涉及 N 个状态以及它们之间的转换的设计模式问题

Question

我手头有一个问题，我不知道要使用哪种设计模式。 问题是这样的：

我必须构建一个具有“N”状态的系统，并且我的系统必须根据某些条件从任何状态转换到任何其他状态。 前任： 在条件 1 上，从状态 1 到 3 的移动，在条件 2 上从状态 1 到 4 的

移动。甚至可以在 2 个或更多不同的条件下完成从一种状态到另一种状态的转换。

例如，可以在以下情况下完成从状态 1 到状态 3 的转换：
条件 1：“今天是星期日”
条件2：“下雨了”
条件 3：“周日下雨”
在每种情况下，状态 3 的处理可能不同。

我希望我能够清楚地理解这个问题。请帮忙。

多谢

Answer 1

这显然是有限状态机的情况，但最好组合条件，而不是为每个组合创建新条件。我不喜欢维基百科上状态模式的 Java 示例，因为状态了解其他状态，这在很多情况下没有意义。跟踪从状态、适用的条件和到状态的转换表有助于解决该问题。

我的两分钱是面向对象的有限状态机。您可以在面向对象方面进行一些改进，但它可以传达想法。

class Transition {
    State from;
    Set<Condition> conditions;
    State to;
}

class State {
    String state;
}

class Condition {
    String condition;
}

状态机可以用上述类型来构造。没有错误检查，但如果在某些条件下找不到下一个状态，您可能会抛出异常或其他异常。

class StateMachine {
    List<Transition> transitions;
    State current;

    StateMachine(State start, List<Transition> transitions) {
        this.current = start;
        this.transitions = transitions;
    }

    void apply(Set<Condition> conditions) {
        current = getNextState(conditions);
    }

    State getNextState(Set<Condition> conditions) {
        for(Transition transition : transitions) {
            boolean currentStateMatches = transition.from.equals(current);
            boolean conditionsMatch = transition.conditions.equals(conditions);
            if(currentStateMatches && conditionsMatch) {
                return transition.to;
            }
        }
        return null;
    }
}

和测试运行：

编辑：根据您的评论，有更多的转换和新状态：

State one = new State("one");
State two = new State("two");
State three = new State("three");

Condition sunday = new Condition("Sunday");
Condition raining = new Condition("Raining");
Condition notSunday = new Condition("Not Sunday");
Condition notRaining = new Condition("Not Raining");

List<Transition> transitions = new ArrayList<Transition>();
transitions.add(one, new Set(sunday), three);
transitions.add(one, new Set(sunday), two); // <<--- Invalid, cant go to two and three
transitions.add(one, new Set(raining), three);
transitions.add(one, new Set(sunday, raining), three);
transitions.add(one, new Set(notSunday, notRaining), three);

StateMachine machine = new StateMachine(one, transitions);
System.out.print(machine.current); // "one"
machine.apply(new Set(sunday, raining));
System.out.print(machine.current); // "three

我在一个相当大的项目中使用状态机有过一段痛苦的经历。问题在于复合状态。就像您提到的复合条件（星期日和下雨）一样，从技术上讲，可能存在可以进一步分解为单位状态的复合状态。在您的情况下，这可能是也可能不是，但仍然值得一提。如果是这种情况，最好修改经典的有限状态机并使用一组状态而不是单个状态来表示起始状态和终止状态。如果你的 N 很大，这将有助于保持理智水平完好无损。想想 hotmail 文件夹与 Gmail 标签。转换表将表示为

Transition(Set<State> from, Set<Condition> conditions, Set<State> to)

Answer 2

这听起来像是有限状态机的典型用途

，简而言之，状态机描述了您的系统可以处于的各种状态，以及在什么条件下它可以从一个状态切换到另一个状态。状态机的描述与您的英语描述完全相同。它可以在代码中使用 状态图 进行正式描述，

的状态机：

 enum State { Init, ShowMenu, ShowMsg, DisplayVideo, Exit };
 State state = State.Init;

 while (state != State.Exit)
 {
      switch(state)
      {
           case State.Init:
                init();
                state = State.ShowMenu;
                break;
           case State.ShowMenu:
                if(lastMenuItemSelected==1) state = State.ShowMsg;
                if(lastMenuItemSelected==2) state = State.DisplayVideo;
                break;
           case State.ShowMsg:
                ....
                break;
           ....
 }

您可以制作这样 不确定我的 Java 语法是否正确...我更喜欢 C#

Answer 3

状态模式不会完成这项工作吗？

Answer 4

正如其他人所说，状态机可以用带有开关的过程代码或带有状态模式的 OO 代码来建模，这可能就是您所追求的。

然而，第三种方法是将其实际编码为图，其中状态作为节点，条件作为有向边。然后可以使用访问者模式将图应用于不同的用途。这特别适合于状态和/或转换可以由用户定义的设计，但可能比其他答案中描述的硬编码状态机更加占用内存。

Answer 5

关于你的例子，我注意到的第一件事是 State 3 = (State 1 == true && State 2 == true)。随着更多可能的国家参与其中，这种规模不会很好地扩展。如果您只考虑是否下雨或是否是星期日，您可以有一个像这样的枚举，有 4 种可能的类型：

enum State { CLEAR_OTHER_DAY, RAINING_OTHER_DAY, CLEAR_SUNDAY, RAINING_SUNDAY }

这将允许您在编码时在 switch 块中清晰地陈述条件。但如果您还必须考虑外面是否温暖，则必须向该枚举添加 4 个以上值以捕获所有可能的条件。在项目后期，您的代码可能需要捕获比您当前设想的更多的条件。

至于设计模式，状态模式及其 Wikipedia 上的 Java 示例 看起来像很好的起点。

维基百科的示例有一个 StateContext 类，其中包含一个名为 setState 的方法，该方法接受名称。我考虑过建议您在此处添加状态确定逻辑，但这将使您的 StateContext 类需要过于接近其他类的实现细节。最好将一种用于确定系统状态的方法放在一个类中，该类可以很容易地知道从一种状态转到另一种状态的条件。这样，如果您的项目将来需要更改，并且您要么需要跟踪更多状态，要么需要不同的条件，则只需在一处维护逻辑即可。

Answer 6

状态设计模式基于状态更改的概念。整个流程生命周期可以分为多个阶段。每个阶段完成后，流程就会从一种状态退出并进入另一种状态。

例如，在 JSF 框架中，整个 Web 请求响应生命周期分为六个阶段：

每个阶段完成后，流程退出一个状态并进入另一个状态。例如，在 RestoreValuePhase 之后，我们可以说 ViewRestored 为退出状态，而 RequestApply 为进入状态。

因此，要实现状态设计模式，需要将整个流程划分为多个阶段，每个阶段退出都定义一个状态更改。

现在让我们通过下面的代码来理解这一点。

任何项目生命周期都可以分为多个阶段，例如

requirementAssessment
Design
Development
QualityAssessment
Deploy
Closure

以下示例规则中使用的阶段

：

1. 我们需要定义一个类，在其中存储流程的当前状态。下面代码中的 NextPhase 类就是这样做的。

2. 我们需要定义一个接口，其中我们可以提供将在每个阶段实现的联系方法。在下面的代码中，ProjectPhase 正在执行此操作。

   我们需要定义一个

在此处了解有关状态设计模式的更多信息 - 状态设计模式

http://efectivejava.blogspot.in/2013/09/java-state-design-patten-oops-state.html?utm_source=BP_recent