Spring Boot 2.x实战之StateMachine

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Spring StateMachine是一个状态机框架，在Spring框架项目中，开发者可以通过简单的配置就能获得一个业务状态机，而不需要自己去管理状态机的定义、初始化等过程。今天这篇文章，我们通过一个案例学习下Spring StateMachine框架的用法。

案例介绍

假设在一个业务系统中，有这样一个对象，它有三个状态：草稿、待发布、发布完成，针对这三个状态的业务动作也比较简单，分别是：上线、发布、回滚。该业务状态机如下图所示。

实战

接下来，基于上面的业务状态机进行Spring StateMachine的演示。

• 创建一个基础的Spring Boot工程，在主pom文件中加入Spring StateMachine的依赖：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>2.2.1.RELEASE</version>
    <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
  </parent>
  <groupId>online.javaadu</groupId>
  <artifactId>statemachinedemo</artifactId>
  <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
  <name>statemachinedemo</name>
  <description>Demo project for Spring Boot</description>

  <properties>
    <java.version>1.8</java.version>
  </properties>

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
      <groupId>org.projectlombok</groupId>
      <artifactId>lombok</artifactId>
      <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
      <scope>test</scope>
      <exclusions>
        <exclusion>
          <groupId>org.junit.vintage</groupId>
          <artifactId>junit-vintage-engine</artifactId>
        </exclusion>
      </exclusions>
    </dependency>

    <!--加入spring statemachine的依赖-->
        <dependency>
        <groupId>org.springframework.statemachine</groupId>
        <artifactId>spring-statemachine-core</artifactId>
        <version>2.1.3.RELEASE</version>
      </dependency>
  </dependencies>

  <build>
    <plugins>
      <plugin>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
      </plugin>
    </plugins>
  </build>

</project>

定义状态枚举和事件枚举，代码如下：

/**
* 状态枚举
**/
public enum States {
    DRAFT,
    PUBLISH_TODO,
    PUBLISH_DONE,
}

/**
* 事件枚举
**/
public enum Events {
    ONLINE,
    PUBLISH,
    ROLLBACK
}

• 完成状态机的配置，包括：（1）状态机的初始状态和所有状态；（2）状态之间的转移规则

@Configuration
@EnableStateMachine
public class StateMachineConfig extends EnumStateMachineConfigurerAdapter<States, Events> {

    @Override
    public void configure(StateMachineStateConfigurer<States, Events> states) throws Exception {
        states.withStates().initial(States.DRAFT).states(EnumSet.allOf(States.class));
    }

    @Override
    public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<States, Events> transitions) throws Exception {
        transitions.withExternal()
            .source(States.DRAFT).target(States.PUBLISH_TODO)
            .event(Events.ONLINE)
            .and()
            .withExternal()
            .source(States.PUBLISH_TODO).target(States.PUBLISH_DONE)
            .event(Events.PUBLISH)
            .and()
            .withExternal()
            .source(States.PUBLISH_DONE).target(States.DRAFT)
            .event(Events.ROLLBACK);
    }
}

• 定义一个测试业务对象，状态机的状态转移都会反映到该业务对象的状态变更上

@WithStateMachine
@Data
@Slf4j
public class BizBean {

    /**
     * @see States
     */
    private String status = States.DRAFT.name();

    @OnTransition(target = "PUBLISH_TODO")
    public void online() {
        log.info("操作上线，待发布. target status:{}", States.PUBLISH_TODO.name());
        setStatus(States.PUBLISH_TODO.name());
    }

    @OnTransition(target = "PUBLISH_DONE")
    public void publish() {
        log.info("操作发布,发布完成. target status:{}", States.PUBLISH_DONE.name());
        setStatus(States.PUBLISH_DONE.name());
    }

    @OnTransition(target = "DRAFT")
    public void rollback() {
        log.info("操作回滚,回到草稿状态. target status:{}", States.DRAFT.name());
        setStatus(States.DRAFT.name());
    }

}

• 编写测试用例，这里我们使用CommandLineRunner接口代替，定义了一个StartupRunner，在该类的run方法中启动状态机、发送不同的事件，通过日志验证状态机的流转过程。

public class StartupRunner implements CommandLineRunner {

    @Resource
    StateMachine<States, Events> stateMachine;

    @Override
    public void run(String... args) throws Exception {
        stateMachine.start();
        stateMachine.sendEvent(Events.ONLINE);
        stateMachine.sendEvent(Events.PUBLISH);
        stateMachine.sendEvent(Events.ROLLBACK);
    }
}

在运行上述程序后，我们可以在控制台中获得如下输出，我们执行了三个操作：上线、发布、回滚，在下图中也确实看到了对应的日志。不过我还发现有一个意料之外的地方——在启动状态机的时候，还打印出了一个日志——“操作回滚，回到草稿状态. target status:DRAFT”，这里应该是状态机设置初始状态的时候触发的。

分析

如上面的实战过程所示，使用Spring StateMachine的步骤如下：

1. 定义状态枚举和事件枚举
2. 定义状态机的初始状态和所有状态
3. 定义状态之间的转移规则
4. 在业务对象中使用状态机，编写响应状态变化的监听器方法

为了将状态变更的操作都统一管理起来，我们会考虑在项目中引入状态机，这样其他的业务模块就和状态转移模块隔离开来了，其他业务模块也不会纠结于当前的状态是什么，应该做什么操作。在应用状态机实现业务需求时，关键是业务状态的分析，只要状态机设计得没问题，具体的实现可以选择用Spring StateMachine，也可以自己去实现一个状态机。

使用Spring StateMachine的好处在于自己无需关心状态机的实现细节，只需要关心业务有什么状态、它们之间的转移规则是什么、每个状态转移后真正要进行的业务操作。

本文完整实例参见：https://github.com/duqicauc/Spring-Boot-2.x-In-Action/tree/master/statemachinedemo

参考资料

1. http://blog.didispace.com/spring-statemachine/
2. https://projects.spring.io/spring-statemachine/#quick-start

本号专注于后端技术、JVM问题排查和优化、Java面试题、个人成长和自我管理等主题，为读者提供一线开发者的工作和成长经验，期待你能在这里有所收获。