我是状态机， 一颗永远骚动的机器引擎
状态机是一种行为设计模式，它允许对象在其内部状态改变时改变其行为。看起来好像对象改变了它的类。
请仔细理解上面每一个字。
我们以自动售货机为例，为简化演示，我们假设自动售货机只有1种商品， 故自动售货机有itemCount 、itemPrice 2个属性
不考虑动作的前后相关性，自动售货机对外暴露4种行为：
•给自动售货机加货 addItem•选择商品 requestItem•付钱 insertMoney•出货 dispenseItem
重点来了，当发生某种行为，自动售货机会进入如下4种状态之一， 并据此状态做出特定动作， 之后进入另外一种状态.....
•有商品 hasItem•无商品 noItem•已经选好商品 itemRequested•已付钱 hasMoney
当对象可能处于多种不同的状态之一、根据传入的动作更改当前的状态， 继续接受后续动作，状态再次发生变化.....
这样的模式类比于机器引擎，周而复始的工作和状态转化，这也是状态机的定语叫“机Machine”的原因。
有了以上思路，我们尝试沟通UML 伪代码
状态机设计模式的伪代码实现：
•所谓的机器Machine维护了状态切换的上下文•机器对外暴露的行为，驱动机器的状态变更， 行为和状态是有因果关系的•机器到达特定的状态 只具备特定的行为，其他行为是不被允许的， 这在外面看，貌似是对象改变了原类的行为
下面使用golang实现了 状态机设计模型：这里你也可以看下golang 是如何体现OOP中的类继承、接口实现
goodMachine：状态变更上下文
package main
import (
"fmt"
"reflect"
)
type goodMachine struct {
currentState state
itemCount int
itemPrice int
}
func newGoodMachine(itemCount, itemPrice int) *goodMachine {
v := &goodMachine{
itemCount: itemCount,
itemPrice: itemPrice,
}
if itemCount <= 0 {
v.setState(&noItemState{v}) // 实现state接口的是*noItemState 指针类型
} else {
v.setState(&hasItemState{v})
}
return v
}
func (v *goodMachine) setState(s state) {
fmt.Println("enter state: ", reflect.TypeOf(s))
v.currentState = s
}
func (v *goodMachine) requestItem() error {
return v.currentState.requestItem()
}
func (v *goodMachine) addItem(count int) error {
return v.currentState.addItem(count)
}
func (v *goodMachine) insertMoney(money int) error {
return v.currentState.insertMoney(money)
}
func (v *goodMachine) incrementItemCount(count int) {
v.itemCount += count
}
func (v goodMachine) dispenseItem() error {
return v.currentState.dispenseItem()
}
自动售货机对外的行为，被委托给特定的state对象
state：自动售货机对外暴露的行为
package main
// 代表某种状态，能接受的某种动作
type state interface {
addItem(count int) error
requestItem() error
insertMoney(money int) error
dispenseItem() error
}
noItemState : 无商品
package main
import "fmt"
type noItemState struct {
*goodMachine // 存在匿名类型 goodMachine，类型是*goodMachine
}
// 给自动售货机供货-----> 有货状态
func (i *noItemState) addItem(count int) error {
i.incrementItemCount(count)
i.setState(&hasItemState{i.goodMachine})
return nil
}
func (i *noItemState) requestItem() error {
return fmt.Errorf("item out of stock")
}
func (i *noItemState) insertMoney(money int) error {
return fmt.Errorf("item out of stock")
}
func (i *noItemState) dispenseItem() error {
return fmt.Errorf("item out of stock")
}
// golang: 使用指针接受者实现了state接口的全部函数，那么隐式表明*noItemState 指针类型实现了State接口
注意：noItemState 结构体内定义了 goodMachine， 就表明noItemState继承了goodMachine类 ； 指针接受者 noItemState实现了state接口的所有函数，那么我们就说*noItemState实现了state接口。
hasItemState: 有商品
package main
import "fmt"
type hasItemState struct {
*goodMachine
}
func (v *hasItemState) addItem(count int) error {
v.incrementItemCount(count)
return nil
}
// 有人选择了商品---> 没货状态/已经选定商品
func (v *hasItemState) requestItem() error {
if v.goodMachine.itemCount == 0 {
v.setState(&noItemState{v.goodMachine})
return fmt.Errorf("no item present")
}
fmt.Print("item requested\n")
v.setState(&itemRequestedState{v.goodMachine})
return nil
}
func (v *hasItemState) insertMoney(money int) error {
return fmt.Errorf("Please select item first")
}
func (v *hasItemState) dispenseItem() error {
return fmt.Errorf("Please select item first")
}
itemRequestedState：有人选定商品
package main
import "fmt"
type itemRequestedState struct {
*goodMachine
}
func (i *itemRequestedState) addItem(count int) error {
return fmt.Errorf("shopping is in process")
}
func (i *itemRequestedState) requestItem() error {
return fmt.Errorf("item already requested")
}
// 付钱----> 已收钱状态
func (i *itemRequestedState) insertMoney(money int) error {
if money < i.goodMachine.itemPrice {
fmt.Errorf("insert money is less, please insert %d", i.goodMachine)
}
fmt.Println("money entered is ok")
i.setState(&hasMoneyState{i.goodMachine})
return nil
}
func (i *itemRequestedState) dispenseItem() error {
return fmt.Errorf("please insert money first")
}
hasMoneyState：已付钱
package main
import "fmt"
type hasMoneyState struct {
*goodMachine
}
func (i *hasMoneyState) addItem(count int) error {
return fmt.Errorf("shopping is in process")
}
func (i *hasMoneyState) requestItem() error {
return fmt.Errorf("shopping is in process")
}
func (i *hasMoneyState) insertMoney(money int) error {
return fmt.Errorf("already pay money")
}
func (i *hasMoneyState) dispenseItem() error {
fmt.Println("dispensing item")
i.goodMachine.itemCount = i.goodMachine.itemCount - 1
if i.goodMachine.itemCount == 0 {
i.setState(&noItemState{i.goodMachine})
} else {
i.setState(&hasItemState{i.goodMachine})
}
return nil
}
main.go 执行
package main
import (
"fmt"
"log"
)
func main() {
goodMachine := newGoodMachine(1, 10)
err := goodMachine.requestItem()
if err != nil {
log.Fatalf(err.Error())
}
err = goodMachine.insertMoney(10)
if err != nil {
log.Fatalf(err.Error())
}
err = goodMachine.dispenseItem()
if err != nil {
log.Fatalf(err.Error())
}
fmt.Println()
err = goodMachine.requestItem()
if err != nil {
log.Fatalf(err.Error())
}
err = goodMachine.insertMoney(10)
if err != nil {
log.Fatal(err.Error())
}
err = goodMachine.dispenseItem()
if err != nil {
log.Fatalf(err.Error())
}
}
初始化了商品数量为1，价格为10 的自动售货机，连续掏10元钱买两次, 随时打印状态, 输出如下：
enter state: *main.hasItemState
item requested
enter state: *main.itemRequestedState
money entered is ok
enter state: *main.hasMoneyState
dispensing item
enter state: *main.noItemState
2021/08/11 17:39:45 item out of stock
exit status 1
状态机为什么定语是机器？Machine？
状态机表现了：
对象的状态受外界行为所影响，不断的切换，到达特定的状态又只能接受特定的行为， 真实生动的体现了机器Machine引擎的特征。
本文示例亦是学习golang OOP编程的范例，golang 类继承、接口实现实在是太秀了。 github: https://github.com/zaozaoniao/statemachine
本文参与 腾讯云自媒体分享计划，分享自微信公众号。
原始发表：2021-08-13，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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