Spring StateMachine，教你快速实现一个状态机

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Spring StateMachine框架可能对于大部分使用Spring的开发者来说还比较生僻，它的主要功能是帮助开发者简化状态机的开发过程，让状态机结构更加层次化。

快速入门

依照之前的风格，我们通过一个简单的示例来对Spring StateMachine有一个初步的认识。假设我们需要实现一个订单的相关流程，其中包括订单创建、订单支付、订单收货三个动作。

下面我们来详细的介绍整个实现过程：

• 创建一个Spring Boot的基础工程，并在 pom.xml中加入 spring-statemachine-core的依赖，具体如下：

<parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
  <version>1.3.7.RELEASE</version>
  <relativePath/>
</parent>

<dependencies>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
  </dependency>
  <dependency>
    <groupId>org.springframework.statemachine</groupId>
    <artifactId>spring-statemachine-core</artifactId>
    <version>1.2.0.RELEASE</version>
  </dependency>
</dependencies>

根据上面所述的订单需求场景定义状态和事件枚举，具体如下：

public enum States {
    UNPAID, // 待支付
    WAITING_FOR_RECEIVE, // 待收货
    DONE // 结束
}

public enum Events {
    PAY, // 支付
    RECEIVE // 收货
}

其中共有三个状态（待支付、待收货、结束）以及两个引起状态迁移的事件（支付、收货），其中支付事件 PAY会触发状态从待支付 UNPAID状态到待收货 WAITING_FOR_RECEIVE状态的迁移，而收货事件 RECEIVE会触发状态从待收货 WAITING_FOR_RECEIVE状态到结束 DONE状态的迁移。

• 创建状态机配置类：

@Configuration
@EnableStateMachine
public class StateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<States, Events> {

    private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());

    @Override
    public void configure(StateMachineStateConfigurer<States, Events> states)
            throws Exception {
        states.withStates()
           .initial(States.UNPAID)
           .states(EnumSet.allOf(States.class));
    }

    @Override
    public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<States, Events> transitions)
              throws Exception {
        transitions
            .withExternal()
            .source(States.UNPAID).target(States.WAITING_FOR_RECEIVE)
            .event(Events.PAY)
            .and()
            .withExternal()
            .source(States.WAITING_FOR_RECEIVE).target(States.DONE)
            .event(Events.RECEIVE);
}

    @Override
    public void configure(StateMachineConfigurationConfigurer<States, Events> config)
              throws Exception {
        config
             .withConfiguration()
             .listener(listener());
    }

    @Bean
    public StateMachineListener<States, Events> listener() {
        return new StateMachineListenerAdapter<States, Events>() {
            @Override
            public void transition(Transition<States, Events> transition) {
                if(transition.getTarget().getId() == States.UNPAID) {
                    logger.info("订单创建，待支付");
                    return;
                }

                if(transition.getSource().getId() == States.UNPAID
                    && transition.getTarget().getId() == States.WAITING_FOR_RECEIVE) {
                    logger.info("用户完成支付，待收货");
                    return;
                }

                if(transition.getSource().getId() == States.WAITING_FOR_RECEIVE
                    && transition.getTarget().getId() == States.DONE) {
                    logger.info("用户已收货，订单完成");
                    return;
                }
            }
        };
    }

}

在该类中定义了较多配置内容，下面对这些内容一一说明：

• @EnableStateMachine注解用来启用Spring StateMachine状态机功能

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• configure(StateMachineStateConfigurer<States,Events>states)方法用来初始化当前状态机拥有哪些状态，其中 initial(States.UNPAID)定义了初始状态为 UNPAID， states(EnumSet.allOf(States.class))则指定了使用上一步中定义的所有状态作为该状态机的状态定义。

@Override
public void configure(StateMachineStateConfigurer<States, Events> states)
    throws Exception {

    // 定义状态机中的状态
    states.withStates()
          .initial(States.UNPAID) // 初始状态
          .states(EnumSet.allOf(States.class));

}

• configure(StateMachineTransitionConfigurer<States,Events>transitions)方法用来初始化当前状态机有哪些状态迁移动作，其中命名中我们很容易理解每一个迁移动作，都有来源状态 source，目标状态 target以及触发事件 event。

@Override
public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<States, Events> transitions)
     throws Exception {
	transitions
		.withExternal()
		.source(States.UNPAID).target(States.WAITING_FOR_RECEIVE)// 指定状态来源和目标
		.event(Events.PAY) // 指定触发事件
		.and()
		.withExternal()
		.source(States.WAITING_FOR_RECEIVE).target(States.DONE)
		.event(Events.RECEIVE);

}

• configure(StateMachineConfigurationConfigurer<States,Events>config)方法为当前的状态机指定了状态监听器，其中 listener()则是调用了下一个内容创建的监听器实例，用来处理各个各个发生的状态迁移事件。

@Override
public void configure(StateMachineConfigurationConfigurer<States, Events> config)
	throws Exception {
		config
		.withConfiguration()
		.listener(listener()); // 指定状态机的处理监听器

}

• StateMachineListener<States,Events>listener()方法用来创建 StateMachineListener状态监听器的实例，在该实例中会定义具体的状态迁移处理逻辑，上面的实现中只是做了一些输出，实际业务场景会会有更负责的逻辑，所以通常情况下，我们可以将该实例的定义放到独立的类定义中，并用注入的方式加载进来。

• 创建应用主类来完成整个流程：

@SpringBootApplication
public class Application implements CommandLineRunner {

	public static void main(String[] args) {
		SpringApplication.run(Application.class, args);
	}

	@Autowired
	private StateMachine<States, Events> stateMachine;

	@Override
	public void run(String... args) throws Exception {
		stateMachine.start();
		stateMachine.sendEvent(Events.PAY);
		stateMachine.sendEvent(Events.RECEIVE);
	}

}

在 run函数中，我们定义了整个流程的处理过程，其中 start()就是创建这个订单流程，根据之前的定义，该订单会处于待支付状态，然后通过调用 sendEvent(Events.PAY)执行支付操作，最后通过掉用 sendEvent(Events.RECEIVE)来完成收货操作。在运行了上述程序之后，我们可以在控制台中获得类似下面的输出内容：

INFO 2312 --- [ main] eConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$a05acb3d : 订单创建，待支付
INFO 2312 --- [ main] o.s.s.support.LifecycleObjectSupport : started org.springframework.statemachine.support.DefaultStateMachineExecutor@1d2290ce
INFO 2312 --- [ main] o.s.s.support.LifecycleObjectSupport : started DONE UNPAID WAITING_FOR_RECEIVE / UNPAID / uuid=c65ec0aa-59f9-4ffb-a1eb-88ec902369b2 / id=null
INFO 2312 --- [ main] eConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$a05acb3d : 用户完成支付，待收货
INFO 2312 --- [ main] eConfig$$EnhancerBySpringCGLIB$$a05acb3d : 用户已收货，订单完成

其中包括了状态监听器中对各个状态迁移做出的处理。

通过上面的例子，我们可以对如何使用Spring StateMachine做如下小结：

• 定义状态和事件枚举

• 为状态机定义使用的所有状态以及初始状态

• 为状态机定义状态的迁移动作

• 为状态机指定监听处理器

状态监听器

通过上面的入门示例以及最后的小结，我们可以看到使用Spring StateMachine来实现状态机的时候，代码逻辑变得非常简单并且具有层次化。整个状态的调度逻辑主要依靠配置方式的定义，而所有的业务逻辑操作都被定义在了状态监听器中，其实状态监听器可以实现的功能远不止上面我们所述的内容，它还有更多的事件捕获，我们可以通过查看 StateMachineListener接口来了解它所有的事件定义：

public interface StateMachineListener<S,E> {

	void stateChanged(State<S,E> from, State<S,E> to);

	void stateEntered(State<S,E> state);

	void stateExited(State<S,E> state);

	void eventNotAccepted(Message<E> event);

	void transition(Transition<S, E> transition);

	void transitionStarted(Transition<S, E> transition);

	void transitionEnded(Transition<S, E> transition);

	void stateMachineStarted(StateMachine<S, E> stateMachine);

	void stateMachineStopped(StateMachine<S, E> stateMachine);

	void stateMachineError(StateMachine<S, E> stateMachine, Exception exception);

	void extendedStateChanged(Object key, Object value);

	void stateContext(StateContext<S, E> stateContext);

}

注解监听器

对于状态监听器，Spring StateMachine还提供了优雅的注解配置实现方式，所有 StateMachineListener接口中定义的事件都能通过注解的方式来进行配置实现。比如，我们可以将之前实现的状态监听器用注解配置来做进一步的简化：

@WithStateMachine
public class EventConfig {

	private Logger logger = LoggerFactory.getLogger(getClass());

	@OnTransition(target = "UNPAID")
	public void create() {
		logger.info("订单创建，待支付");
	}

	@OnTransition(source = "UNPAID", target = "WAITING_FOR_RECEIVE")
	public void pay() {
		logger.info("用户完成支付，待收货");
	}

	@OnTransition(source = "WAITING_FOR_RECEIVE", target = "DONE")
	public void receive() {
		logger.info("用户已收货，订单完成");
	}

}

上述代码实现了与快速入门中定义的 listener()方法创建的监听器相同的功能，但是由于通过注解的方式配置，省去了原来事件监听器中各种if的判断，使得代码显得更为简洁，拥有了更好的可读性。