设计模式-状态模式 golang实现

一 什么是有限状态机 

有限状态机，英⽂翻译是 Finite State Machine，缩写为 FSM，简称为状态机。

状态机不是指一台实际机器，而是指一个数学模型。说白了，一般就是指一张状态转换图。

已订单交易为例：

1.1四大概念

下面来给出状态机的四大概念。

1. State ，状态。一个状态机至少要包含两个状态。例如上商家交易有 已下单、已支付、已发货等多种状态。
2. Event，事件。事件也称为转移条件（Transition Condition）。例如 客户下单、 客户完成支付、商家发货 都是一个事件。
3. Action ，动作。事件发生以后要执行动作。例如用户支付，扣减用户余额就是动作。编程的时候，一个 Action 一般就对应一个函数。不过动作不是必须的，也可能只转移状态，不执⾏任何动作。
4. Transition ，变换。也就是从一个状态变化为另一个状态。例如 订单从“已支付”转换到“已发货”。

二 状态机的实现方法

将上面业务流程翻译成骨架代码：

type State int64

const StateWaitingPayment State = 1 //等待支付
const StateWaitingShip State = 2    //支付成功待发货

// 订单状态机
type LeaseStateMachine struct {
	State State //订单状态
}

// 订单支付成功
func (p *LeaseStateMachine) EventPaySuccess() {
	//todo
}

// 取消了订单
func (p *LeaseStateMachine) EventCancelOrder() {
	//todo
}

// 商家发货
func (p *LeaseStateMachine) EventShipped() {
	//todo
}

// 确认收货
func (p *LeaseStateMachine) EventConfirmReceipt() {
	//todo
}

2.1 分支逻辑

最简单直接的实现⽅式是，参照状态转移 图，将每⼀个状态转移，直译成代码。这样编写的代码会包含⼤量的 if-else 或 switch-case 分⽀判断逻辑。

type State int64

const StateWaitingPayment State = 1      //等待支付
const StateWaitingShip State = 2         //支付成功待发货
const StateWaitingShipped State = 3      //发货成功
const StateWaitingOrderSuccess State = 4 //订单结束
const StateWaitingOrderCancel State = 5  //订单取消

// 租赁订单状态机
type LeaseStateMachine struct {
	State State //订单状态
}

// 订单支付成功
func (p *LeaseStateMachine) EventPaySuccess() {
	if p.State == StateWaitingPayment {
		p.State = StateWaitingShip
	}
}

// 取消了订单
func (p *LeaseStateMachine) EventCancelOrder() {
	if p.State == StateWaitingShip ||
		p.State == StateWaitingPayment {
		p.State = StateWaitingOrderCancel
	}
}

// 商家发货
func (p *LeaseStateMachine) EventShipped() {
	if p.State == StateWaitingShip {
		p.State = StateWaitingShipped
	}
}

// 确认收货
func (p *LeaseStateMachine) EventConfirmReceipt() {
	if p.State == StateWaitingShipped {
		p.State = StateWaitingOrderSuccess
	}
}

2.2 查表法

除了⽤状态转移图来表示之外，状态机还可以⽤⼆维表来表示;将上面的状态图转换成二维表如下

当前状态/事件	E支付成功	E发货	E取消订单	E确认收货
等待支付	支付成功待发货	/	/	/
支付成功待发货	/	发货成功	订单取消	/
已发货	/	/	/	订单结束
订单结束	/	/	/	/
订单取消	/	/	/	/

 

使用查表表修改上述代码：
 

type State int64

const StateWaitingPayment State = 1      //等待支付
const StateWaitingShip State = 2         //支付成功待发货
const StateWaitingShipped State = 3      //发货成功
const StateWaitingOrderSuccess State = 4 //订单结束
const StateWaitingOrderCancel State = 5  //订单取消

type Event int64

const (
	EventPay            Event = 1 //支付事件
	EventShip           Event = 2 //发货 事件
	EventCancel         Event = 3 //取消订单 事件
	EventConfirmReceipt Event = 4 //确认收货
)

// 状态二维表配置
var StateTable map[State]map[Event]State = map[State]map[Event]State{
	StateWaitingPayment: {
		EventPay: StateWaitingShip, //待支付订单 ，支付事件 => 已支付
	},
	StateWaitingShip: {
		EventShip:   StateWaitingShipped,
		EventCancel: StateWaitingOrderCancel,
	},
	//.......
}

// 租赁订单状态机
type LeaseStateMachine struct {
	State State //订单状态

}

// 订单支付成功
func (p *LeaseStateMachine) EventPaySuccess() {
	p.ExecEventConfirmReceipt(EventPay)
}

// 取消了订单
func (p *LeaseStateMachine) EventCancelOrder() {
	p.ExecEventConfirmReceipt(EventCancel)
}

// 商家发货
func (p *LeaseStateMachine) EventShipped() {
	p.ExecEventConfirmReceipt(EventShip)
}

// 确认收货
func (p *LeaseStateMachine) EventConfirmReceipt() {

	p.ExecEventConfirmReceipt(EventConfirmReceipt)
}

// 执行事件
func (p *LeaseStateMachine) ExecEventConfirmReceipt(event Event) {
	EventNewStateTable, ok := StateTable[p.State]
	if ok {
		newState, ok := EventNewStateTable[event]
		if ok {
			p.State = newState
		}
	}
}

在查表法的代码实现中，事件触发的动作只是简单状态变换，所以⽤⼀个 int 类型 的⼆维数组 actionTable 就能表示。但是，如果要执⾏ 动作并⾮这么简单，⽽是⼀系列复杂的逻辑操作（⽐如加减积分、写数据库，还有可能发 送消息通知等等），我们就没法⽤如此简单的⼆维数组来表示了。

2.3状态模式

状态模式通过将事件触发的状态转移和动作执⾏，拆分到不同的状态类中，来避免分⽀判断

逻辑。

 

1.定义interface 所有事件

type ILeaseState interface {
    //定义事件
    EventPay() //支付事件
    EventShip() //发货事件
    EventCancel() //取消订单事件
    EventConfirmReceipt() //确认收货事件
}

2.状态类实现 事件对应的action

将事件对饮的代码逻辑被分散到各个状态类中。

//==================================================================
// 待支付状态
type StateWaitingPaymentImp struct{}

// 订单支付成功
func (p *StateWaitingPaymentImp) EventPay() {
	//todo 更新订单状态
}

// 发货
func (p *StateWaitingPaymentImp) EventShip() {
	//不做处理
}

// 取消
func (p *StateWaitingPaymentImp) EventCancel() {
	//todo 取消
}

// 确认收货事件
func (p *StateWaitingPaymentImp) EventConfirmReceipt() {
	//不做处理
}
//==================================================================
// 支付成功 状态
type StateWaitingShipImp struct{}

// 订单支付成功
func (p *StateWaitingShipImp) EventPay() {
	//不做任何处理
}

// 发货
func (p *StateWaitingShipImp) EventShip() {
	//更新订单未发货
}

// 取消
func (p *StateWaitingShipImp) EventCancel() {
	//更新订单未发货
}

// 确认收货事件
func (p *StateWaitingShipImp) EventConfirmReceipt() {
	//不做处理
}
//===============================================================
//........其他状态对应的事件

三 总结

实现方法对比

实现方法	优点	缺点
分支逻辑	简单、直接，易理解。 对简单的状态机首选该方法实现。	对于复杂的状态机来说，代码中充斥着⼤量的 ifelse 或者 switch-case 分⽀判断逻辑，可读性和可维护性差。 易漏写或者错写某个状态转移。 如果哪天修改了状态机 中的某个状态转移，我们要在冗⻓的分⽀逻辑中找到对应的代码进⾏修改，很容易改错，导致 bug。
查表法	查表法的代码实现更加清晰，可读性和可维护性更好。 当修改 状态机时，只需要修改 transitionTable 和 actionTable 状态转移配置	查表法的实现⽅式有⼀定局限性， 执行的action只能是简单的状态转移操作。 如果要执⾏的action是⼀系列复杂的逻辑操作（⽐如加减积分、写数据库，还有可能发送消息通知等等），我们就没法⽤如此简单的⼆维数组来表示了。
状态模式	对于状态并不多、状态转移也⽐较简单，但事件触发执⾏的action包含的业务逻辑可能⽐较复杂的状态机来说，⾸选状态模式	状态模式会引⼊⾮常多的状态类，会导致代码⽐较难维护

像电商下单这种状态并不多，状态转移也⽐较简单，但事件触发执⾏的动作包含的业务逻辑可能会⽐较复杂，更加推荐使⽤状态模式来实现。

像游戏⽐较复杂的状态机，包含的状态⽐较多，优先推荐使⽤查表法，