1. 状态机的基本概念

1.1 基本理论

有限状态机(Python)

1.2 状态机绘图

在用python进行代码编写之前，建议先绘制好状态图，这样有利于梳理和代码的编写。状态机的绘制并不难，网上的教程也足够。

1. 绘图工具：visio即可；
2. 绘图方法：首先要了解状态机的各个符号含义，比如状态、事件等，圆形代表起始或者结束，圆角方形代表状态，菱形类似于代码中的分支语句。UML状态图是怎么画的呢？

2. 在python中实现

transitions是专门设计好的应用于python的一个状态机设计库，当然状态机的设计可以有很多其他的方法，选用该方法其一是因为更加简单，其二是专业人士写的状态机代码相比于自己写的肯定更加完备一点。
官网：https://github.com/pytransitions/transitions#threading
优秀链接：python状态机transitions库的学习小结(1)–状态机的定义和状态切换
首先导入必要的包：

from transitionsimport Machine, State

在进行设计之前，需要先定义一个类，把它当成基础模型，别问为什么，创建就是了：

classMatter(object):pass

lump= Matter()

2.1 状态详解

所谓状态机，最先接触的肯定是状态，因此在设计状态机之前需要先明确有哪几种状态。
定义
方式一：状态可以是列表的形式，列表里的形式可以是类、字符串或字典：

states=[
    State(name='solid'),# 类'liquid',# 字符串{'name':'gas'}# 字典]
machine= Machine(lump, states)# 将状态加入到状态机上

方式二：也可以应用到State类进行初始化，再用add_states进行添加：

machine= Machine(lump)
solid= State('solid')
liquid= State('liquid')
gas= State('gas')
machine.add_states([solid, liquid, gas])

功能
此外状态还有另外的功能：

1. 回调
   在进入或离开状态时产生一些动作；

   classMatter(object):defsay_hello(self):print("hello, new state!")defsay_goodbye(self):print("goodbye, old state!")
   
   lump= Matter()# Same states as above, but now we give StateA an exit callback
   states=[
   State(name='solid', on_exit=['say_goodbye']),'liquid',{'name':'gas','on_exit':['say_goodbye']}]# 次数说明在离开'solid'与’gas'会执行Matter类中相应名字的函数
   machine.on_enter_gas('say_hello')# 也可以用这种方式添加
   machine= Machine(lump, states=states)

2. 检查状态
   .state
is_«state name»()
   如：

   lump.state
   lump.is_solid()

3. 枚举

2.2 转换详解

说明完状态后，接下来即是状态的切换。
定义
方式一：列表的形式，状态切换的格式如下所示：

transitions=[{'trigger':'melt','source':'solid','dest':'liquid'},{'trigger':'evaporate','source':'liquid','dest':'gas'},{'trigger':'sublimate','source':'solid','dest':'gas'},{'trigger':'ionize','source':'gas','dest':'plasma'}]
machine= Machine(model=Matter(), states=states, transitions=transitions)

以上格式可以简化为：

transitions=[['melt','solid','liquid'],['evaporate','liquid','gas'],['sublimate','solid','gas'],['ionize','gas','plasma']]

方式二：通过add_transition函数添加转换：

machine= Machine(model=lump, states=states, initial='solid')
machine.add_transition('melt', source='solid', dest='liquid')

功能

1. 自动转换
   to_«state»()
   感觉类似于强制转换到某一状态。

   lump.to_liquid()
   lump.state>>>'liquid'
   lump.to_solid()
   lump.state>>>'solid'

2. 多个源状态转换到一个状态
   用到通配符*
machine.add_transition('to_liquid', '*', 'liquid')
3. Reflexive transitions from multiple states
   在目标状态与源状态相同的情况下可以使用，直接用一个'='号：
   machine.add_transition('touch', ['liquid', 'gas', 'plasma'], '=', after='change_shape')
4. 内部转换
   将目标状态设置为None
   machine.add_transition('internal', ['liquid', 'gas'], None, after='change_shape')
5. 有序转换
6. Queued transitions
7. 条件转换
   给转换定义可一个条件，有点像一个判断语句，对应于状态图中的菱形。

   # Our Matter class, now with a bunch of methods that return booleans.classMatter(object):defis_flammable(self):returnFalsedefis_really_hot(self):returnTrue
   
   machine.add_transition('heat','solid','gas', conditions='is_flammable')
   machine.add_transition('heat','solid','liquid', conditions=['is_really_hot'])

   在此处即用到了在最开始定义的基础模型，在加热过程中，solid变成‘gas’还是’liquid’取决于‘is_flammable’和‘is_really_hot’的返回值。
   出发的条件也可以加入参数：

   lump.heat(temp=74)# equivalent to lump.trigger('heat', temp=74)

8. 检验转换
9. 回调

2.3 实例

以下代码运用到了状态的回调，条件转换以及转换中的回调，以及传参。
状态的回调是每当进入和离开状态会进行相应的操作，条件转换则是在条件切换时转换，还是存在一定的区别。

from transitionsimport MachineclassMatter(object):# 定义不变的属性
    states=['solid',{'name':'gas','on_enter':['gas_hello']},'liquid','plasma']def__init__(self, temperature_threshold):

        self.temperature_threshold= temperature_threshold# Initialize the state machine
        self.machine= Machine(model=self,
                               states=Matter.states,
                               initial='solid')# 利用了两个条件转换
        self.machine.add_transition(trigger='heat', source='solid', dest='liquid', conditions=['is_flammable'])
        self.machine.add_transition(trigger='heat', source='solid', dest='gas', conditions='is_really_hot')
        self.machine.add_transition(trigger='evaporate', source='liquid', dest='gas')
        self.machine.add_transition(trigger='ionize', source='gas', dest='plasma', after='gas_bye')defis_really_hot(self, now_temp):return now_temp> self.temperature_thresholddefis_flammable(self, now_temp):return now_temp<= self.temperature_thresholddefgas_hello(self, now_temp):print("gas hello")defgas_bye(self, gas_name):print(gas_name+'bye')if __name__=='__main__':
    lump= Matter(70)print(lump.state)# >> solid

    lump.heat(74)# >> gas helloprint(lump.state)# >> gas

    lump.ionize("xixi")#  >> xixibyeprint(lump.state)# >> plasma