使用 Spring 状态机构建订单处理系统

在构建复杂的业务流程时，状态机是一种强大的工具。它帮助我们定义状态、事件及其转换，使得状态管理变得更加清晰和可控。本文将介绍如何使用 Spring 状态机来构建一个简单的订单处理系统，包括配置、使用示例和代码演示。

什么是 Spring 状态机？

Spring 状态机是 Spring 框架的一部分，用于构建和管理状态机。状态机可以帮助你管理对象的生命周期、处理业务流程或实现复杂的工作流。Spring 状态机提供了一种声明性和可扩展的方式来定义状态、事件及其转换规则。

示例场景：订单处理系统

我们将创建一个简单的订单处理系统，订单可以处于以下状态：

• CREATED：订单已创建
• PAID：订单已支付
• SHIPPED：订单已发货
• DELIVERED：订单已送达

订单状态会根据以下事件发生转换：

• PAY：支付事件
• SHIP：发货事件
• DELIVER：送达事件

步骤 1: 添加依赖

在 pom.xml 中添加 Spring 状态机的依赖：

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

步骤 2: 定义状态和事件

创建枚举类 OrderState 和 OrderEvent：

public enum OrderState {
    CREATED, PAID, SHIPPED, DELIVERED
}

public enum OrderEvent {
    PAY, SHIP, DELIVER
}

步骤 3: 配置状态机

创建配置类 StateMachineConfig，定义状态和事件之间的转换：

import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineBuilder;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineConfigurerAdapter;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineStateConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineTransitionConfigurer;
import org.springframework.statemachine.config.builders.StateMachineConfigurationConfigurer;

import java.util.EnumSet;

@Configuration
public class StateMachineConfig extends StateMachineConfigurerAdapter<OrderState, OrderEvent> {

    @Override
    public void configure(StateMachineStateConfigurer<OrderState, OrderEvent> states) throws Exception {
        states
            .withStates()
            .initial(OrderState.CREATED)
            .states(EnumSet.allOf(OrderState.class));
    }

    @Override
    public void configure(StateMachineTransitionConfigurer<OrderState, OrderEvent> transitions) throws Exception {
        transitions
            .withExternal()
            .source(OrderState.CREATED).target(OrderState.PAID).event(OrderEvent.PAY)
            .and()
            .withExternal()
            .source(OrderState.PAID).target(OrderState.SHIPPED).event(OrderEvent.SHIP)
            .and()
            .withExternal()
            .source(OrderState.SHIPPED).target(OrderState.DELIVERED).event(OrderEvent.DELIVER);
    }
}

步骤 4: 使用状态机

在你的服务中使用状态机来处理订单状态：

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

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private StateMachine<OrderState, OrderEvent> stateMachine;

    public void payOrder() {
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.PAY);
    }

    public void shipOrder() {
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.SHIP);
    }

    public void deliverOrder() {
        stateMachine.sendEvent(OrderEvent.DELIVER);
    }

    public OrderState getOrderState() {
        return stateMachine.getState().getId();
    }
}

步骤 5: 测试状态机

编写测试代码来验证状态机的行为：

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

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

@SpringBootTest
public class OrderServiceTest {

    @Autowired
    private OrderService orderService;

    @Test
    public void testOrderStateTransitions() {
        assertEquals(OrderState.CREATED, orderService.getOrderState());

        orderService.payOrder();
        assertEquals(OrderState.PAID, orderService.getOrderState());

        orderService.shipOrder();
        assertEquals(OrderState.SHIPPED, orderService.getOrderState());

        orderService.deliverOrder();
        assertEquals(OrderState.DELIVERED, orderService.getOrderState());
    }
}

Spring 状态机原理详细说明

Spring 状态机是一个功能强大的工具，用于管理状态和事件之间的转换。它可以帮助我们设计和实现复杂的状态转移逻辑。下面我们详细介绍 Spring 状态机的工作原理。

核心概念

1. 状态（State）

   • 定义：状态机中的状态表示系统或对象在某一时间点的特定条件或阶段。例如，在订单处理系统中，状态可以是 CREATED、PAID、SHIPPED 或 DELIVERED。
   • 初始状态和终止状态：一个状态机有一个初始状态，它是状态机启动时的默认状态。状态机也可以有终止状态，表示状态机的生命周期结束。

2. 事件（Event）

   • 定义：事件是触发状态转换的操作或输入。例如，PAY、SHIP 和 DELIVER 是订单处理系统中的事件。
   • 事件处理：事件发生时，状态机会检查当前状态和事件，并决定是否进行状态转换。

3. 状态转换（Transition）

   • 定义：状态转换是从一个状态到另一个状态的路径。转换可以由事件驱动，也可以通过条件控制。
   • 转换规则：状态机通过定义的转换规则来管理状态间的转移。转换规则指定了当前状态、事件以及目标状态。

4. 状态机（State Machine）

   • 定义：状态机是管理状态、事件和状态转换的系统。它负责根据当前状态和事件来更新状态。
   • 状态机的状态管理：状态机维护当前状态，并根据事件触发状态的转换。

5. 状态机配置（State Machine Configuration）

   • 定义：状态机配置定义了状态、事件及其转换规则。Spring 状态机通过配置类来设置这些规则。
   • 配置器：Spring 状态机提供了配置器接口，如 StateMachineConfigurerAdapter，用于设置状态、事件和转换规则。

实现机制

1. 状态机构建

   • 状态和事件的定义：状态和事件通常通过枚举类来定义，这些枚举类代表了状态机的所有可能状态和事件。
   • 状态机配置：通过 StateMachineConfigurerAdapter 类配置状态机的状态和事件转换。配置类实现 StateMachineConfigurerAdapter 接口，并重写相关方法来设置状态和转换规则。

2. 状态机的生命周期

   • 初始化：状态机在初始化时会设置初始状态，并准备好处理事件。
   • 事件处理：当事件发生时，状态机会根据当前状态和事件，查找匹配的转换规则，并执行状态转换。
   • 状态更新：状态机更新其内部状态，记录当前状态，并触发相关的回调或事件。

3. 状态机的应用

   • 业务流程：通过状态机，可以管理复杂的业务流程，例如工作流、订单处理等。状态机使得状态管理变得清晰、结构化，易于维护。
   • 可扩展性：状态机可以轻松扩展，添加新的状态、事件和转换规则，而不会影响现有的逻辑。