Spring Boot集成Spring Statemachine

Spring Statemachine 是 Spring 框架下的一個模塊，用于簡化狀態機的創建和管理，它允許開發者使用 Spring 的特性（如依賴注入、AOP 等）來構建復雜的狀態機應用。以下是關于 Spring Statemachine 的詳細介紹：

主要特性

  1. 豐富的狀態機模型支持：支持多種狀態機模型，如簡單狀態機、層次狀態機和并行狀態機。層次狀態機允許狀態嵌套，并行狀態機可以同時處理多個獨立的狀態流。
  2. 靈活的配置方式：可以使用 Java 配置、XML 配置或注解來定義狀態機的狀態、轉移、事件等。
  3. 與 Spring 生態集成：無縫集成 Spring 框架的其他模塊，如 Spring Boot、Spring MVC 等，方便構建企業級應用。
  4. 事件驅動機制：通過事件觸發狀態轉移，易于與外部系統進行交互。
  5. 狀態監聽器：允許開發者在狀態轉移前后執行自定義邏輯，如日志記錄、業務處理等。

快速入門

1. 添加依賴

如果你使用 Maven，在?pom.xml?中添加以下依賴：

xml

<dependency><groupId>org.springframework.statemachine</groupId><artifactId>spring-statemachine-core</artifactId><version>3.2.1</version>
</dependency>
2. 定義狀態和事件

java

// 定義狀態枚舉
public enum States {STATE1, STATE2, STATE3
}// 定義事件枚舉
public enum Events {EVENT1, EVENT2
}
3. 配置狀態機

使用 Java 配置方式：

java

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.statemachine.config.EnableStateMachine;
import org.springframework.statemachine.config.EnumStateMachineConfigurerAdapter;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineConfigurationConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineStateConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineTransitionConfigurer;import java.util.EnumSet;@Configuration
@EnableStateMachine
public class StateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<States, Events> {@Overridepublic void configure(StateMachineConfigurationConfigurer<States, Events> config) throws Exception {config.withConfiguration().autoStartup(true);}@Overridepublic void configure(StateMachineStateConfigurer<States, Events> states) throws Exception {states.withStates().initial(States.STATE1).states(EnumSet.allOf(States.class));}@Overridepublic void configure(StateMachineTransitionConfigurer<States, Events> transitions) throws Exception {transitions.withExternal().source(States.STATE1).target(States.STATE2).event(Events.EVENT1).and().withExternal().source(States.STATE2).target(States.STATE3).event(Events.EVENT2);}
}
4. 使用狀態機

java

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import org.springframework.statemachine.StateMachine;@SpringBootApplication
public class StateMachineApp implements CommandLineRunner {@Autowiredprivate StateMachine<States, Events> stateMachine;public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(StateMachineApp.class, args);}@Overridepublic void run(String... args) throws Exception {stateMachine.start();System.out.println("當前狀態: " + stateMachine.getState().getId());stateMachine.sendEvent(Events.EVENT1);System.out.println("觸發 EVENT1 后狀態: " + stateMachine.getState().getId());stateMachine.sendEvent(Events.EVENT2);System.out.println("觸發 EVENT2 后狀態: " + stateMachine.getState().getId());}
}

代碼解釋

  1. 定義狀態和事件：使用枚舉類型定義狀態機的狀態和事件，方便管理和使用。
  2. @Configuration：表明這是一個配置類。
  3. @EnableStateMachine：啟用狀態機功能。
  4. 配置狀態機：
    • configure(StateMachineConfigurationConfigurer)：配置狀態機的基本屬性，如自動啟動。
    • configure(StateMachineStateConfigurer)：定義狀態機的狀態，指定初始狀態STATE_A和所有可能的狀態。
    • configure(StateMachineTransitionConfigurer)：定義狀態之間的轉移規則，包括源狀態、目標狀態和觸發事件。EVENT_1?事件觸發從?STATE_A?到?STATE_B?的轉移，EVENT_2?事件觸發從?STATE_B?到?STATE_C?的轉移。
  5. 使用狀態機：在?CommandLineRunner?中注入狀態機實例，啟動狀態機并發送事件，觀察狀態的變化。

應用場景

  1. 工作流管理：如訂單處理流程、審批流程等，通過狀態機可以清晰地管理每個步驟的狀態轉換。
  2. 游戲開發：管理游戲角色的狀態，如站立、行走、攻擊等，根據用戶輸入和游戲邏輯進行狀態轉移。
  3. 設備控制：控制物聯網設備的狀態，如智能家電的開關、模式切換等。

Spring Statemachine 提供了強大而靈活的功能，幫助開發者更高效地實現狀態機應用。

-----------------------------------------------DEMO------------------------------------------------------------------

以下為你提供一個較為完整的 Spring Boot 集成 Spring Statemachine 的示例代碼，這個示例模擬了一個簡單的訂單狀態機，包含待支付、已支付、已發貨、已完成幾種狀態。

1. 創建 Spring Boot 項目并添加依賴

可以使用 Spring Initializr 或者 IDE 自帶的 Spring Boot 項目創建功能，添加以下依賴：

xml

<dependencies><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId></dependency><dependency><groupId>org.springframework.statemachine</groupId><artifactId>spring-statemachine-core</artifactId><version>3.2.1</version></dependency>
</dependencies>

2. 定義狀態和事件枚舉

java

// 定義訂單狀態枚舉
public enum OrderState {PENDING_PAYMENT, PAID, SHIPPED, COMPLETED
}// 定義訂單事件枚舉
public enum OrderEvent {PAY, SHIP, DELIVER
}

3. 配置狀態機

java

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.statemachine.config.EnableStateMachine;
import org.springframework.statemachine.config.EnumStateMachineConfigurerAdapter;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineConfigurationConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineStateConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineTransitionConfigurer;import java.util.EnumSet;@Configuration
@EnableStateMachine
public class OrderStateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<OrderState, OrderEvent> {@Overridepublic void configure(StateMachineConfigurationConfigurer<OrderState, OrderEvent> config) throws Exception {config.withConfiguration().autoStartup(true);}@Overridepublic void configure(StateMachineStateConfigurer<OrderState, OrderEvent> states) throws Exception {states.withStates().initial(OrderState.PENDING_PAYMENT).states(EnumSet.allOf(OrderState.class));}@Overridepublic void configure(StateMachineTransitionConfigurer<OrderState, OrderEvent> transitions) throws Exception {transitions.withExternal().source(OrderState.PENDING_PAYMENT).target(OrderState.PAID).event(OrderEvent.PAY).and().withExternal().source(OrderState.PAID).target(OrderState.SHIPPED).event(OrderEvent.SHIP).and().withExternal().source(OrderState.SHIPPED).target(OrderState.COMPLETED).event(OrderEvent.DELIVER);}
}

4. 創建狀態機服務類

java

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.statemachine.StateMachine;
import org.springframework.stereotype.Service;@Service
public class OrderStateMachineService {@Autowiredprivate StateMachine<OrderState, OrderEvent> stateMachine;public boolean sendEvent(OrderEvent event) {return stateMachine.sendEvent(event);}public OrderState getCurrentState() {return stateMachine.getState().getId();}
}

5. 創建控制器類

java

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {@Autowiredprivate OrderStateMachineService orderStateMachineService;@GetMapping("/currentState")public OrderState getCurrentState() {return orderStateMachineService.getCurrentState();}@PostMapping("/sendEvent/{event}")public String sendEvent(@PathVariable OrderEvent event) {boolean result = orderStateMachineService.sendEvent(event);if (result) {return "事件發送成功，當前狀態: " + orderStateMachineService.getCurrentState();} else {return "事件發送失敗，當前狀態: " + orderStateMachineService.getCurrentState();}}
}

6. 啟動 Spring Boot 應用

java

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;@SpringBootApplication
public class SpringStatemachineDemoApplication {public static void main(String[] args) {SpringApplication.run(SpringStatemachineDemoApplication.class, args);}
}

代碼解釋

  • 狀態和事件枚舉：OrderState?定義了訂單可能的狀態，OrderEvent?定義了觸發狀態轉移的事件。
  • 狀態機配置：OrderStateMachineConfig?類使用?@EnableStateMachine?注解啟用狀態機，通過重寫三個配置方法分別配置狀態機的基本屬性、狀態和轉移規則。
  • 狀態機服務類：OrderStateMachineService?封裝了狀態機的操作，包括發送事件和獲取當前狀態。
  • 控制器類：OrderController?提供了兩個接口，一個用于獲取當前訂單狀態，另一個用于發送事件觸發狀態轉移。
  • 啟動類：SpringStatemachineDemoApplication?是 Spring Boot 應用的啟動類。

測試

啟動應用后，可以使用以下方式進行測試：

  • 獲取當前狀態：訪問?http://localhost:8080/order/currentState
  • 發送事件：訪問?http://localhost:8080/order/sendEvent/PAY?觸發支付事件，根據狀態機配置，訂單狀態將從?PENDING_PAYMENT?轉移到?PAID。

------------------------------------------------------------------------------------------------

transitions.withExternal().source(OrderState.PENDING_PAYMENT).target(OrderState.PAID).event(OrderEvent.PAY).and().withExternal().source(OrderState.PAID).target(OrderState.SHIPPED).event(OrderEvent.SHIP).and().withExternal().source(OrderState.SHIPPED).target(OrderState.COMPLETED).event(OrderEvent.DELIVER);

這段代碼的主要作用是定義狀態機中不同狀態之間的轉移規則。在一個訂單處理的狀態機場景里，它明確了訂單在不同狀態（如待支付、已支付、已發貨、已完成）之間如何根據特定事件（如支付、發貨、交付）進行轉換。

代碼結構分析

整體上，這段代碼通過多次調用?withExternal()?方法來定義多個外部狀態轉移規則，每個狀態轉移規則由?source（源狀態）、target（目標狀態）和?event（觸發事件）三個關鍵部分組成，不同的狀態轉移規則之間通過?.and()?方法進行連接。

各部分詳細解釋

withExternal()

withExternal()?方法用于定義外部狀態轉移，即狀態機從一個狀態轉移到另一個不同的狀態。與之相對的還有內部轉移（withInternal()），內部轉移不會改變狀態機的狀態，只是在當前狀態下執行一些操作。

.source(OrderState.PENDING_PAYMENT).target(OrderState.PAID).event(OrderEvent.PAY)
  • source(OrderState.PENDING_PAYMENT)：指定狀態轉移的起始狀態，這里是?OrderState.PENDING_PAYMENT，表示訂單處于待支付狀態。
  • target(OrderState.PAID)：指定狀態轉移的目標狀態，即?OrderState.PAID，意味著訂單在滿足條件后將轉移到已支付狀態。
  • event(OrderEvent.PAY)：指定觸發狀態轉移的事件，當?OrderEvent.PAY?事件發生時，狀態機將從待支付狀態轉移到已支付狀態。
.and()

and()?方法用于連接多個狀態轉移規則，它表示一個規則定義的結束和下一個規則定義的開始，使得可以在同一個配置方法中定義多個不同的狀態轉移規則。

后續規則

java

.withExternal().source(OrderState.PAID).target(OrderState.SHIPPED).event(OrderEvent.SHIP)
.and()
.withExternal().source(OrderState.SHIPPED).target(OrderState.COMPLETED).event(OrderEvent.DELIVER);

這部分代碼定義了另外兩個狀態轉移規則：

  • 當?OrderEvent.SHIP?事件發生時，訂單從已支付狀態（OrderState.PAID）轉移到已發貨狀態（OrderState.SHIPPED）。
  • 當?OrderEvent.DELIVER?事件發生時，訂單從已發貨狀態（OrderState.SHIPPED）轉移到已完成狀態（OrderState.COMPLETED）。

示例代碼擴展

如果需要在狀態轉移時執行一些額外的操作，比如記錄日志或者更新數據庫，可以使用?action()?方法。以下是一個擴展后的示例：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.statemachine.action.Action;
import org.springframework.statemachine.config.EnableStateMachine;
import org.springframework.statemachine.config.EnumStateMachineConfigurerAdapter;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineConfigurationConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineStateConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineTransitionConfigurer;import java.util.EnumSet;@Configuration
@EnableStateMachine
public class OrderStateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<OrderState, OrderEvent> {@Overridepublic void configure(StateMachineTransitionConfigurer<OrderState, OrderEvent> transitions) throws Exception {Action<OrderState, OrderEvent> payAction = context -> {System.out.println("訂單已支付，更新訂單狀態為已支付");// 這里可以添加更新數據庫等操作};Action<OrderState, OrderEvent> shipAction = context -> {System.out.println("訂單已發貨，更新訂單狀態為已發貨");// 這里可以添加更新數據庫等操作};Action<OrderState, OrderEvent> deliverAction = context -> {System.out.println("訂單已完成，更新訂單狀態為已完成");// 這里可以添加更新數據庫等操作};transitions.withExternal().source(OrderState.PENDING_PAYMENT).target(OrderState.PAID).event(OrderEvent.PAY).action(payAction).and().withExternal().source(OrderState.PAID).target(OrderState.SHIPPED).event(OrderEvent.SHIP).action(shipAction).and().withExternal().source(OrderState.SHIPPED).target(OrderState.COMPLETED).event(OrderEvent.DELIVER).action(deliverAction);}// 其他配置方法保持不變
}

在這個擴展示例中，通過定義?Action?對象，并在狀態轉移規則中使用?action()?方法，在狀態轉移時執行了相應的操作。

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