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本文轉載自微信公眾號「精益碼農」，作者小碼甲 。轉載本文請聯系精益碼農公眾號。

狀態機是一種行為設計模式，它允許對象在其內部狀態改變時改變其行為。看起來好像對象改變了它的類。

請仔細理解上面每一個字。

我們以自動售貨機為例，為簡化演示，我們假設自動售貨機只有1種商品， 故自動售貨機有itemCount 、itemPrice 2個屬性。

不考慮動作的前后相關性，自動售貨機對外暴露4種行為：

• 給自動售貨機加貨 addItem
• 選擇商品 requestItem
• 付錢 insertMoney
• 出貨 dispenseItem

重點來了，當發生某種行為，自動售貨機會進入如下4種狀態之一， 并據此狀態做出特定動作， 之后進入另外一種狀態.....

• 有商品 hasItem
• 無商品 noItem
• 已經選好商品 itemRequested
• 已付錢 hasMoney

當對象可能處于多種不同的狀態之一、根據傳入的動作更改當前的狀態， 繼續接受后續動作，狀態再次發生變化.....

這樣的模式類比于機器引擎，周而復始的工作和狀態轉化，這也是狀態機的定語叫“機Machine”的原因。

有了以上思路，我們嘗試溝通UML 偽代碼：

狀態機設計模式的偽代碼實現：

• 所謂的機器Machine維護了狀態切換的上下文
• 機器對外暴露的行為，驅動機器的狀態變更， 行為和狀態是有因果關系的
• 機器到達特定的狀態 只具備特定的行為，其他行為是不被允許的， 這在外面看，貌似是對象改變了原類的行為

下面使用golang實現了 狀態機設計模型：這里你也可以看下golang 是如何體現OOP中的類繼承、接口實現

goodMachine：狀態變更上下文

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}) // 實現state接口的是*noItemState 指針類型 
 } 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() 
} 

自動售貨機對外的行為，被委托給特定的state對象

state：自動售貨機對外暴露的行為

package main 
 
//  代表某種狀態，能接受的某種動作 
type state interface { 
 addItem(count int) error 
 requestItem() error 
 insertMoney(money int) error 
 dispenseItem() error 
} 

noItemState : 無商品

package main 
 
import "fmt" 
 
type noItemState struct { 
 *goodMachine // 存在匿名類型 goodMachine，類型是*goodMachine 
} 
 
//  給自動售貨機供貨-----> 有貨狀態 
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: 使用指針接受者實現了state接口的全部函數，那么隱式表明*noItemState 指針類型實現了State接口 

注意：noItemState 結構體內定義了 goodMachine， 就表明noItemState繼承了goodMachine類 ;

指針接受者 noItemState實現了state接口的所有函數，那么我們就說*noItemState實現了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 
} 
 
// 有人選擇了商品---> 沒貨狀態/已經選定商品 
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：有人選定商品

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") 
} 
 
// 付錢----> 已收錢狀態 
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：已付錢

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 執行

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()) 
  } 
} 

初始化了商品數量為1，價格為10 的自動售貨機，連續掏10元錢買兩次, 隨時打印狀態, 輸出如下：

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 

狀態機為什么定語是機器?Machine?

狀態機表現了：

對象的狀態受外界行為所影響，不斷的切換，到達特定的狀態又只能接受特定的行為， 真實生動的體現了機器Machine引擎的特征。

本文示例亦是學習golang OOP編程的范例，golang 類繼承、接口實現實在是太秀了。 

github: https://github.com/zaozaoniao/statemachine