用一个例子来学习有限状态机（Finite-state machine，FSM）

1. 基础概念

一个事物都是有不同状态的，比如灯是“开的”还是“关的”就是它的状态。

State（状态）：一个状态机至少要包含两个状态。例如上面灯的例子，有 open 和 closed 两个状态。
Event（事件）：事件就是执行某个操作的触发条件或者口令。对于灯，“按下开门按钮”就是一个事件。
Action（动作）：事件发生以后要执行动作。例如事件是“按开灯按钮”，动作是“开灯”。编程的时候，一个 Action一般就对应一个函数。
Transition（变换）：也就是从一个状态变化为另一个状态。例如“开灯过程”就是一个变换。

2. 有限状态机

有限状态机（Finite-state machine,FSM），又称有限状态自动机，简称状态机，是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。
FSM是一种算法思想，简单而言，有限状态机由一组状态、一个初始状态、输入和根据输入及现有状态转换为下一个状态的转换函数组成。
其作用主要是描述对象在它的生命周期内所经历的状态序列，以及如何响应来自外界的各种事件。

①现态：是指当前所处的状态。

②条件：又称为“事件”，当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。

③动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。

④次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。

以上内容摘抄自：

原文链接：https://blog.csdn.net/JMW1407/article/details/108458569

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3. 具体案例

3.1 背景

目前我们实现了一个用来向用户提供远程通信的服务器程序，在这个程序中，为了实现面对不同的请求要执行不同的业务逻辑，如在图书馆服务中有客户想要借书、有的客户想要还书。因此，我们需要为不同的请求执行不同的业务处理逻辑。那如何将请求与处理逻辑对应起来呢？

3.2 简单实现

简单来说，我们可以直接提前定义好一个函数数组，把所有的逻辑处理函数加入到这个数组中，给它们每个一个编号。用户相应的请求中会带有对应函数的编号，直接从数组中提取就好了。

// handle类型数组，handle是函数指针类型
static const handler statusHandler[] = 
{&Socket::_HandleRegister, //【0】：注册功能&Socket::_HandleLogIn,  //【1】：登录功能
};

3.3 有限状态机实现

然而，简单的使用一个数组，当在一些复杂的应用中会难以维护和扩展。因此，可以通过建立一个有限状态机来管理这些处理逻辑。有限状态机能够更加清晰地处理不同状态下的不同请求，使得代码结构更清晰，容易扩展和维护。

3.3.1 状态和事件定义

首先，我们定义状态和事件：

enum class State {Idle,Registering,LoggingIn,// 其他状态
};enum class Event {StartRegister,CompleteRegister,StartLogin,CompleteLogin,// 其他事件
};

3.3.2 状态机类

class StateMachine {
public:StateMachine() : currentState(State::Idle) {}// 设置当前状态void SetState(State state) {currentState = state;}// 处理事件bool HandleEvent(Event event, lpngx_connection_t pConn, LPSTRUC_MSG_HEADER pMsgHeader, char *pPkgBody, unsigned short iBodyLength) {auto it = stateHandlerMap.find(event);if (it != stateHandlerMap.end()) {return (this->*(it->second))(pConn, pMsgHeader, pPkgBody, iBodyLength);}return false;}private:State currentState;std::map<Event, handler> stateHandlerMap = {{ Event::StartRegister, &StateMachine::HandleRegister },{ Event::StartLogin, &StateMachine::HandleLogin },// 其他事件处理函数};// 处理注册事件bool HandleRegister(lpngx_connection_t pConn, LPSTRUC_MSG_HEADER pMsgHeader, char *pPkgBody, unsigned short iBodyLength) {// 注册处理逻辑// ...SetState(State::Registering);return true;}// 处理登录事件bool HandleLogin(lpngx_connection_t pConn, LPSTRUC_MSG_HEADER pMsgHeader, char *pPkgBody, unsigned short iBodyLength) {// 登录处理逻辑// ...SetState(State::LoggingIn);return true;}// 其他状态处理函数
};

3.3.3 消息处理

当接收到新的消息时，会根据消息中的消息类型对应地转换状态机的状态，然后执行对应的业务逻辑函数。

Event event;
... // 获取接收消息对应的事件类型event// 交给状态机，执行对应的业务逻辑
HandleEvent(event, .....);

3.3.4 状态机的优势

清晰的状态和事件管理： 通过明确的状态和事件定义，处理逻辑更加清晰。
更好的扩展性： 新增状态和事件时，只需添加相应的处理函数和映射，不影响已有逻辑。
维护性： 代码更加模块化，易于理解和维护。
复杂的状态转换： 能够轻松处理复杂的状态转换逻辑，如同一事件在不同状态下触发不同的处理逻辑。
错误处理和调试： 每个状态和事件都有明确的处理逻辑，便于定位问题。

用一个例子来学习有限状态机（Finite-state machine，FSM）