8、深入理解有限状态机：原理、应用与挑战

深入理解有限状态机：原理、应用与挑战

1. 传统编程方法的问题

传统的编程方法，尤其是类似清单中所展示的方式，容易引发“边角情况”行为（也就是漏洞），主要有以下三个原因：
- 复杂的条件逻辑 ：总是会导致复杂的条件逻辑，也就是所谓的“意大利面条式代码”。
- 复杂表达式的评估 ：每个分支点都需要评估复杂的表达式。
- 变量修改的不一致性 ：在不同模式之间切换需要修改多个变量，这很容易导致不一致性。

这种复杂的条件表达式不仅在运行时评估复杂且成本高，而且即使是经验丰富的程序员也很难确保其正确性。这种方法看似一开始运行良好，但随着问题复杂度的增加，扩展性较差。

2. 有限状态机（FSM）的概念

事件 - 动作范式可以扩展为明确包含对执行上下文的依赖。大多数事件驱动系统的行为可以划分为相对较少的“块”，在每个“块”内，事件响应仅取决于当前事件类型，而不再依赖于过去事件的序列（上下文）。有限状态机（FSM）是基于此思想对行为进行建模的常见且直接的方法。

在FSM中，“行为块”被称为状态，行为的改变对应于状态的改变，称为状态转换。处于某个状态意味着系统仅对所有允许事件的一个子集做出响应，仅产生可能响应的一个子集，并直接转换到所有可能状态的一个子集中的状态。

FSM在编程中很重要，因为它使事件处理明确依赖于事件类型和系统的执行上下文（状态）。正确使用时，状态机可以大幅减少代码中的执行路径数量，简化每个分支点的测试条件，并简化不同执行模式之间的转换。

3. 状态的概念