状态机引擎选型

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分类专栏：编程文章标签：状态机

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/gkqcz/article/details/73525540

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本文介绍了有限状态机的概念和应用，并详细比较了三大Java状态机引擎：stateless4j、spring-statemachine和squirrel-foundation，包括它们的核心模型、实现、优缺点，最后给出了选型建议。

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状态机引擎选型

date: 2017-06-19 15:50:18

概念

有限状态机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。在电商场景（订单、物流、售后）、社交（IM消息投递）、分布式集群管理（分布式计算平台任务编排）等场景都有大规模的使用。

状态机的要素
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。

状态机动作类型
进入动作（entry action）：在进入状态时进行
退出动作：在退出状态时进行
输入动作：依赖于当前状态和输入条件进行
转移动作：在进行特定转移时进行

为什么需要状态机

有限状态机是一种对象行为建模工具，适用对象有一个明确并且复杂的生命流（一般而言三个以上状态），并且在状态变迁存在不同的触发条件以及处理行为。从我个人的使用经验上，使用状态机来管理对象生命流的好处更多体现在代码的可维护性、可测试性上，明确的状态条件、原子的响应动作、事件驱动迁移目标状态，对于流程复杂易变的业务场景能大大减轻维护和测试的难度。

技术选型

有限状态机的使用场景很丰富，但在技术选型的时候我主要调研了squirrel-foundation(503stars)，spring-statemachine(305stars)，stateless4j(293stars)，这三款finite state machine是github上stars top3的java状态机引擎框架，下面我的一些对比结果。

stateless4j

核心模型

stateless4j是这三款状态机框架中最轻量简单的实现，来源自stateless(C#版本的FSM)

* StateRepresentation状态表示层，状态对应，注册了每状态的entry exit action，以及该状态所接受的triggerBehaviours；
* StateConfiguration状态节点的配置实例，通过StateMachineConfig.configure创建，由stateRepresentation组成；
* StateMachineConfig状态机配置，负责了全局状态机的创建以及保存，维护了了state到对应StateRepresentation的映射，通过当前状态找到对应的stateRepresentation，再根据triggerBehaviours执行相应的entry exit action；
* StateMachine状态机实例，不可共享，记录了状态机实例的当前状态，并通过statemachine实例来响应事件；

核心实现

protected void publicFire(T trigger, Object... args) {
    ...
    //获取triggerBehaviour, destination/trigger/guard
    AbstractTriggerBehaviour<S, T> triggerBehaviour = getCurrentRepresentation().tryFindHandler(trigger);
    if (triggerBehaviour == null) {
        //异常流程，当前state无法处理trigger
        unhandledTriggerAction.doIt(getCurrentRepresentation().getUnderlyingState(), trigger);
        return;
    }
    S source = getState();
    OutVar<S> destination = new OutVar<>();
    //状态迁移，设置目标状态
    if (triggerBehaviour.resultsInTransitionFrom(source, args, destination)) {
        Transition<S, T> transition = new Transition<>(source, destination.get(), trigger);
        //执行source的exit action
        getCurrentRepresentation().exit(transition);
        //执行stateMutator函数回调，设置当前状态为目标destination
        setState(destination.get());
        //执行destination的entry action
        getCurrentRepresentation().enter(transition, args);
    }
}