项目搭建与依赖引入

在使用Spring状态机之前，需要创建一个Spring Boot项目，并在pom.xml文件中添加相应的依赖。
spring-boot-starter-statemachine是Spring Boot为使用状态机提供的启动器依赖，它会自动帮我们引入Spring状态机所需的各种库。

<dependencies>
    <!-- 引入Spring Boot状态机启动器依赖 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-statemachine</artifactId>
    </dependency>
</dependencies>

状态机设计与建模

定义状态和事件

在设计状态机时，首先要明确系统中可能出现的状态以及触发状态转换的事件。使用枚举类来定义状态和事件，这样可以使代码更加清晰和易于维护。

// 定义订单可能处于的状态
public enum OrderState {
    // 订单已创建
    CREATED,
    // 订单已支付
    PAID,
    // 订单已发货
    SHIPPED,
    // 订单已送达
    DELIVERED,
    // 订单已取消
    CANCELLED
}

// 定义能够触发订单状态转换的事件
public enum OrderEvent {
    // 支付订单事件
    PAY,
    // 发货订单事件
    SHIP,
    // 送达订单事件
    DELIVER,
    // 取消订单事件
    CANCEL
}

配置状态机

使用@Configuration和@EnableStateMachine注解来配置状态机。@Configuration表示这是一个配置类，Spring会对其进行解析；@EnableStateMachine用于启用状态机功能。

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
// 启用状态机功能
@EnableStateMachine
// 继承EnumStateMachineConfigurerAdapter，方便配置基于枚举的状态机
public class OrderStateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<OrderState, OrderEvent> {

    /**
     * 配置状态机的基本属性
     * @param config 状态机配置构建器
     * @throws Exception 配置过程中可能出现的异常
     */
    @Override
    public void configure(StateMachineConfigurationConfigurer<OrderState, OrderEvent> config) throws Exception {
        config
           .withConfiguration()
               // 配置状态机在应用启动时自动启动
               .autoStartup(true);
    }

    /**
     * 配置状态机的状态
     * @param states 状态机状态配置构建器
     * @throws Exception 配置过程中可能出现的异常
     */
    @Override
    public void configure(StateMachineStateConfigurer<OrderState, OrderEvent> states) throws Exception {
        states
           .withStates()
               // 指定状态机的初始状态为CREATED
               .initial(OrderState.CREATED)
               // 配置状态机包含OrderState枚举中定义的所有状态
               .states(EnumSet.allOf(OrderState.class));
    }

    /**
     * 配置状态机的状态转换规则
     * @param transitions 状态机转换配置构建器
     * @throws Exception 配置过程中可能出现的异常
     */
    @Override
    public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<OrderState, OrderEvent> transitions) throws Exception {
        transitions
           .withExternal()
               // 定义从CREATED状态到PAID状态的转换，触发事件为PAY
               .source(OrderState.CREATED).target(OrderState.PAID).event(OrderEvent.PAY)
               .and()
           .withExternal()
               // 定义从PAID状态到SHIPPED状态的转换，触发事件为SHIP
               .source(OrderState.PAID).target(OrderState.SHIPPED).event(OrderEvent.SHIP)
               .and()
           .withExternal()
               // 定义从SHIPPED状态到DELIVERED状态的转换，触发事件为DELIVER
               .source(OrderState.SHIPPED).target(OrderState.DELIVERED).event(OrderEvent.DELIVER)
               .and()
           .withExternal()
               // 定义从CREATED状态到CANCELLED状态的转换，触发事件为CANCEL
               .source(OrderState.CREATED).target(OrderState.CANCELLED).event(OrderEvent.CANCEL)
               .and()
           .withExternal()
               // 定义从PAID状态到CANCELLED状态的转换，触发事件为CANCEL
               .source(OrderState.PAID).target(OrderState.CANCELLED).event(OrderEvent.CANCEL);
    }
}

状态机的使用与交互

注入状态机

在需要使用状态机的地方，可以通过@Autowired注解将状态机注入到类中，这样就可以方便地调用状态机的方法来触发状态转换。

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.statemachine.StateMachine;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class OrderService {

    // 自动注入配置好的状态机
    @Autowired
    private StateMachine<OrderState, OrderEvent> stateMachine;

    /**
     * 处理订单支付事件，触发状态机的PAY事件
     */
    public void payOrder() {
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.PAY);
    }

    /**
     * 处理订单发货事件，触发状态机的SHIP事件
     */
    public void shipOrder() {
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.SHIP);
    }

    /**
     * 处理订单送达事件，触发状态机的DELIVER事件
     */
    public void deliverOrder() {
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.DELIVER);
    }

    /**
     * 处理订单取消事件，触发状态机的CANCEL事件
     */
    public void cancelOrder() {
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.CANCEL);
    }
}

监听状态变化

可以通过实现StateMachineListener接口来监听状态机的状态变化，并在状态变化时执行相应的业务逻辑，比如记录日志等。

import org.springframework.statemachine.StateMachine;
import org.springframework.statemachine.listener.StateMachineListenerAdapter;
import org.springframework.statemachine.state.State;
import org.springframework.stereotype.Component;

// 定义一个状态机监听器组件
@Component
public class OrderStateMachineListener extends StateMachineListenerAdapter<OrderState, OrderEvent> {

    /**
     * 当状态机的状态发生变化时，此方法会被调用
     * @param from 变化前的状态
     * @param to 变化后的状态
     */
    @Override
    public void stateChanged(State<OrderState, OrderEvent> from, State<OrderState, OrderEvent> to) {
        if (from != null) {
            // 打印状态变化信息
            System.out.println("Order state changed from " + from.getId() + " to " + to.getId());
        } else {
            // 如果是初始状态，打印初始化信息
            System.out.println("Order state initialized to " + to.getId());
        }
    }
}

状态机的持久化

在实际应用中，可能需要将状态机的状态持久化到数据库或其他存储介质中，以便在系统重启或故障恢复时能够恢复状态机的状态。Spring状态机提供了StateMachinePersist接口来实现状态机的持久化。

import org.springframework.statemachine.StateMachineContext;
import org.springframework.statemachine.StateMachinePersist;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// 定义一个状态机持久化组件
@Component
public class OrderStateMachinePersister implements StateMachinePersist<OrderState, OrderEvent, String> {

    // 模拟一个简单的内存存储，用于存储状态机的上下文信息
    private static final Map<String, StateMachineContext<OrderState, OrderEvent>> STATE_MACHINE_CONTEXT_MAP = new HashMap<>();

    /**
     * 将状态机的上下文信息写入持久化存储
     * @param context 状态机的上下文信息
     * @param contextObj 上下文对象标识
     * @throws Exception 写入过程中可能出现的异常
     */
    @Override
    public void write(StateMachineContext<OrderState, OrderEvent> context, String contextObj) throws Exception {
        STATE_MACHINE_CONTEXT_MAP.put(contextObj, context);
    }

    /**
     * 从持久化存储中读取状态机的上下文信息
     * @param contextObj 上下文对象标识
     * @return 状态机的上下文信息
     * @throws Exception 读取过程中可能出现的异常
     */
    @Override
    public StateMachineContext<OrderState, OrderEvent> read(String contextObj) throws Exception {
        return STATE_MACHINE_CONTEXT_MAP.get(contextObj);
    }
}

错误处理与异常处理

在状态机的使用过程中，可能会出现各种错误和异常，需要进行相应的处理。可以通过实现StateMachineErrorListener接口来监听状态机的错误事件，并在发生错误时进行日志记录或其他处理。

import org.springframework.statemachine.StateMachine;
import org.springframework.statemachine.listener.StateMachineErrorListener;
import org.springframework.stereotype.Component;

// 定义一个状态机错误监听器组件
@Component
public class OrderStateMachineErrorListener implements StateMachineErrorListener {

    /**
     * 当状态机发生错误时，此方法会被调用
     * @param stateMachine 发生错误的状态机
     * @param exception 错误异常信息
     */
    @Override
    public void stateMachineError(StateMachine<?, ?> stateMachine, Exception exception) {
        // 打印错误信息
        System.err.println("State machine error: " + exception.getMessage());
    }
}

测试状态机

使用JUnit和Spring Test框架对状态机进行单元测试，确保状态机的状态转换逻辑正确。

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.statemachine.StateMachine;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;

// 使用Spring Boot测试注解，加载Spring上下文
@SpringBootTest
public class OrderStateMachineTest {

    // 自动注入状态机
    @Autowired
    private StateMachine<OrderState, OrderEvent> stateMachine;

    /**
     * 测试订单支付后的状态转换
     */
    @Test
    public void testOrderPayment() {
        // 启动状态机
        stateMachine.start();
        // 发送PAY事件
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.PAY);
        // 验证状态机的当前状态是否为PAID
        assertEquals(OrderState.PAID, stateMachine.getState().getId());
    }
}