理解状态机

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理解状态机的原理及使用。

有限状态机（FSM）

有限状态机（Finite State Machine）是表示有限个状态（State）以及在这些状态（State）之间的转移（Transition）和动作（Action）等行为的数据模型。

总的来说，有限状态机系统，是指在不同阶段呈现出不同的运行状态的系统，这些状态是有限的、不重叠的。

这样的系统在某一时刻一定会处于其所有状态中的一个状态，此时它接收一部分允许的输入，产生一部分可能的响应，并迁移到一部分可能的状态。

有限状态机的要素

State（状态）

状态（State），就是一个系统在其生命周期中某一个时刻的运行情况，此时，系统会执行一些操作，或者等待一些外部输入。并且，在当前形态下，可能会有不同的行为和属性。

Guard（条件）

状态机对外部消息进行响应时，除了需要判断当前的状态，还需要判断跟这个状态相关的一些条件是否成立。这种判断称为 Guard（条件）。Guard 通过允许或者禁止某些操作来影响状态机的行为。

Event（事件）

事件（Event），就是在一定的时间和空间上发生的对系统有意义的事情，事件通常会引起状态的变迁，促使状态机从一种状态切换到另一种状态。

Action（动作）

当一个事件（Event）被状态机系统分发的时候，状态机用动作（Action）来进行响应，比如修改一下变量的值、进行输入输出、产生另外一个 Event 或者迁移到另外一个状态等。

Transition（迁移）

从一个状态切换到另一个状态被称为 Transition（迁移）。引起状态迁移的事件被称为触发事件（triggering event），或者被简称为触发（trigger）。

有限状态机的 Java 实现

模拟开关的状态机

一个开关的状态有两种，一种是开，一种是关。当处于开的状态时，按下按键，则状态会切换到关，反之亦然。

建立一个模拟灯泡开关事件的状态机

/**
 * 灯泡的状态机
 */
public class LampStateMachine {
    /**
     * 开始和关闭状态
     */
    public static final int mOpenState = 1 ;
    public static final int mCloseState = 0 ;

    /**
     * 当前状态
     */
    private int mCurrentState ;

    /**
     * 状态机的名称
     */
    private String mName ;


    public LampStateMachine(String mName) {
        this.mName = mName;
    }

    /**
     * 初始化当前的状态
     * @param state
     */
    public void initState(int state){
        mCurrentState = state ;
    }

    /**
     * 模拟灯泡的点击事件,也就是状态机中的一个 Action
     */
    public void ClickEvent(){
        /**
         * 利用 switch/case 来实现状态机
         */
        switch (mCurrentState){
            case mOpenState:
                /**
                 * 改变状态
                 */
                changeState(mCloseState);

                /**
                 * 执行事件,模拟事件
                 */
                System.out.println("close the lamp");
                break;
            case mCloseState:
                /**
                 * 改变状态
                 */
                changeState(mOpenState);

                /**
                 * 执行事件,模拟事件
                 */
                System.out.println("open the lamp");
                break;
            default:
                break;
        }
    }

    /**
     * 改变当前的状态,也就是状态机中的迁移
     * @param state
     */
    public void changeState(int state){
        mCurrentState = state ;
    }


    public String getmName() {
        return mName;
    }

    public void setmName(String mName) {
        this.mName = mName;
    }

}

在上面的状态机中，我们使用 switch/case 来实现的状态机，也可以用 if/else 来实现状态机，还可以用设计模式中的状态模式来实现状态机。

有了上述的状态机之后，就可以利用该状态机来模拟灯泡的点击事件了。

public class LampStateMachineTest {
    public static void main(String[] args) {
        LampStateMachine lampStateMachine = new LampStateMachine("lamp state machine");
        /**
         * 初始化当前状态为关
         */
        lampStateMachine.initState(LampStateMachine.mCloseState);

        System.out.println(lampStateMachine.getmName());

        /**
         * 模拟十次点击灯泡的开关
         */
        for (int i = 0 ; i < 10 ; i ++){
            lampStateMachine.ClickEvent();
        }
    }
}