狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)機（State Machine）是一種設計(ji)模式，用于描述對象在不(bu)同狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)之間的轉(zhuan)換和行(xing)為(wei)。狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)機可以幫助開(kai)發者管理復雜的狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)邏輯，使得(de)系統在不(bu)同狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)下(xia)的行(xing)為(wei)更易于理解和維護。以下(xia)是關于狀(zhuang)態(tai)(tai)(tai)機設計(ji)模式的詳細(xi)介紹(shao)。

1. 狀態機的基本概念

• 狀態：表示對象在某一時刻的情況或條件。例如，訂單的狀態可以是“新建”、“處理中”、“已完成”。
• 事件：導致狀態變化的觸發器，例如用戶操作、時間到達或其他外部輸入。
• 狀態轉移：從一個狀態到另一個狀態的過程，通常由事件驅動。
• 上下文：持有狀態機當前狀態及相關數據的對象。

2. 狀態機的組成部分

狀態機通常由以(yi)下幾個組(zu)成(cheng)(cheng)部分構成(cheng)(cheng)：

• 狀態（States）：定義了系統可能處于的所有狀態。
• 事件（Events）：觸發狀態變遷的事件。
• 轉移（Transitions）：描述狀態之間的轉換規則，通常與特定事件關聯。
• 行為（Actions）：在狀態進入、退出或轉移時執行的操作。

3. 狀態機的類型

狀(zhuang)態機可以分(fen)為(wei)兩種主要(yao)類型：

• 有限狀態機（Finite State Machine, FSM）：狀態數量有限，適用于大多數場景。
• 層次狀態機（Hierarchical State Machine）：允許狀態嵌套，可以更好地組織復雜的狀態邏輯。

4. 狀態機的優點

• 清晰性：將狀態和行為明確分開，使代碼更加易讀和可維護。
• 靈活性：便于修改和擴展狀態邏輯，例如添加新的狀態或事件。
• 可測試性：每個狀態和轉移都可以獨立測試，提高了系統的可靠性。

5. 狀態機的實現

狀態機可以通過多種方式實現，常見的方法包括：

• 使用條件語句（if-else 或 switch-case）：簡單的(de)狀態機可以(yi)用條件(jian)(jian)語句直接實現，但隨(sui)著(zhu)狀態和事(shi)件(jian)(jian)的(de)增加，代碼(ma)會變得復雜且難以(yi)維(wei)護。

• 狀態模式（State Pattern）：一種面(mian)向對象(xiang)的(de)設(she)計模式，通過創(chuang)建狀(zhuang)(zhuang)態(tai)類來封裝(zhuang)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)相關的(de)行為(wei)，實現動態(tai)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)切換。

• 狀態機框架：使用現有的狀態機庫或框架（如 Stateless4j、Spring State Machine 等）來簡(jian)化(hua)狀態機(ji)的創建和(he)管理。

6. 狀態模式示例

下面是一個使(shi)用狀(zhuang)態(tai)模式實現簡單狀(zhuang)態(tai)機的示例，展(zhan)示如何管理訂單的狀(zhuang)態(tai)。

// 定義狀態接口
interface OrderState {
    void handle(OrderContext context);
}

// 具體狀態實現
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.");
    }
}

// 上下文類
class OrderContext {
    private OrderState state;

    public OrderContext() {
        this.state = new NewOrderState(); // 初始狀態
    }

    public void setState(OrderState state) {
        this.state = state;
    }

    public void request() {
        state.handle(this);
    }
}

// 客戶端代碼
public class StatePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        OrderContext order = new OrderContext();
        order.request(); // 處理新訂單
        order.request(); // 處理中的訂單
        order.request(); // 訂單已完成
    }
}

7. 總結

狀(zhuang)(zhuang)態(tai)機(ji)設(she)計模(mo)式是(shi)管理(li)復雜(za)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)和(he)行為的(de)(de)一種有效方法。通過將狀(zhuang)(zhuang)態(tai)、事件和(he)轉(zhuan)移(yi)邏輯清晰地分開，狀(zhuang)(zhuang)態(tai)機(ji)使(shi)得(de)程序的(de)(de)結構更加清晰，易于理(li)解和(he)維護。無(wu)論是(shi)在游戲開發、工(gong)作(zuo)流(liu)管理(li)還是(shi)其他需要狀(zhuang)(zhuang)態(tai)管理(li)的(de)(de)應用中，狀(zhuang)(zhuang)態(tai)機(ji)都是(shi)一種非常有用的(de)(de)工(gong)具。使(shi)用現(xian)有的(de)(de)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)機(ji)框架可以進一步簡化開發過程，提高效率。

輕量級狀態機stateless4j的使用

• 項目地址：
• 可以把當前狀態和狀態字段持久化的數據庫里，實例中存儲到文件里
  resources/stateless.json

[
  {
    "state": "待付款",
    "trigger": "用戶付款",
    "destinationState": "待發貨"
  },
  {
    "state": "待發貨",
    "trigger": "發貨",
    "destinationState": "待收貨"
  },
  {
    "state": "待收貨",
    "trigger": "確認收貨",
    "destinationState": "已完成"
  },
  {
    "state": "已完成",
    "trigger": "評價",
    "destinationState": "已評價"
  },
  {
    "state": "已評價",
    "trigger": "刪除",
    "destinationState": "已刪除"
  }
]

測試用例

/**
	 * 狀態從file中讀取
	 */
	@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<>("待收貨", stateMachineConfig);
		log.info("當前狀態：{}", stateMachine.getState());
		stateMachine.fire("確認收貨");
		log.info("當前狀態：{}", stateMachine.getState());

	}

結果

如果你的state和trigger不一致，比如狀態是待收獲，你的動作是評價，那狀態機就會報錯，狀態不能正確更新