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編輯導(dǎo)讀：狀態(tài)機可以對業(yè)務(wù)狀態(tài)進行梳理，一目了然，之后可以根據(jù)業(yè)務(wù)場景不斷增加。它雖然不是做好一款產(chǎn)品的必備品，但是卻可以讓你在跟技術(shù)等人員溝通時效率更高。文章對有限狀態(tài)機進行了簡要的介紹，與大家分享。

一、地址的分析和識別

以前每次搬家，要重新寫收貨地址時，我都會特別小心，要去百度地圖上搜一下地址的完整寫法，生怕一不小心寫錯或?qū)懧┝司褪詹坏桨耍ㄎ婺槪?。直到某天我看到有限狀態(tài)機的原理，才知道我太天真了。

比如騰訊公司在深圳的地址，有如下的各種寫法：

• 廣東省深圳市騰訊大廈
• 廣東省518075深圳市南山區(qū)科技園騰訊大廈
• 深圳市510875科技園騰訊大廈
• 深圳市南山區(qū)科技園騰訊大廈
• 廣東省深圳市科技園中一路騰訊公司…

這些地址寫得都有點不清楚，那么程序是如何準確地識別這些信息呢？下圖所示的是一個識別中國地址有限狀態(tài)機的例子。

1. 每一個有限狀態(tài)機都有一個開始狀態(tài)和一個終止?fàn)顟B(tài)，以及若干中間狀態(tài)。
2. 每一條弧上帶有從一個狀態(tài)進入下一個狀態(tài)的條件。
3. 如果一個地址能從狀態(tài)機的開始狀態(tài)進過狀態(tài)機的若干中間狀態(tài)，走到終止?fàn)顟B(tài)，那么這條地址有效，否則無效。

比如“北京市雙清路83號”對于上面的狀態(tài)機有效，而“上海市遼寧省馬家莊”則無效。

二、什么是有限狀態(tài)機

有限狀態(tài)機（Finite-state machine）是一個非常有用的模型，可以模擬世界上大部分事物。

它有三個特征：

• 狀態(tài)總數(shù)（state）是有限的。
• 任一時刻，只處在一種狀態(tài)之中。
• 某種條件下，會從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變（transition）到另一種狀態(tài)。

現(xiàn)實世界中存在大量具有有限個狀態(tài)的系統(tǒng)：鐘表系統(tǒng)、電梯系統(tǒng)、交通信號燈系統(tǒng)、通信協(xié)議系統(tǒng)、正則表達式、硬件電路系統(tǒng)設(shè)計、軟件工程，編譯器等，有限狀態(tài)機的概念就是來自于現(xiàn)實世界中的這些有限系統(tǒng)。

下面是一個可樂機的狀態(tài)圖。

從圖中就可以清楚地看到可樂機的運行過程，圖中直觀地表現(xiàn)了可樂機投入不同金額硬幣時的情況以及幾個處理步驟的各個狀態(tài)和它們之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，根據(jù)投入硬幣的不同面值，對總金額進行計算，并對各種操作進行響應(yīng)以完成一次購買。?狀態(tài)機的動態(tài)結(jié)構(gòu)使得其在通訊系統(tǒng)，數(shù)字協(xié)議處理系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，用戶界面等領(lǐng)域得到了廣泛地應(yīng)用。

上圖是非常有名的TCP協(xié)議狀態(tài)機。這個狀態(tài)機我沒看懂，放在這里拋磚引玉吧。

三、有限狀態(tài)機的應(yīng)用

有限狀態(tài)機有多種實現(xiàn)方式

1. switch-case或if-else

舉例來說，網(wǎng)頁上有一個菜單元素。鼠標懸停的時候，菜單顯示；鼠標移開的時候，菜單隱藏。如果使用有限狀態(tài)機描述，就是這個菜單只有兩種狀態(tài)（顯示和隱藏），鼠標會引發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)變。

當(dāng)狀態(tài)量少并且各個狀態(tài)之間變化的邏輯比較簡單時，使用switch語句實現(xiàn)的有限狀態(tài)機的確能夠很好地工作，但代碼的可讀性并不十分理想。在很長一段時期內(nèi)，使用switch語句一直是實現(xiàn)有限狀態(tài)機的唯一方法，甚至像編譯器這樣復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，大部分也都直接采用這種實現(xiàn)方式。

但之后隨著狀態(tài)機應(yīng)用的逐漸深入，構(gòu)造出來的狀態(tài)機越來越復(fù)雜，這種方法也開始面臨各種嚴峻的考驗，其中最令人頭痛的是如果狀態(tài)機中的狀態(tài)非常多，或者狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系異常復(fù)雜，那么簡單地使用switch語句構(gòu)造出來的狀態(tài)機將難以擴展和維護。

2. 狀態(tài)表

我們還可以用狀態(tài)表來表示狀態(tài)的轉(zhuǎn)化過程，以一個游戲中的簡單設(shè)定為例：

這段需求相信大家一眼就可以看明白，現(xiàn)在我們用狀態(tài)機來表示，大概是這樣：

看完這個圖，是不是有種似曾相識的感覺。產(chǎn)品經(jīng)理在做復(fù)雜的業(yè)務(wù)需求時，往往會遇到狀態(tài)的變更，一般我們會畫流程圖來表示（比如一個審核流程），偶爾也會用表格的形式來表示（比如內(nèi)容平臺的發(fā)布流程）。

但是我們在做的時候往往沒有考慮過有限狀態(tài)機的這種表述方式，或者說考慮得不夠全面，如果用有限狀態(tài)機的這種方式，那就是可以直接供測試人員使用的一個測試用例了，想想測試同學(xué)雀躍的心情吧。

四、總結(jié)

狀態(tài)機表示有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學(xué)模型。

通俗的描述狀態(tài)機就是定義了一套狀態(tài)変更的流程：狀態(tài)機包含一個狀態(tài)集合，定義當(dāng)狀態(tài)機處于某一個狀態(tài)的時候它所能接收的事件以及可執(zhí)行的行為，執(zhí)行完成后，狀態(tài)機所處的狀態(tài)。

狀態(tài)機主要的應(yīng)用場景就是流程控制。一個狀態(tài)機定義以后，在某個狀態(tài)下就只接收固定的Event，也就是執(zhí)行指定的操作，這樣流程就能按照預(yù)期定義的那樣流轉(zhuǎn)，不會出現(xiàn)亂入的情況，執(zhí)行了一些在某狀態(tài)下不允許執(zhí)行的操作。

一個很典型的應(yīng)用就是工作流引擎：以工作流中典型的審批流程為例，審批流程按照預(yù)先定義的流程流轉(zhuǎn)的固定的某些人手里，只有這一批固定的人才能審批，當(dāng)審批后（可能是一個人審批，也可能是多個人審批）才會流轉(zhuǎn)到下個節(jié)點，由下個節(jié)點的審批人繼續(xù)審批，一直流轉(zhuǎn)到最后一個節(jié)點。

狀態(tài)機的流轉(zhuǎn)可以人工干預(yù)，也可以自動流轉(zhuǎn)。定義為自動流轉(zhuǎn)后，把業(yè)務(wù)流程定義完成后，只要添加一個定時任務(wù)，整個流程的運轉(zhuǎn)就都由狀態(tài)機來完成了。

寫到這，只想說一句話，無處不狀態(tài)機！

#專欄作家#

CARRIE，人人都是產(chǎn)品經(jīng)理專欄作家。關(guān)注新技術(shù)新服務(wù)。

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題圖來自Unsplash，基于CC0協(xié)議