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。

绘图工具：visio即可；
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 transitions import 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：

class Matter(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：

回调
在进入或离开状态时产生一些动作；

class Matter(object):
    def say_hello(self): print("hello, new state!")
    def say_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)

检查状态
.state
is_?state name?()
如：
```
lump.state
lump.is_solid()
```
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

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'

多个源状态转换到一个状态
用到通配符*
machine.add_transition('to_liquid', '*', 'liquid')
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')
内部转换
将目标状态设置为None
machine.add_transition('internal', ['liquid', 'gas'], None, after='change_shape')
有序转换
Queued transitions

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.
class Matter(object):
	def is_flammable(self): return False
	def is_really_hot(self): return True

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)

检验转换
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 transitions import Machine


class Matter(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')

    def is_really_hot(self, now_temp):
        return now_temp > self.temperature_threshold

    def is_flammable(self, now_temp):
        return now_temp <= self.temperature_threshold

    def gas_hello(self, now_temp):
        print("gas hello")

    def gas_bye(self, gas_name):
        print(gas_name + 'bye')

if __name__ == '__main__':
    lump = Matter(70)
    print(lump.state)
    # >> solid

    lump.heat(74)
    # >> gas hello
    print(lump.state)
    # >> gas

    lump.ionize("xixi")
    #  >> xixibye
    print(lump.state)
    # >> plasma