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Spring StateMachine 状态机配置与应用

Spring StateMachine 是一个基于 Spring 框架的状态机实现,用于管理复杂的状态转换逻辑。以下是对其核心概念、配置方法及实际应用的详细说明:


一、核心概念

  1. 状态(State)

O 定义对象的生命周期阶段(如订单的 新建待支付已支付取消)。

O 支持层次化状态(子状态)和并行状态(分叉/合并)。

  1. 事件(Event)

O 触发状态转换的动作(如 支付事件取消事件)。

  1. 转换(Transition)

O 状态之间的流转规则,分为:

外部转换:状态变化并触发动作。

内部转换:状态不变,但触发动作。

4.守卫(Guard)

O 转换前的条件检查(如检查用户权限或订单金额)。

  1. 动作(Action)

O 状态转换时执行的业务逻辑(如发送通知、更新数据库)。


二、配置 Spring StateMachine

1. 依赖引入

xml

<dependency>

<groupId>org.springframework.statemachine</groupId>

<artifactId>spring-statemachine-starter</artifactId>

<version>3.2.0</version>

</dependency>

2. 定义状态与事件

java

public enum States {

INITIAL, NEW, PAYMENT_PENDING, PAID, CANCELLED

}


public enum Events {

CREATE, PAY, CANCEL

}

3. 配置状态机

java

@Configuration

@EnableStateMachine

public class StateMachineConfig extends StateMachineConfigurerAdapter<States, Events> {


@Override

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

states

.withStates()

.initial(States.INITIAL)

.states(EnumSet.allOf(States.class));

}


@Override

public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<States, Events> transitions) throws Exception {

transitions

.withExternal()

.source(States.INITIAL).target(States.NEW)

.event(Events.CREATE)

.and()

.withExternal()

.source(States.NEW).target(States.PAYMENT_PENDING)

.event(Events.PAY)

.guard(checkOrderAmountGuard()) // 守卫条件

.and()

.withExternal()

.source(States.PAYMENT_PENDING).target(States.PAID)

.action(paymentAction()); // 执行动作

}


@Bean

public Guard<States, Events> checkOrderAmountGuard() {

return context -> {

Order order = context.getExtendedState().get("order", Order.class);

return order.getAmount() > 0;

};

}


@Bean

public Action<States, Events> paymentAction() {

return context -> {

Order order = context.getExtendedState().get("order", Order.class);

paymentService.processPayment(order);

};

}

}


三、使用状态机

1. 注入状态机并触发事件

java

@Service

public class OrderService {

@Autowired

private StateMachine<States, Events> stateMachine;


public void createOrder(Order order) {

stateMachine.getExtendedState().getVariables().put("order", order);

stateMachine.sendEvent(Events.CREATE);

}


public void payOrder(Order order) {

stateMachine.sendEvent(Events.PAY);

}

}

2. 监听状态变化

java

@Configuration

public class StateMachineListenerConfig {


@Bean

public StateMachineListener<States, Events> listener() {

return new StateMachineListenerAdapter<>() {

@Override

public void stateChanged(State<States, Events> from, State<States, Events> to) {

System.out.println("状态变更: " + from + " -> " + to);

}

};

}

}


四、高级功能

  1. 持久化状态

O 使用 StateMachinePersister 将状态保存到数据库或 Redis。

java

@Autowired

private StateMachinePersister<States, Events, String> persister;


public void persist(String orderId) {

persister.persist(stateMachine, orderId);

}

  1. 分布式支持

O 结合消息队列(如 RabbitMQ)实现跨服务的状态同步。

  1. 测试

O 使用 StateMachineTestPlan 验证状态转换逻辑。

java

@Test

public void testStateTransition() {

StateMachineTestPlan<States, Events> plan =

StateMachineTestPlanBuilder.<States, Events>builder()

.defaultAwaitTime(2)

.stateMachine(stateMachine)

.step().expectState(States.INITIAL).and()

.step().sendEvent(Events.CREATE).expectState(States.NEW).and()

.build();

plan.test();

}


五、典型应用场景

  1. 订单流程管理

O 处理订单状态的流转(创建、支付、发货、退款)。

  1. 审批工作流

O 定义多级审批的状态跳转(提交、审核、通过/驳回)。

  1. 游戏状态控制

O 管理游戏角色的行为状态(空闲、攻击、防御、死亡)。


六、常见问题

  • 问题1:事件未触发转换
    检查守卫条件是否返回 true,或事件是否绑定到正确的源状态。
  • 问题2:状态机线程安全
    确保每个状态机实例仅被单个线程使用,或在并发场景中正确同步。
  • 问题3:持久化恢复失败
    验证序列化/反序列化逻辑,确保存储的上下文数据完整。

通过以上步骤,可以高效利用 Spring StateMachine 管理复杂状态逻辑,减少硬编码的条件判断,提升代码可维护性。更多细节可参考 官方文档。

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