有限状态机FSM(Finite State Machine)及实现方式介绍（转）

我会带着你远行 2022-10-31 00:51 257阅读 0赞

原文：[https://www.cnblogs.com/barrywxx/p/12860573.html][https_www.cnblogs.com_barrywxx_p_12860573.html]

# 一、为什么引入有限状态机？ #

最近做一个项目，项目中很多**实体(Entity)**，每个实体都有很多**状态(State)**，各状态会经过不同**事件(Event)**触发后转换到另一个状态。这些事件包括但不限于：用户页面点击触发，生效时间或失效时间到达，其他依赖实体状态变更等。在状态变更后还会有一系列**动作(Action)**处理。一旦相互依赖实体或实体本身状态增多，状态转换变多，处理这些状态的业务代码也会分散在各处，代码处理很容易漏掉，维护成本很高。所以考虑引入有限状态机。

# 二、什么是有限状态机？ #

有限状态机,也称为**FSM(Finite State Machine)**，其在任意时刻都处于有限状态集合中的某一状态。当其获得一个**输入字符**时，将从**当前状态**转换到**另一个状态**，或者仍然**保持在当前状态**。任何一个FSM都可以用状态转换图来描述，图中的节点表示FSM中的一个状态，有向（方向表示从一个**初态**转换到**次态**）加权（权表示**事件**）边表示输入字符时状态的变化。如果图中不存在与当前状态与输入字符对应的有向边，则FSM将进入**“消亡状态****(Doom State)**”，此后FSM将一直保持“消亡状态”。状态转换图中还有两个特殊状态：状态1称为**“起始状态”**，表示FSM的初始状态。状态6称为**“结束状态”**。

在启动一个FSM时，首先必须将FSM置于“起始状态”，然后触发一系列时间，最终，FSM会到达“结束状态”或者“消亡状态”。

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图1：状态转换图

**说明：**

在通常的FSM模型中，一般还存在一个“接受状态”，并且FSM可以从“接受状态”转换到另一个状态，只有在识别最后一个字符后，才会根据最终状态来决定是否接受所输入的字符串。此外，也可以将“其实状态”也作为接受状态，因此空的输入序列也是可以接受的。

## **1. 状态机要素** ##

状态机可归纳为4个要素，即现态、条件、动作、次态。“现态”和“条件”是因，“动作”和“次态”是果。详解如下：  
①现态：是指当前所处的状态。  
②条件：又称为“事件”。当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。  
③动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。  
④次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。  
我们可以用状态表了表示整个过程，如下图所示。

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图2：状态转换表

## **2. 有限状态机表示方法** ##

①状态转换图，例如图1

②状态转换表，例如图2

#  **三、有限状态机实现方式** #

## 1. Java switch case 或者 Scala 模式匹配实现 ##

## 2. Java枚举实现 ##

# [Java枚举实现有限状态机][Java] #

## 3. 设计模式：状态模式实现 ##

## 4. 使用stateless4j实现 ##

github地址：[https://github.com/stateless4j/stateless4j][https_github.com_stateless4j_stateless4j]

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## 5. Spring Statemachine实现 ##

github地址：[https://github.com/spring-projects/spring-statemachine][https_github.com_spring-projects_spring-statemachine]

![cd6fe129f5e4084772e2c1d74d55004c.png][]

## 6. Akka FSM 状态机实现 ##

github地址：[https://github.com/akka/akka][https_github.com_akka_akka]

![e9257d677f4331416f189152a9b92426.png][]

## 7. 通过squirrel-foundation实现 ##

github地址：[https://github.com/hekailiang/squirrel][https_github.com_hekailiang_squirrel]

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自己做了些实例及封装：[https://github.com/barrywang88/fsm][https_github.com_barrywang88_fsm]

[https_www.cnblogs.com_barrywxx_p_12860573.html]: https://www.cnblogs.com/barrywxx/p/12860573.html
[97f0b9fa5ddd1fb898e134e261f0587b.png]: /images/20221024/6123c9c3a8e849ca9fc4ef22f1e19091.png
[49b7fad9d03ae06576b779cadb6c6824.png]: /images/20221024/b9c19c63dd06445fae17125fdffa08f4.png
[Java]: https://www.cnblogs.com/barrywxx/p/12861162.html
[https_github.com_stateless4j_stateless4j]: https://github.com/stateless4j/stateless4j
[0acd4b5365af3454a735458ce68fdd53.png]: /images/20221024/d4b93f400af44ea6a2cfa22210a51d9a.png
[https_github.com_spring-projects_spring-statemachine]: https://github.com/spring-projects/spring-statemachine
[cd6fe129f5e4084772e2c1d74d55004c.png]: /images/20221024/461e2c3c06ea4284bfe4d76e0e68a531.png
[https_github.com_akka_akka]: https://github.com/akka/akka
[e9257d677f4331416f189152a9b92426.png]: /images/20221024/eb4ce3c3db194a40835d56b9eb03ab84.png
[https_github.com_hekailiang_squirrel]: https://github.com/hekailiang/squirrel
[23867f5cb4568bcbbc8456f25fae9e52.png]: /images/20221024/8ea64f1eb3a6438b99f3e99803c807aa.png
[https_github.com_barrywang88_fsm]: https://github.com/barrywang88/fsm