.Net輕量狀态機Stateless

　　很多業務系統開發中，不可避免的會出現狀态變化，通常采用的情形可能是使用工作流去完成，但是對于簡單場景下，用工作流有點大财小用感覺，比如訂單業務中，訂單狀态的變更，涉及到的狀态量不是很多，即使通過簡單的if-else也能足夠使用，甚至是用上switch去減少if-else的使用，都是可以的，盡管這會喪失某些東西。為更好的優化整個流程，此時會考慮到使用狀态模式來解決一些問題。

　　Stateless狀态機GitHub：https://github.com/dotnet-state-machine/stateless

一、狀态模式與狀态機

1、狀态模式："允許一個對象在其内部狀态改變時改變它的行為。對象看起來似乎修改了它所屬的類 "。 (State Pattern: "Allow an object to alter its behavior when its internal state changes. The object will appear to change its class ".)

　　對于這個定義，有點抽象，變通了解一下可以這麼了解：狀态擁有者将變更行為委托給狀态對象，狀态擁有者本身隻擁有狀态(當然也可以抛棄狀态對象)，狀态對象履行變更職責。

2、狀态機："依照指定的狀态流程圖，根據目前執行的動作，将目前狀态按照預定的條件變更到新的狀态 "。

　　狀态機有4個要素，即現态、條件、動作、次态。其中，現态和條件是“因”，動作和次态是“果”。

現态 - 是指目前對象的狀态
條件 - 當一個條件滿足時，目前對象會觸發一個動作
動作 - 條件滿足之後，執行的動作
次态 - 條件滿足之後，目前對象的新狀态。次态是相對現态而言的，次态一旦觸發，就變成了現态

3、狀态遷移圖："在UML模組化中，常常可見，用來描述一個特定的對象所有可能的狀态,以及由于各種事件的發生而引起的狀态之間的轉移和變化，也是配置狀态機按照何種行徑的前提 "。

二、Stateless功能介紹

　　Stateless是一個基于C#建立狀态機的簡單庫。基于.Net Standard實作，在.Net Framework和.Net Core項目中都可以使用。源碼位址：https://github.com/dotnet-state-machine/stateless。

　　以一個打電話的使用案例來講講Stateless的功能：

//初始化狀态機
var phoneCall = new StateMachine<State, Trigger>(State.OffHook);

//流程配置
phoneCall.Configure(State.OffHook)
  .Permit(Trigger.CallDialled, State.Ringing);
    
phoneCall.Configure(State.Ringing)
  .Permit(Trigger.CallConnected, State.Connected);

phoneCall.Configure(State.Connected)
  .OnEntry(() => StartCallTimer())
  .OnExit(() => StopCallTimer())
  .Permit(Trigger.LeftMessage, State.OffHook)
  .Permit(Trigger.PlacedOnHold, State.OnHold);

// ...

//觸發行為
phoneCall.Fire(Trigger.CallDialled);
Assert.AreEqual(State.Ringing, phoneCall.Stat

1、功能特性

　狀态機常見功能：

支援所有.Net類型的狀态和觸發器(數字、字元串、枚舉等等)
分層狀态
狀态的進入和退出事件
用衛語句來支援條件轉換
内省

　提供了一些有用的擴充：

支援外部的狀态存儲（例如：由ORM跟蹤屬性）
參數化觸發器
可重入狀态
導出DOT格式圖

2、分層狀态

　　在以下例子中，OnHold狀态是Connected狀态的子狀态。這意味着電話挂起的時候，還是連接配接狀态的，通過IsInState()方法，可以判定是否目前狀态處于父狀态下的子狀态，比如IsInState(State.Connected)能夠傳回true，說明目前OnHold狀态是處于Connected狀态的。

phoneCall.Configure(State.OnHold)
  .SubstateOf(State.Connected)
  .Permit(Trigger.TakenOffHold, State.Connected)
  .Permit(Trigger.PhoneHurledAgainstWall, State.PhoneDestroyed);

3、狀态的進入和退出事件

　　在前面的例子中，StartCallTimer()方法會在通話連接配接時執行，StopCallTimer()方法會在通話結束時執行，對應的便是，進入該狀态與脫離該狀态時候執行的事件。當電話的狀态從已連接配接(Connected)變為挂起(OnHold)時, 不會觸發StartCallTimer()方法和StopCallTimer()方法，這是因為OnHold是Connected的子狀态，對于進入和退出事件的處理者，可以傳參提供觸發動作，現狀和次狀資訊。

4、外部狀态存儲

　　有時候，目前對象的狀态需要來自于一個ORM對象，或者需要将目前對象的狀态儲存到一個ORM對象中，UI架構需要存儲一個狀态到綁定屬性中。為了支援這種外部狀态存儲，StateMachine類的構造函數支援了讀寫狀态值。如代碼裡，通過使用myState可以去存儲和擷取狀态值。

var stateMachine = new StateMachine<State, Trigger>(
  () => myState.Value,
  s => myState.Value = s
);

5、内省

　　該狀态機可以通過StateMachine.PermittedTriggers屬性擷取目前狀态下可以觸發的觸發器清單。并能夠使用StateMachine.GetInfo()擷取狀态相關的配置資訊。

public IEnumerable<TTrigger> PermittedTriggers
{
    get
    {
        return GetPermittedTriggers();
    }
}

//傳回StateMachineInfo對象，包含狀态及觸發器清單。
_machine.GetInfo();

6、衛語句

　　狀态機将根據衛語句在多條轉換線路之間進行選擇，衛語句必須是互斥的，多個衛語句不能同時生效。子狀态可以通過重新指定來覆寫狀态轉換，但是子狀态不能覆寫父狀态允許的狀态轉換，當觸發器觸發時，衛語句開始評估線路選擇，是以不會帶來其它方面的影響。

phoneCall.Configure(State.OffHook)
  .PermitIf(Trigger.CallDialled, State.Ringing, () => IsValidNumber)
  .PermitIf(Trigger.CallDialled, State.Beeping, () => !IsValidNumber)

7、參數化觸發器

　　支援将強類型參數提供給觸發器，使用方法PermitDynamic()配置狀态機時，能夠通過觸發器參數動态選擇目标狀态。

var assignTrigger = stateMachine.SetTriggerParameters<string>(Trigger.Assign);

stateMachine.Configure(State.Assigned)
    .OnEntryFrom(assignTrigger, email => OnAssigned(email));
    
stateMachine.Fire(assignTrigger, "[email protected]");

8、忽視轉換和重入狀态

　　如果觸發了一個沒有配置過的線路，将會抛出一個異常，通過使用Ignore方法，忽視一些觸發，當觸發了此類觸發器時，不會抛出異常，而改為忽略該次觸發。

phoneCall.Configure(State.Connected)
    .Ignore(Trigger.CallDialled);

　　另外，一個狀态能夠使用PermitReentry方法配置為重複進入(從本狀态到本狀态)，entry和exit事件也會被再次觸發。

stateMachine.Configure(State.Assigned)
    .PermitReentry(Trigger.Assigned)
    .OnEntry(() => SendEmailToAssignee());

　　預設情形下，必須明确忽略哪些觸發器。當未配置的觸發器被觸發時預設是抛出異常，可以通過使用OnUnhandledTrigger配置狀态機覆寫處理異常情形。

stateMachine.OnUnhandledTrigger((state, trigger) => { });

9、導出DOT格式圖

　　運作狀态可視化狀态機是很有用處的，使用狀态機時，代碼是指令式的，而狀态圖是副産物。

phoneCall.Configure(State.OffHook)
    .PermitIf(Trigger.CallDialled, State.Ringing, IsValidNumber);
    
string graph = UmlDotGraph.Format(phoneCall.GetInfo());

　　UmlDotGraph.Format()方法傳回代表狀态機的字元串，使用DOT graph語言格式。這個可以被支援DOT graph語言的工具渲染。像graphviz.org和viz.js的dot command line工具。

　　諸如生成的字元串在viz.js中解析的狀态機圖形。

10、異步觸發

　　該狀态機支援異步操作，對于Entry/Exit方法等都有相應的異步方法，帶Async結尾，并且對于觸發也有異步方法FireAsync()，需要注意的是，盡管使用了異步，但仍然是單線程操作，不能被多個線程同時使用。

stateMachine.Configure(State.Assigned)
    .OnEntryAsync(async () => await SendEmailToAssignee());
    
await stateMachine.FireAsync(Trigger.Assigned);

　至此，對于狀态機Stateless的功能差不多了解完畢了，開始将狀态機融入到項目中實際使用起來，也已經加入到日程中。

2019-09-22,望技術有成後能回來看見自己的腳步