最近在折騰一些控制相關的軟體設計，想起來狀態機這個東西，對解決一些控制系統狀態切換還是挺有用的。

狀態機（有限狀態自動機）網上有很多介紹。簡單理解就是定義一系列狀態，通過一系列的事件，可以使得狀態可以相互之間切換。

如果不使用狀態機的思想來程式設計，那麼針對過程的程式設計方法會使得程式拓展性變差，並且不容易除錯。而狀態機只需要定義好了各種狀態和狀態切換之間的事件，你只管觸發事件，剩下的事情它自己就自動完成了（畢竟名稱叫做有限狀態自動機），這對於很多需要定義各種控制階段的系統簡直是完美適配。瞭解到.NET也有很多庫可以實現這些功能，本文主要介紹一下Stateless的應用。

Stateless介紹

Stateless可以創建極簡的狀態機與對應的工作流。很多專案（包括VisualStudio Extension、AIlab）都有使用到它。

它支援以下特性：

• 支援各種型別作為狀態和觸發事件
• 支援狀態繼承
• 支援狀態進入/離開事件
• 支援條件狀態轉移
• 支援狀態/轉移查詢
  

也有幾點需要注意的：

• 它支援非同步語法，但是它是單執行緒的，不是執行緒安全的。
• 可以匯出DOT graph
  

安裝起來很簡單，直接在nuget中安裝即可：

Install-Package Stateless

Stateless使用

用起來也挺簡單的，以打電話這個事情為例，針對打電話的種種動作和狀態做成一個狀態機。

//程式碼來自官方示例，可以在官方github庫上找到，略有修改以完整展示功能。
enum Trigger
{
  CallDialed,CallConnected,LeftMessage,PlacedOnHold,TakenOffHold,PhoneHurledAgainstWall,MuteMicrophone,UnmuteMicrophone,SetVolume
}

enum State
{
  OffHook,Ringing,Connected,OnHold,PhoneDestroyed
}

然後就是建立一個狀態機了：

_machine = new StateMachine<State,Trigger>(() => _state,s => _state = s);

最後也是最需要詳細解釋的，就是配置狀態機的行為了：

/*
為了解釋儘可能多的功能，以下程式修改了官方的程式碼，可以在官方找可以直接執行的程式碼。
*/

//使用Permit指示發生某個事件後，從一個狀態變換到另外一個狀態。
_machine.Configure(State.OffHook)
  .Permit(Trigger.CallDialed,State.Ringing);

//設定一個帶引數的事件，這個事件是CallDialed的型別
var _setCalleeTrigger = _machine.SetTriggerParameters<string>(Trigger.CallDialed);
_machine.Configure(State.Ringing)
  //允許重新進入當前的狀態，這個過程會觸發進入和退出動作
  .PermitReentry(Trigger.Ringing)
  //使用OnEntryFrom指示在觸發這個狀態的時候，執行某個動作，這裡指定的是一個帶引數的事件
  .OnEntryFrom(_setCalleeTrigger,callee => OnDialed(callee),"Caller number to call")
  .Permit(Trigger.CallConnected,State.Connected);

_machine.Configure(State.OnHold)
  //定義子狀態
  .SubstateOf(State.Connected)
  .Permit(Trigger.TakenOffHold,State.Connected)
  .Permit(Trigger.PhoneHurledAgainstWall,State.PhoneDestroyed);

_machine.Configure(State.Connected)
  //進入狀態的時候執行動作
  .OnEntry(t => StartCallTimer())
  //離開狀態執行動作
  .OnExit(t => StopCallTimer())
  //狀態不變化，但是響應某種事件，和PermitReentry不同，它不會觸發進入和退出的動作
  .InternalTransition(Trigger.MuteMicrophone,t => OnMute())
  .InternalTransition(Trigger.UnmuteMicrophone,t => OnUnmute())
  .InternalTransition<int>(_setVolumeTrigger,(volume,t) => OnSetVolume(volume))
  .Permit(Trigger.LeftMessage,State.OffHook)
  .Permit(Trigger.PlacedOnHold,State.OnHold)
  //指定在發生同一種事件的時候，根據事件的引數不同而決定進入不同的狀態。
  .PermitIf(_setCalleeTrigger,State.Connected,callee => string.IsNullOrWhiteSpace(callee))
  .PermitIf(_setCalleeTrigger,callee => !string.IsNullOrWhiteSpace(callee))
  //如果沒有定義這個事件而發生了這個事件，會彈出異常。通過指定忽略某一類事件，可以避免這個情況。
  .Ignore(Trigger.CallDialled);

//當然也可以使用這個來避免彈出上面說的異常
_machine.OnUnhandledTrigger((state,trigger) => { });

//可以使用非同步呼叫，但是必須要在觸發事件的時候，使用FireAsync
_machine.Configure(State.PhoneDestroyed)
  .OnEntryAsync(async () => await SendEmailToAssignee());

配置好了各狀態之間的轉換，下面就是觸發事件了。

public void Dialed(string callee)
{
  //有引數的觸發
  _machine.Fire(_setCalleeTrigger,callee);
}

public void Connected()
{
  //無引數的觸發
  _machine.Fire(Trigger.CallConnected);
}

public async Task PhoneDestroy()
{
  //非同步觸發
  await _machine.FireAsync(Trigger.PhoneDestroyed);
}

public string ToDotGraph()
{
  //匯出DOT GRAPH
  return UmlDotGraph.Format(_machine.GetInfo());
}

外部呼叫很簡潔：

phoneCall.Dialed("Prameela");
phoneCall.Connected();
phoneCall.SetVolume(2);
phoneCall.Hold();

只需要呼叫事件即可，別的都會按照我們設定好的動作來進行了，非常自動化。

總結

Stateless可以很好地實現狀態機，有點事件驅動的程式設計的感覺，但本質上不同，Stateless核心是各個狀態的遷移。

雖然Stateless很小巧方便，但是還有有很多地方不盡如人意（官方說這就是他們自己的設計目標，維持極簡）：

• 沒有啟動和停止的說法，一般在建構函式裡面建立就一直有效。
• 不是執行緒安全的
• 拓展性有限
  

還有一個Appccelerate.StateMachine（地址），這個支援四種不同的狀態機實現：

• Passive State Machine： 同步單執行緒處理狀態轉換
• Active State Machine： 同步多執行緒處理狀態轉換
• Async Passive State Machine： 非同步單執行緒處理狀態轉換
• Async Active State Machine： 非同步多執行緒處理狀態轉換
  

其中active的是執行緒安安全的。另外，它還支援狀態、事件的持久化，拓展性強。用法差不多，只是配置的關鍵字上面有一點區別，大家可以自行翻文件。

以上就是淺析C# 狀態機Stateless的詳細內容，更多關於C# 狀態機Stateless的資料請關注我們其它相關文章！