介绍
什么是状态机和状态模式
状态机是一种用来进行对象建模的工具，它是一个有向图形，由一组节点和一组相应的转移函数组成。状态机通过响应一系列事件而“运行”。每个事件都在属于“当前” 节点的转移函数的控制范围内，其中函数的范围是节点的一个子集。函数返回“下一个”（也许是同一个）节点。这些节点中至少有一个必须是终态。当到达终态， 状态机停止。
状态模式主要用来解决对象状态转换比较复杂的情况。它把状态的逻辑判断转移到不同的类中，可以把复杂的逻辑简单化。
状态机的要素
状态机有4个要素，即现态、条件、动作、次态。其中，现态和条件是“因”， 动作和次态是“果”。
现态 - 是指当前对象的状态 条件 - 当一个条件满足时，当前对象会触发一个动作 动作 - 条件满足之后，执行的动作 tateless支持的特性 对任何.NET类型的状态和触发器的通用支持 分层状态 状态的进入和退出事件 保护子句以支持条件转换 内省与此同时，还提供一些有用的扩展：
支持外部的状态存储（例如：由ORM跟踪属性） 参数化触发器 可重入状态 支持DOT格式图导出分层状态
在以下例子中，OnHold状态是Connected状态的子状态。这意味着电话挂起的时候，还是连接状态的。
phoneCall.Configure(State.OnHold) .SubstateOf(State.Connected) .Permit(Trigger.TakenOffHold, State.Connected) .Permit(Trigger.PhoneHurledAgainstWall, State.PhoneDestroyed);
状态的进入和退出事件
在前面的例子中，StartCallTimer()方法会在通话连接时执行，StopCallTimer()方法会在通话结束时执行（或者电话挂起的时候，或者把电话被扔到墙上毁坏的时候.）。
当电话的状态从已连接(Connected)变为挂起(OnHold)时, 不会触发StartCallTimer()方法和StopCallTimer()方法， 这是因为OnHold是Connected的子状态。
外部状态存储
有时候，当前对象的状态需要来自于一个ORM对象，或者需要将当前对象的状态保存到一个ORM对象中。为了支持这种外部状态存储，StateMachine类的构造函数支持了读写状态值。
var stateMachine = new StateMachine<State, Trigger>( () => myState.Value, s => myState.Value = s);
内省
状态机可以通过StateMachine.PermittedTriggers属性，提供一个当前对象状态下，可以触发的触发器列表。并提供了一个方法StateMachine.GetInfo()来获取有关状态的配置信息。
保护子句
状态机将根据保护子句在多个转换之间进行选择。
phoneCall.Configure(State.OffHook) .PermitIf(Trigger.CallDialled, State.Ringing, () => IsValidNumber) .PermitIf(Trigger.CallDialled, State.Beeping, () => !IsValidNumber);
注意：
配置中的保护子句必须是互斥的，子状态可以通过重新指定来覆盖状态转换，但是子状态不能覆盖父状态允许的状态转换。
参数化触发器
Stateless中支持将强类型参数指定给触发器。
var assignTrigger = stateMachine.SetTriggerParameters<string>(Trigger.Assign);stateMachine.Configure(State.Assigned) .OnEntryFrom(assignTrigger, email => OnAssigned(email));stateMachine.Fire(assignTrigger, "joe@example.com");
导出DOT图
Stateless还提供了一个在运行时生成DOT图代码的功能，使用生成的DOT图代码，我们可以生成可视化的状态机图。
这里我们可以使用UmlDotGraph.Format()方法来生成DOT图代码。
phoneCall.Configure(State.OffHook) .PermitIf(Trigger.CallDialled, State.Ringing, IsValidNumber); string graph = UmlDotGraph.Format(phoneCall.GetInfo());
生成的DOT图代码例子
digraph {compound=true;node [shape=Mrecord]rankdir="LR"subgraph clusterOpen { label = "Open"Assigned [label="Assigned|exit / Function"];}Deferred [label="Deferred|entry / Function"];Closed [label="Closed"];Open -> Assigned [style="solid", label="Assign / Function"];Assigned -> Assigned [style="solid", label="Assign"];Assigned -> Closed [style="solid", label="Close"];Assigned -> Deferred [style="solid", label="Defer"];Deferred -> Assigned [style="solid", label="Assign / Function"];}图形化之后的DOT图例子
一个BugTracker的例子
看完了这么多介绍，下面我们来操练一下， 编写一个Bug的状态机。
假设在当前的BugTracker系统中，Bug有4个种状态Open, Assigned, Deferred, Closed。由此我们可以创建一个枚举类State。
public enum State { Open, Assigned, Deferred, Closed }如果想改变Bug的状态，这里有3种动作，Assign, Defer, Close。
public enum Trigger { Assign, Defer, Close }下面我们列举一下Bug对象可能的状态变化。
每个Bug的初始状态是Open 如果当前Bug的状态是Open, 触发动作Assign, Bug的状态会变为Assigned 如果当前Bug的状态是Assigned, 触发动作Defer, Bug的状态会变为Deferred 如果当前Bug的状态是Assigned, 触发动作Close, Bug的状态会变为Closed 如果当前Bug的状态是Assigned, 触发动作Assign, Bug的状态会保持Assigned(变更Bug修改者的场景)如果当前Bug的状态是Deferred, 触发动作Assign, Bug的状态会变为Assigned由此我们可以编写Bug类
public class Bug { State _state = State.Open; StateMachine<State, Trigger> _machine; StateMachine<State, Trigger>.TriggerWithParameters<string> _assignTrigger; string _title; string _assignee; public Bug(string title) { _title = title; _machine = new StateMachine<State, Trigger>(() => _state, s => _state = s); _assignTrigger = _machine.SetTriggerParameters<string>(Trigger.Assign); _machine.Configure(State.Open).Permit(Trigger.Assign, State.Assigned); _machine.Configure(State.Assigned) .OnEntryFrom(_assignTrigger, assignee => _assignee = assignee) .SubstateOf(State.Open) .PermitReentry(Trigger.Assign) .Permit(Trigger.Close, State.Closed) .Permit(Trigger.Defer, State.Deferred); _machine.Configure(State.Deferred) .OnEntry(() => _assignee = null) .Permit(Trigger.Assign, State.Assigned); } public string CurrentState { get { return _machine.State.ToString(); } } public string Title { get { return _title; } } public string Assignee { get { if (string.IsNullOrWhiteSpace(_assignee)) { return "Not Assigned"; } return _assignee; } } public void Assign(string assignee) { _machine.Fire(_assignTrigger, assignee); } public void Defer() { _machine.Fire(Trigger.Defer); } public void Close() { _machine.Fire(Trigger.Close); } }代码解释：
每个Bug都应该有个指派人和标题，所以这里我添加了一个Assignee和Title属性 当指派Bug时，需要指定一个指派人，所以Assign动作的触发器我使用的是一个参数化的触发器 当Bug对象进入Assigned状态时，我将当前指定的指派人赋值给了_assignee字段。最终效果
这里我们先展示一个正常的操作流程。
class Program { static void Main(string[] args) { Bug bug = new Bug("Hello World!"); Console.WriteLine($"Current State: {bug.CurrentState}"); bug.Assign("Lamond Lu"); Console.WriteLine($"Current State: {bug.CurrentState}"); Console.WriteLine($"Current Assignee: {bug.Assignee}"); bug.Defer(); Console.WriteLine($"Current State: {bug.CurrentState}"); Console.WriteLine($"Current Assignee: {bug.Assignee}"); bug.Assign("Lu Nan"); Console.WriteLine($"Current State: {bug.CurrentState}"); Console.WriteLine($"Current Assignee: {bug.Assignee}"); bug.Close(); Console.WriteLine($"Current State: {bug.CurrentState}"); } }运行结果
下面我们修改代码，我们在创建一个Bug之后，立即尝试关闭它
class Program { static void Main(string[] args) { Bug bug = new Bug("Hello World!"); bug.Close(); } }重新运行程序之后，程序会抛出以下异常。
Unhandled Exception: System.InvalidOperationException: No valid leaving transitions are permitted from state 'Open' for trigger 'Close'. Consider ignoring the trigger.
当Bug处于Open状态的时候，触发Close动作，由于没有任何次态定义，所以抛出了异常，这与我们前面定义的逻辑相符，如果希望程序支持Open -> Closed的状态变化，我们需要修改Open状态的配置，允许Open状态通过Close动作变为Closed状态。
_machine.Configure(State.Open).Permit(Trigger.Assign, State.Assigned).Permit(Trigger.Close, State.Closed);
由此可见我们完全可以根据自身项目的需求，定义一个简单的工作流，Stateless会自动帮我们验证出错误的流程操作。
总结
今天我为大家分享了一下.NET中的状态机库Stateless, 使用它我们可以很容易的定义出自己业务需要的状态机，或者基于状态机的工作流，本文大部分的内容都来自官方Github，有兴趣的同学可以深入研究一下。
