有限状态机 FSM 是什么？

定义

有限状态机（Finite-state machine）是一种用来进行对象行为建模的工具，其作用主要是描述对象在它的生命周期内所经历的状态序列，以及如何响应来自外界的各种事件。¹

特征

简单说，它有三个特征²：

• 状态总数（state）是有限的。
• 任一时刻，只处在一种状态之中。
• 某种条件下，会从一种状态转变（transition）到另一种状态。

几个重要概念³

• 状态（State）：表示对象的某种形态，在当前形态下可能会拥有不同的行为和属性。
• 转移（Transition）：表示状态变更，并且必须满足确使转移发生的条件来执行。
• 动作（Action）：表示在给定时刻要进行的活动。
• 事件（Event）：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。

状态机的要素¹

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：

• 现态：当前所处的状态。
• 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。
• 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。
• 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。

状态表

注意的问题

避免把某个“程序动作”当作是一种“状态”来处理¹

那么如何区分“动作”和“状态”？“动作”是不稳定的，即使没有条件的触发，“动作”一旦执行完毕就结束了；而“状态”是相对稳定的，如果没有外部条件的触发，一个状态会一直持续下去。

例子

游戏

有限状态机用来编游戏和故事是最好的了。⁴
这有一个寻宝游戏，首先你从‘开始’出发，然后你跟随箭头知道你到达终点。

褒扬和批判

游戏开发

在游戏开发中使用状态机显然不失为一种不错的选择，首先它的概念并不复杂，其次它的实现也十分简单而直接。但它的缺点却也十分明显，例如难以复用，因为它往往需要根据具体的情况来做出反应，当然当状态机的模型复杂到一定的程度之后，也会带来实现和维护上的困难。³

更多

参考：⁵

代码相关：²

对JavaScript的意义在于，很多对象可以写成有限状态机。

参考

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1. 深入浅出理解有限状态机 - 简书 ↩︎ ↩︎ ↩︎

2. JavaScript与有限状态机 - 阮一峰的网络日志 ↩︎ ↩︎

3. 趣说游戏AI开发：对状态机的褒扬和批判 - Runtime - SegmentFault ↩︎ ↩︎

4. Programming Basics: 有限状态机 ↩︎

5. 有限状态机 - 维基百科，自由的百科全书 ↩︎