Scala 中的通用有限状态机（转换器）

Question

在 Scala 中实现有限状态机（或有限状态转换器）的一般方法是什么？

我经常发现自己需要状态机实现。我的典型实现看起来像

object TypicalFSM { // actually — finite state transducer
  type State
  case object State1 extends State
  case object State2 extends State
  type Message
  case object Message1 extends Message
  type ResultMessage
  case object ResultMessage1 extends ResultMessage
}

import TypicalFSM._

class TypicalFSM extends ((Message) =>Seq[ResultMessage]){
  var state:State = State1

  def apply(message:Message):Seq[ResultMessage] = (state, message) match {
    case (State1, Message1) =>
      state = State2
      Seq(ResultMessage1, ResultMessage2)
  }
}

我不喜欢的是可变的var，它使解决方案线程不安全。 FSM拓扑也不清楚。

1. 如何以实用的方式创建 FSM？

2. 在.dot format中画FSM-graph也很好

3. Akka FSM 具有允许将某些数据与状态相关联的良好属性，而不仅仅是提供对象名称。这也值得赞赏。 （但是，Akka FSM 并不总是很方便使用，因为它是异步的，有时有点重。）

Answer 1

这可能不是您想要的，但我认为这是一个有趣的概念。

object TypicalFSM {

  sealed trait State
  final class State1 extends State
  final class State2 extends State

  sealed trait Message
  case class Message1(s: String) extends Message
  case class Message2(s: String) extends Message

  sealed trait ResultMessage
  object ResultMessage1 extends ResultMessage
  object ResultMessage2 extends ResultMessage
}

import TypicalFSM._

case class Transformation[M <: Message, From <: State, To <: State](
    f:M => Seq[ResultMessage]) {

  def apply(m:M) = f(m)
}

object Transformation {

  implicit def `message1 in state1` =
    Transformation[Message1, State1, State2] { m =>
      Seq(ResultMessage1, ResultMessage2)
    }

  implicit def `message1 in state2` =
    Transformation[Message1, State2, State2] { m =>
      Seq(ResultMessage1)
    }

  implicit def `message2 in state2` =
    Transformation[Message2, State2, State1] { m =>
      Seq(ResultMessage2)
    }
}

class TypicalFSM[CurrentState <: State] {

  def apply[M <: Message, NewState <: State](message: M)(
    implicit transformWith: Transformation[M, CurrentState, NewState]) = {

    this.asInstanceOf[TypicalFSM[NewState]] -> transformWith(message)
  }
}

用法如下：

def test() = {
  val s1 = new TypicalFSM[State1]
  // type of s1: TypicalFSM[State1]

  val (s2, r1) = s1(Message1("m1"))
  // type of s2: TypicalFSM[State2]

  val (s3, r2) = s2(Message1("m1"))
  // type of s2: TypicalFSM[State2]

  val (s4, r3) = s2(Message2("m2"))
  // type of s2: TypicalFSM[State1]

  // val (s5, r4) = s4(Message2("m2"))
  // Fails with:
  // 'No transformation available for TypicalFSM.Message2 in TypicalFSM.State1'
  // type of s5: TypicalFSM[State1]
}

您的用例将在很大程度上决定此概念中的代码结构。用例确实决定了您要保留多少类型信息。

我这个概念是因为状态是使用类型系统保持的，并且在编译时会报告非法转换。