编写测试代码的时候，我写了9个状态的网状结构，结果有点眼花缭乱。要是能统一起来估计会更好一些。

要关注的是第一个状态，和最后的状态的构造，否则无法停机，嵌入死循环。

//测试代码
//---------创建部分---------
string mess = "";//3   
istate s3 = new state() { name = "s3" };
//2   
istate s2 = new state() { name = "s2" };
//1   
istate s1 = new state() { name = "s1" };
//---------组合起来---------   
s1.nexts = new list<istate> { s2, s3 };   
s2.nexts = new list<istate> { s1, s3 };   
s3.nexts = new list<istate> { }; //注意end写法
//---------上下文---------    
//transition   
icontext<int> cont = new context<int> { currentstate=s1};//begin   
cont.value = 0;
//---------状态处理器--------- 
handletype<int> funclaji = (istate current, istate previous, ref int v) => { mess += $"{current.name}:垃圾{previous.name}\n"; v++; return true; };
//1   
cont.handles.add(tuple.create(s1 , default(istate)), funclaji);   
cont.handles.add(tuple.create(s1, s2), funclaji);
//2   
cont.handles.add(tuple.create(s2, s1), funclaji);
//3   
cont.handles.add(tuple.create(s3, s1), funclaji); 
cont.handles.add(tuple.create(s3, s2), funclaji);
//---------状态选择器---------    
var rval = new random();   
func<int,int> round = x => rval.next(x);   
s1.selector = st => round(2)==0? s2:s3;   
s2.selector = st => round(2)==0? s1:s3;

构造完毕后，就可以使用这个状态机了。

//选择器跳转   
mess += "选择器跳转：\n------------------------\n";
foreach (var stor in cont)
    mess+=$"状态转变次数：{stor}\n";
//直接控制跳转
mess += "\n直接控制状态跳转：\n------------------------\n";
cont.transition(s1);
cont.transition(s2);
cont.transition(s3);

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，同时也希望多多支持！