理解状态机
理解状态机的原理及使用。
有限状态机（FSM）
有限状态机（Finite State Machine）是表示有限个状态（State）以及在这些状态（State）之间的转移（Transition）和动作（Action）等行为的数据模型。
总的来说，有限状态机系统，是指在不同阶段呈现出不同的运行状态的系统，这些状态是有限的、不重叠的。
这样的系统在某一时刻一定会处于其所有状态中的一个状态，此时它接收一部分允许的输入，产生一部分可能的响应，并迁移到一部分可能的状态。
有限状态机的要素
- State（状态）
状态（State），就是一个系统在其生命周期中某一个时刻的运行情况，此时，系统会执行一些操作，或者等待一些外部输入。并且，在当前形态下，可能会有不同的行为和属性。
- Guard（条件）
状态机对外部消息进行响应时，除了需要判断当前的状态，还需要判断跟这个状态相关的一些条件是否成立。这种判断称为 Guard（条件）。Guard 通过允许或者禁止某些操作来影响状态机的行为。
- Event（事件）
事件（Event），就是在一定的时间和空间上发生的对系统有意义的事情，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。
- Action（动作）
当一个事件（Event）被状态机系统分发的时候，状态机用 动作（Action）来进行响应，比如修改一下变量的值、进行输入输出、产生另外一个 Event 或者迁移到另外一个状态等。
- Transition（迁移）
从一个状态切换到另一个状态被称为 Transition（迁移）。引起状态迁移的事件被称为触发事件（triggering event），或者被简称为触发（trigger）。
有限状态机的 Java 实现
模拟开关的状态机
一个开关的状态有两种，一种是开，一种是关 。当处于开的状态时，按下按键，则状态会切换到关，反之亦然。
建立一个模拟灯泡开关事件的状态机
/**
* 灯泡的状态机
*/
public class LampStateMachine {
/**
* 开始和关闭状态
*/
public static final int mOpenState = 1 ;
public static final int mCloseState = 0 ;
/**
* 当前状态
*/
private int mCurrentState ;
/**
* 状态机的名称
*/
private String mName ;
public LampStateMachine(String mName) {
this.mName = mName;
}
/**
* 初始化当前的状态
* @param state
*/
public void initState(int state){
mCurrentState = state ;
}
/**
* 模拟灯泡的点击事件,也就是状态机中的一个 Action
*/
public void ClickEvent(){
/**
* 利用 switch/case 来实现状态机
*/
switch (mCurrentState){
case mOpenState:
/**
* 改变状态
*/
changeState(mCloseState);
/**
* 执行事件,模拟事件
*/
System.out.println("close the lamp");
break;
case mCloseState:
/**
* 改变状态
*/
changeState(mOpenState);
/**
* 执行事件,模拟事件
*/
System.out.println("open the lamp");
break;
default:
break;
}
}
/**
* 改变当前的状态,也就是状态机中的迁移
* @param state
*/
public void changeState(int state){
mCurrentState = state ;
}
public String getmName() {
return mName;
}
public void setmName(String mName) {
this.mName = mName;
}
}
在上面的状态机中，我们使用 switch/case 来实现的状态机，也可以用 if/else 来实现状态机，还可以用设计模式中的状态模式来实现状态机。
有了上述的状态机之后，就可以利用该状态机来模拟灯泡的点击事件了。
public class LampStateMachineTest {
public static void main(String[] args) {
LampStateMachine lampStateMachine = new LampStateMachine("lamp state machine");
/**
* 初始化当前状态为关
*/
lampStateMachine.initState(LampStateMachine.mCloseState);
System.out.println(lampStateMachine.getmName());
/**
* 模拟十次点击灯泡的开关
*/
for (int i = 0 ; i < 10 ; i ++){
lampStateMachine.ClickEvent();
}
}
}
运行该程序之后，就会交替打印灯泡开关对应的字符串。
这就是利用状态机实现开关点击事件的例子，不过这里灯泡的点击只有两个状态，除了开就是关。假设当我们的某个事件对应多个状态时，那么状态机的优势就体系出来了，可以避免代码太过复杂，在状态机中进行状态的切换。
分层状态机（HFSM）
在有限状态机中，虽说状态是有限的，但是当状态太多的时候却不是那么好维护的，这个时候就需要将一些具有公共属性的状态分类，抽离出来，将同类型的状态作为一个状态机，然后再做一个大的状态机，来维护这些子状态。
例如，在有限状态机中，我们的状态图是这样的：
但在分层状态机中，我们的状态是这样的：
这样一来，我们就不需要考量所有的状态之间的关系，定义所有状态之间的跳转链接。
只需要使用层次化的状态机，将所有的行为分类，把几个小的状态归并到一个大的状态里面，然后再定义高层状态和高层状态中内部小状态的跳转链接。
分层状态机从某种程度上就是限制了状态机的跳转，而且高层状态内部的状态是不需要关心外部状态的跳转的，这也做到了无关状态间的隔离，在每个状态内部只需要关心自己的小状态的跳转就可以了，这样就大大的降低了状态机的复杂度。
