Java 中的有限状态机

Java 1周前 20

有限状态机用于识别模式。本教程演示如何在 Java 中实现有限状态机。

Java 中的有限状态机

有限状态机，也称为有限自动机，将符号串作为输入，然后相应地改变其状态。当在输入中找到所需的符号时发生转换，并且在转换期间，自动机可以保持相同的状态或更改为下一个状态。

按照以下步骤在 Java 中实现有限状态机。

首先，创建一个包装类来对有限状态机进行建模。

该包装类将包含具体状态对象的数组、当前状态的索引和状态转换表。
接下来，所有客户端请求都将委托给当前状态对象。
然后，创建一个状态基类以使具体状态可互换。

该状态基类将指定所有状态的默认行为。
最后，状态派生类将只覆盖所需的消息。

让我们根据上面的步骤在 Java 中实现一个有限状态机。

package delftstack;
//Step 1. create a wrapper class which models the finite state machine.
class Java_FSM {
    // Step 2. wrapper class states
    private FSM_State[] FSM_States = {new State1(), new State2(), new State3()};
    // Step 4. wrapper class transitions
    private int[][] FSM_Transition = {{0,1,2}, {2,2,0}, {1,0,2}};
    // Step 3. wrapper class current state
    private int Current_State = 0;
    private void FSM_Next(int Message) {
    	Current_State = FSM_Transition[Current_State][Message];
    }
    // Step 5. all client requests will be delegated to the current state object.
    public void FSM_ON() {
    	FSM_States[Current_State].FSM_ON();
    	FSM_Next(0);
    }
    public void FSM_OFF() {
    	FSM_States[Current_State].FSM_OFF();
    	FSM_Next(1);
    }
    public void FSM_ACK() {
    	FSM_States[Current_State].FSM_ACK();
    	FSM_Next(2);
    }
}
//Step 6. Create a state base class to make the concrete states interchangeable.
//Step 7. state base class will specify the default behavior of all states
abstract class FSM_State {
    public void FSM_ON() {
        System.out.println("An error occurred");
    }
    public void FSM_OFF() {
        System.out.println("An error occurred");
    }
    public void FSM_ACK() {
        System.out.println("An error occurred");
    }
}
class State1 extends FSM_State {
    public void FSM_ON() {
        System.out.println("State1 + ON  = State3");
    }
    public void FSM_OFF() {
        System.out.println("State1 + OFF = State2");
    }
    public void FSM_ACK() {
        System.out.println("State1 + Ack = State1");
    }
}
class State2 extends FSM_State {
    public void FSM_ON() {
        System.out.println("State2 + ON  = State1");
    }
    public void FSM_OFF() {
        System.out.println("State2 + OFF = State3");
    }
}
class State3 extends FSM_State {
    // Step 8. state derived class will only override the messages it require to
    public void FSM_ON() {
        System.out.println("State3 + ON  = State2");
    }
}
public class Finite_State_Machine {
    public static void main(String[] args) {
    	Java_FSM JavaFSM = new Java_FSM();
        int[] Messages = {1, 1, 2, 2, 0, 0, 1, 2};
        for (int Message : Messages) {
            if (Message == 0) {
            	JavaFSM.FSM_ON();
            }
            else if (Message == 1) {
            	JavaFSM.FSM_OFF();
            }
            else if (Message == 2) {
            	JavaFSM.FSM_ACK();
            }
        }
    }
}

上面的代码演示了一个有限状态机，它根据输入消息改变状态。见输出：

State1 + OFF = State2
State2 + OFF = State3
An error occurred
An error occurred
State3 + ON  = State2
State2 + ON  = State1
An error occurred
State1 + Ack = State1

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