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订单及其状态机的设计实现

 状态机简介:

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。【规则的抽象】

有限状态机一般都有以下特点:

(1)可以用状态来描述事物,并且任一时刻,事物总是处于一种状态;

(2)事物拥有的状态总数是有限的;

(3)通过触发事物的某些行为,可以导致事物从一种状态过渡到另一种状态;

(4)事物状态变化是有规则的,A状态可以变换到B,B可以变换到C,A却不一定能变换到C;

(5)同一种行为,可以将事物从多种状态变成同种状态,但是不能从同种状态变成多种状态。

状态机这种描述客观世界的方式就是将事物抽象成若干状态,然后所有的事件和规则导致事物在这些状态中游走。最终使得事物“自圆其说”。

很多通信协议的开发都必须用到状态机;一个健壮的状态机可以让你的程序,不论发生何种突发事件都不会突然进入一个不可预知的程序分支。

  • 状态机示例:

四大概念:

状态(state) 一个状态机至少要包含两个状态。

分为:现态(源状态)、次态(目标状态)

状态可以理解为一种结果,一种稳态形式,没有扰动会保持不变的。

状态命名形式:

1.副词+动词;例如:待审批、待支付、待收货

这种命名方式体现了:状态机就是事件触发状态不断迁徙的本质。表达一种待触发的感觉。

2.动词+结果;例如:审批完成、支付完成

3.已+动词形式;例如:已发货、已付款

以上两种命名方式体现了:状态是一种结果或者稳态的本质。表达了一种已完成的感觉。

角色很多的时候,为了表示清晰,可以加上角色名:例如:待财务审批、主管已批准

命名考虑从用户好理解角度出发。

事件(event)

or

触发条件

又称为“条件”,就是某个操作动作的触发条件或者口令。当一个条件满足时,就会触发一个动作,或者执行一次状态迁徙

这个事件可以是外部调用、监听到消息、或者各种定时到期等触发的事件。

对于灯泡,“打开开关”就是一个事件。

条件命名形式:动词+结果;例如:支付成功、下单时间>5分钟

动作(action) 事件发生以后要执行动作。例如:事件=“打开开关指令”,动作=“开灯”。一般就对应一个函数。

条件满足后执行动作。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。

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。

 变换(transition) 即从一个状态变化到另外一个状态

例如:“开灯过程”就是一个变化

状态机其他表达方式:

状态机的设计:

信息系统中有很多状态机,例如:业务订单的状态。

状态机的设计存在的问题:什么是状态?到底有多少个状态?要细分到什么程度?

信息系统是现实世界一种抽象和描述。而业务领域中那些已经发生的事件就是事实信息系统就是将这些事实以信息的形式存储到数据库中,即:信息就是一组事实

信息系统就是存储这些事实,对这些事实进行管理与追踪,进而起到提供提高工作效率的作用。

信息系统就是记录已经发生的事实,信息系统中的状态机基本和事实匹配。即:标识某个事实的完成度。

业务系统,根据实际业务,具体会有哪些发生的事实需要记录,基本这些事实就至少对应一个状态。需要记录的事实就是一种稳态,一种结果。

例如:【待支付】->【已支付】->【已收货】->【已评价】

这些都是系统需要记录的已发生的客观事实。而这些事实就对应了状态,而发生这些事实的事件就对应了触发状态机的转换的事件。

根据自己的业务实际进行分析,并画出状态图即可。

状态机实现方式:状态模式

下面使经典的自动贩卖机例子来说明状态模式的用法,状态图如下:

分析一个这个状态图:

a、包含4个状态(我们使用4个int型常量来表示)
b、包含3个暴露在外的方法(投币、退币、转动手柄、(发货动作是内部方法,售卖机未对外提供方法,售卖机自动调用))
c、我们需要处理每个状态下,用户都可以触发这三个动作。

我们可以做没有意义的事情,在【未投币】状态,试着退币,或者同时投币两枚,此时机器会提示我们不能这么做。

实现逻辑:

    任何一个可能的动作,我们都要检查,看看我们所处的状态和动作是否合适。

使用if-else/switch的方式实现状态有如下问题:

  • 没有遵守【开闭】原则,没有【封装变化】,所以没有弹性,应对需求变更非常吃力。

例如:现在增加一个状态。每个方法都需要添加if-else语句。

  • 状态如何转换看得不是很清楚,隐藏在if-else/switch逻辑中。

升级策略:

【封装变化】,局部化每个状态的行为,将每个状态的行为放到各自类中,每个状态只要实现自己的动作就可以了。

贩卖机只要将动作委托给代表当前状态的状态对象即可。

我们之前说过,if-else/switch实现方式没有弹性,那现在按照这种实现模式,需求变更修改起来会轻松点吗?

红色部分标记了我们的需求变更:当用户每次转动手柄的时候,有10%的几率赠送一瓶。

实现方式:

我们遵守了【开闭】原则,只要新建一个WinnerState的类即可。然后有限的修改has_money的转向即可。

为什么WinnerState要独立成一个状态,其实它和sold状态一模一样。我把代码写在SoldState中不行吗?

  • 第一个原因就是上面说的信息系统的本质就是记录【事实】,中奖是需要记录的事实,它应该是一个状态。
  • 第二个原因:【单一职责】问题,我们一个类的责任是明确的。

如果sold需求变化不一定影响到winner代码实现,winner需求变化时,也不一定要修改sold,比如促销方案结束了,中奖概率变了等。

如果他们的变化不是一定互相影响到彼此的,那我们就该将他们分离,即是【隔离变化】也是遵守【单一职责】的原则。

总结状态模式: 

状态模式:允许对象在内部状态改变时改变它的行为,对象看起来好像修改了他的类。

解释:

状态模式将状态封装成为独立的类,并将动作委托到代表当前状态的对象。
所以行为会随着内部状态改变而改变。
我们通过组合简单引用不同状态对象来造成类改变的假象.

状态模式 策略模式
1.行为封装的n个状态中,不同状态不用行为。

2.context的行为委托到不同状态中。

3.[当前状态]在n个状态中游走,context的行为也随之[当前状态]的改变而改变。

4.用户对context的状态改变浑然不知。

5.客户不会直接和state交互,只能通过context暴露的方法交互,state转换是context内部事情。

6.state可以是接口也可以是抽象类,取决于有没公共功能可以放进抽象类中。抽象类方便,因为可以后续加方法。

可以将重复代码放入抽象类中。例如:”你已投入25元,不能重复投” 这种通用代码放入抽象类中。

7.context可以决定状态流转,如果这个状态流转是固定的,就适合放在context中进行。但是如果状态流转是动态的就适合放在状态中进行。

例如通过商品的剩余数目来决定流向[已售完]或[等待投币],这个时候放在状态类中,因为dispense要根据状态判断流转。

这个写法决定了,有新需求时候,你是改context还是改state类。

8.可以共享所有的state对象,但是需要修改context的时候时候,需要handler中传入context引用

1.context主动指定需要组合的策略对象是哪一个。

2.可以在启动的时候通过工厂动态指定具体是哪个策略对象,但是没有在策略对象之间游走,即:只组合了一个策略对象。

3.策略作为继承之外一种弹性替代方案。因为继承导致子类继承不适用的方法,且每个类都要维护,策略模式通过不同对象组合来改变行为。

4.策略模式聚焦的是互换的算法来创建业务。

状态机典型应用:订单状态控制

如上图所示:

一种典型的订单设计。业务订单和支付退款订单组合,他们分别有自己的状态机。

  • 业务订单状态机负责业务逻辑,并和支付退款状态机联动。
  • 一切以业务状态机为主。例如:业务状态已经【关单】,此时收到支付成功通知,需要进行退款
  • 每个状态有自己的过期时间。异常订单的捞取通过过期时间判断。

状态机模式实现订单状态机:

日常开发过程中,状态机模式应用场景之一的就是订单模型中的状态控制。但是区别于状态模式的点有以下几个:

  • 状态模式,所有的操作都在内存。而订单状态机是要落库的。为了防止订单的并发操作,更新订单的时候需要使用乐观锁机制。
  • 状态模式的状态对象是新建状态机的时候初始化进去的。在实际开发中,状态对象要复用,被spring管理。
  • 而订单状态机对象对应了一条数据库中实体的订单,是要每次从数据库中查出来的即时新建对象,所以必须将该新建的订单状态机对象传入到状态对象中。使用状态对象处理该订单状态机对象。

以支付订单为例:

/*
   Title: PaymentInfo Description:
  支付订单状态机
   该类不可被spring管理,需要new出来,一个类就对应一条数据库中支付订单记录
   本文来自博客园,作者:wanglifeng,转载请注明原文链接:https://www.cnblogs.com/wanglifeng717/p/16214122.html
   
   @author wanglifeng
 */

public class PaymentStateMachine {

    // 数据库中当前支付订单实体
    private SapoPayment payment;

    // 当前状态
    private PaymentState currentState;

    // 需要更新入库的支付订单实体。与payment属性配合,payment为当前数据库中订单实体,用于乐观锁的前置内容校验。
    private SapoPayment paymentForUpdate;

    /* 将最新内容(含状态)更新入库,并当前状态机状态 */
    public void updateStateMachine() {

        // 从Spring容器中获取操作数据的dao
        SapoDao dao = SpringUtil.getBean(SapoDao.class);

        // 更新数据库,乐观锁机制:带前置内容数据校验,其中payment为前置内容,paymentForUpdate为要更新的内容,如果更新结果=0,说明该订单被其他线程修改过。抛异常,放弃此次修改。
        dao.updateSapoPaymentByNull(paymentForUpdate, payment);

        // 记录订单操作流水
        dao.insertSapoOrderStatusLog(SapoOrderStatusLog.getInstance().setOrderId(paymentForUpdate.getId())
                .setOrderType(SapoOrderStatusLog.ORDER_TYPE_PAYMENT).setStatus(paymentForUpdate.getStatus()));

        // 更新当前PaymentStateMachine状态机
        this.setPayment(paymentForUpdate);
        this.setCurrentState(paymentForUpdate.getStatus());
    }

    // 通过条件获取一个支付订单PaymentStateMachine实体
    public static PaymentStateMachine getInstance(SapoPayment sapoPaymentForQuery) {
        // 1.从spring容器中获取dao;
        SapoDao dao = SpringUtil.getBean(SapoDao.class);

        // 2.查出该支付订单
        SapoPayment paymentResult = dao.getSapoPayment(sapoPaymentForQuery);

        // 3.初始化订单状态机
        PaymentStateMachine paymentStateMachine = new PaymentStateMachine();
        paymentStateMachine.setPayment(paymentResult);
        paymentStateMachine.setCurrentState(paymentResult.getStatus());
        paymentStateMachine.setPaymentForUpdate(SapoPayment.getInstance(paymentResult));

        return paymentStateMachine;
    }

    // 设置当前状态机的状态。输入数据库中status字段,映射成对应的状态类实体。
    public void setCurrentState(Integer status) {

        PaymentState currentState = null;

        // status数字,映射成对应的状态类实体
        if (SapoPayment.STATUS_APPLY.equals(status)) {
            currentState = SpringUtil.getBean(PaymentStateApply.class);
        } else if (SapoPayment.STATUS_WAIT_PAY.equals(status)) {
            currentState = SpringUtil.getBean(PaymentStateWaitPay.class);
        } else if (SapoPayment.STATUS_PAY_FINISH.equals(status)) {
            currentState = SpringUtil.getBean(PaymentStatePayFinish.class);
        } else if (SapoPayment.STATUS_FAIL.equals(status)) {
            currentState = SpringUtil.getBean(PaymentStateFail.class);
        } else if (SapoPayment.STATUS_CANCEL.equals(status)) {
            currentState = SpringUtil.getBean(PaymentStateCancel.class);
        } else {
            throw new BusinessException(ResultInfo.SYS_INNER_ERROR.getCode(),
                    "status not in state machine ,status: " + status);
        }

        this.currentState = currentState;
    }

    // TODO 待实现,申请支付订单
    public void apply() {
        // 委托给当前状态执行,将当前订单状态机对象传进去,使用状态对象处理订单
        currentState.apply(this);
    }

    // TODO 待实现,通知支付结果
    public void resultNotify() {
        // 委托给当前状态执行
        currentState.resultNotify(this);
    }

    // TODO 同步给当前状态执行
    public void sync() {
        // 委托给当前状态执行
        currentState.sync(this);
    }

    // 取消订单
    public void cancel() {
        // 委托给当前状态执行
        currentState.cancel(this);
    }


}
来源:https://www.cnblogs.com/wanglifeng717/p/16214122.html

 

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