有限状态机介绍与mina状态机实现分析

1. 有限状态机

首先了解下状态机的几个概念

1. 状态（state），在状态机中状态是已知的，且有限的
2. 事件（Event），一个状态机实例接受事件，感觉当前所处的状态来进行不同的处理
3. 变换器（Transition），定义事件在具体state下的，处理流程，bing并输出处理后的state

从上面介绍可以看出，在状态机中，所有的状态，事件和变换器都是事先定义好的，为了更好理解状态机的实现，我们从由浅入深，选取已有的实现，讲解状态机的实现与应用

2. mina 状态机实现

在介绍mina状态机时，我们先介绍几个基本概念：

1. StateMachine 一个完整的状态机
2. State，状体机中的某个状态
3. Transition，状态机的转换器，判断当前状态以及事件，选取对应的Transition，经过Transition变换后，会变更当前StateContext的状态
4. StateContext，唯一当前状态机的上下文，存储当前事件所属的状态，以及一些通用的属性数据
5. Event，表示某个事件

具体的关系图：

image

从上图可以看出一个实体的状态并不是维护在StateMachine中，而是维护在StateContext中，所以需要自己独立维护每个实体的context才能做到多状态机的并存，StateMachine只关注状态逻辑的处理

StateMachine初始化完成后，会包含所有的state。而state会包含前置状态是本state的Transition变换器，如下图所示可以把Transition当作两个state的连线

image

具体的入口在StateMachine.handle(Event event),状态机的handle方法会接收带有StateContext的事件，具体逻辑如下：

1. handle接收到event事件后，将事件存到对列中
2. 从队列中取出一个event，并从该event中取出StateContext
3. 从StateContext取出当前的state，然后用当前state中的Transition来处理该event，Transition处理完后得到新的state，并将state更新到StateContext中

伪代码流程如下：

1. StateMachine.handle入口方法,只保留核心逻辑代码

public void handle(Event event) {
        //将事件event加入到eventQueue队列中
        LinkedList eventQueue = eventQueueThreadLocal.get();
        eventQueue.addLast(event);
        //处理消息队列
        processEvents(eventQueue);
    }

2. 处理队列中的事件

private void processEvents(LinkedList eventQueue) {
        while (!eventQueue.isEmpty()) {
            Event event = eventQueue.removeFirst();
            StateContext context = event.getContext();
            //取出事件中的StateContext中的当前状态，然后传递进行处理
            handle(context.getCurrentState(), event);
        }
    }

3. 处理单个事件，具体逻辑是取出state中的所有Transition，然后将事件进行处理，直到处理成功，则返回

private void handle(State state, Event event) {
        StateContext context = event.getContext();

        for (Transition t : state.getTransitions()) {
             if (t.execute(event)) {
                setCurrentState(context, t.getNextState());
                return;
            }
            
        }
    }

mina状态机只是简单的实现，希望让大家对状体机有一个初步的了解，同时mina也有好多特性并不支持，如：

1. 复杂状态机流程的实现

   在Transition转换器中已经定义好了匹配的输入state和event，针对输出只有一个状态，并不能动态根据条件选择

2. 状态机的持久化

   在一个状态机中要走完所有状态，可能需要一段时间，假如服务重启，会丢失状态机中的数据，同时mina中状态机并没有终止状态，所以状态机也没有明确的终止点

上面流程代码中，并不包含异常的处理，并发的控制，如有兴趣可以看源码，具体引入包查看

    
        org.apache.mina
        mina-statemachine
        2.1.4
    

3. 具体应用

1. 对于具体的应用可以看下阿里云的服务编排产品，一次服务的编排可以认为是一个状态机模版，定义了整个流程，通过推动状态变更来推动流程，有兴趣可以看下，阿里云服务编排
2. 有兴趣的可以看下seata saga模式分布式事务的实现，也采用了状态机的思想实现服务编排

参考：

1. http://mina.apache.org/mina-project/userguide/ch14-state-machine/ch14-state-machine.html
2. https://gitee.com/wphmoon/statemachine
3. https://help.aliyun.com/document_detail/128406.html
4. http://seata.io/zh-cn/docs/user/saga.html
5. https://docs.aws.amazon.com/zh_cn/step-functions/latest/dg/tutorial-creating-lambda-state-machine.html