什么是状态机（Finite-state machine）？

Posted 2022-08-18 JMW1407

有限状态机

• 有限状态机(FSM)
• 1、 什么是“状态”
• 2、什么是状态机？
• 3、状态机图怎么画？
• 参考

有限状态机(FSM)

1、 什么是“状态”

先来解释什么是“状态”（ State ）。现实事物是有不同状态的，例如一个自动门，就有 open 和 closed 两种状态。我们通常所说的状态机是有限状态机，也就是被描述的事物的状态的数量是有限个，例如自动门的状态就是两个 open 和 closed 。

状态机，也就是 State Machine ，不是指一台实际机器，而是指一个数学模型。说白了，一般就是指一张状态转换图。例如，根据自动门的运行规则，我们可以抽象出下面这么一个图。

自动门有两个状态，open 和 closed ，closed 状态下，如果读取开门信号，那么状态就会切换为 open 。open 状态下如果读取关门信号，状态就会切换为 closed 。

状态机的全称是有限状态自动机，自动两个字也是包含重要含义的。给定一个状态机，同时给定它的当前状态以及输入，那么输出状态时可以明确的运算出来的。例如对于自动门，给定初始状态 closed ，给定输入“开门”，那么下一个状态时可以运算出来的。

这样状态机的基本定义我们就介绍完毕了。重复一下：状态机是有限状态自动机的简称，是现实事物运行规则抽象而成的一个数学模型。

四大概念

下面来给出状态机的四大概念。

• 第一个是 State ，状态。一个状态机至少要包含两个状态。例如上面自动门的例子，有 open 和 closed 两个状态。
• 第二个是 Event ，事件。事件就是执行某个操作的触发条件或者口令。对于自动门，“按下开门按钮”就是一个事件。
• 第三个是 Action ，动作。事件发生以后要执行动作。例如事件是“按开门按钮”，动作是“开门”。编程的时候，一个 Action一般就对应一个函数。
• 第四个是 Transition ，变换。也就是从一个状态变化为另一个状态。例如“开门过程”就是一个变换。

2、什么是状态机？

• 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。

做需求时，需要了解以下六种元素：起始、终止、现态、次态（目标状态）、动作、条件，我们就可以完成一个状态机图了：

3、状态机图怎么画？

参考
提要知识点

做需求时，需要了解以下六种元素：起始、终止、现态、次态（目标状态）、动作、条件，我们就可以完成一个状态机图了：

• 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。

注意事项

1、避免把某个“程序动作”当作是一种“状态”来处理。那么如何区分“动作”和“状态”？“动作”是不稳定的，即使没有条件的触发，“动作”一旦执行完毕就结束了；而“状态”是相对稳定的，如果没有外部条件的触发，一个状态会一直持续下去。

2、状态划分时漏掉一些状态，导致跳转逻辑不完整。所以在设计状态机时，我们需要反复的查看设计的状态图或者状态表，最终达到一种牢不可破的设计方案。

状态机表怎么画？
首先我们看下下面这张状态机图，展示了一张简单的单审批人文件的状态流转情况。

那么如何把他写成表呢？这里有多种写法，区别于纵坐标的不同，我们举两种：

左侧的纵坐标为初始状态，横坐标为终止状态。

右侧的纵坐标为动作条件，横坐标为终止状态。

那么对于动作比较多且复杂的情况下，可以考虑采用右侧的表格，这样会比较一目了然。

参考

1、https://zhuanlan.zhihu.com/p/47434856
2、https://blog.csdn.net/xinghuanmeiying/article/details/81586954
3、https://blog.csdn.net/u010107248/article/details/84730111