服务端指南 | 状态机设计
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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
@EnableStateMachine
public 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。
@Override
public 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。
@Override
public 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。
@WithStateMachine
public 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。
（完）
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正文到此结束
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