C# 是否包含有限状态机？答案

【问题标题】：Does C# include finite state machines?C# 是否包含有限状态机？
【发布时间】：2010-11-27 06:40:36
【问题描述】：

我最近阅读了有关 boost::statechart 库（有限状态机）的信息，我喜欢这个概念。

C# 有类似的机制吗？还是可以使用特定的设计模式来实现？

【问题讨论】：

标签： c# .net design-patterns finite-automata fsm

【解决方案1】：

此回购中的其他替代方案https://github.com/lingkodsoft/StateBliss 使用流畅的语法，支持触发器。

    public class BasicTests
    {
        [Fact]
        public void Tests()
        {
            // Arrange
            StateMachineManager.Register(new [] { typeof(BasicTests).Assembly }); //Register at bootstrap of your application, i.e. Startup
            var currentState = AuthenticationState.Unauthenticated;
            var nextState = AuthenticationState.Authenticated;
            var data = new Dictionary<string, object>();

            // Act
            var changeInfo = StateMachineManager.Trigger(currentState, nextState, data);

            // Assert
            Assert.True(changeInfo.StateChangedSucceeded);
            Assert.Equal("ChangingHandler1", changeInfo.Data["key1"]);
            Assert.Equal("ChangingHandler2", changeInfo.Data["key2"]);
        }

        //this class gets regitered automatically by calling StateMachineManager.Register
        public class AuthenticationStateDefinition : StateDefinition<AuthenticationState>
        {
            public override void Define(IStateFromBuilder<AuthenticationState> builder)
            {
                builder.From(AuthenticationState.Unauthenticated).To(AuthenticationState.Authenticated)
                    .Changing(this, a => a.ChangingHandler1)
                    .Changed(this, a => a.ChangedHandler1);

                builder.OnEntering(AuthenticationState.Authenticated, this, a => a.OnEnteringHandler1);
                builder.OnEntered(AuthenticationState.Authenticated, this, a => a.OnEnteredHandler1);

                builder.OnExiting(AuthenticationState.Unauthenticated, this, a => a.OnExitingHandler1);
                builder.OnExited(AuthenticationState.Authenticated, this, a => a.OnExitedHandler1);

                builder.OnEditing(AuthenticationState.Authenticated, this, a => a.OnEditingHandler1);
                builder.OnEdited(AuthenticationState.Authenticated, this, a => a.OnEditedHandler1);

                builder.ThrowExceptionWhenDiscontinued = true;
            }

            private void ChangingHandler1(StateChangeGuardInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {
                var data = changeinfo.DataAs<Dictionary<string, object>>();
                data["key1"] = "ChangingHandler1";
            }

            private void OnEnteringHandler1(StateChangeGuardInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {
                // changeinfo.Continue = false; //this will prevent changing the state
            }

            private void OnEditedHandler1(StateChangeInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {                
            }

            private void OnExitedHandler1(StateChangeInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {                
            }

            private void OnEnteredHandler1(StateChangeInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {                
            }

            private void OnEditingHandler1(StateChangeGuardInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {
            }

            private void OnExitingHandler1(StateChangeGuardInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {
            }

            private void ChangedHandler1(StateChangeInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {
            }
        }

        public class AnotherAuthenticationStateDefinition : StateDefinition<AuthenticationState>
        {
            public override void Define(IStateFromBuilder<AuthenticationState> builder)
            {
                builder.From(AuthenticationState.Unauthenticated).To(AuthenticationState.Authenticated)
                    .Changing(this, a => a.ChangingHandler2);

            }

            private void ChangingHandler2(StateChangeGuardInfo<AuthenticationState> changeinfo)
            {
                var data = changeinfo.DataAs<Dictionary<string, object>>();
                data["key2"] = "ChangingHandler2";
            }
        }
    }

    public enum AuthenticationState
    {
        Unauthenticated,
        Authenticated
    }
}

【讨论】：

【解决方案2】：

查看无状态 -> http://code.google.com/p/stateless/。它是较重的 WWF 的轻量级替代品。

以下是该工具作者的几篇文章：

State Machines in Domain Models

Parameterised Triggers and Re-entrant States in Stateless

【讨论】：

【解决方案3】：

.NET 4 Update 1 现在在以下类中支持它： System.Activities.Statements.StateMachine

这是tutorial on how to use it。这是hands on lab。

【讨论】：

【解决方案4】：

我维护了一个开源项目，它实现了（除其他外）一个通用的 .NET 有限状态机。它建立在QuickGraph 之上，因此您可以免费获得许多图形分析算法。

有关该项目的更多信息，请参阅this page，特别是“Jolt.Automata : Finite State Machines”以了解有关该功能的更多信息。

【讨论】：

【解决方案5】：

作为 3.0 和 3.5 中基类库的一部分的 Windows Workflow Foundation (WF) 包含一个状态机工作流设计，用于管理应用程序的状态机。

他们为即将发布的 4.0 版本完全重写了工作流程，并且新的 WF 4.0 类本身不支持状态机，但 4.0 下仍然完全支持所有 3.0/3.5 类。

【讨论】：

【解决方案6】：

接近 FSM 的是 .NET 3.5 中的工作流，但是，工作流也不完全是 FSM。

使用 FSM 的强大之处在于您可以在代码中显式地创建它们，从而减少产生错误的机会。此外，当然有些系统本质上是 FSM，所以这样编码更自然。

【讨论】：

FSM 代表飞行意大利面怪物。我认为您回答了错误的问题。
我很确定他指的不是 Flying Spagetti Monster，而是指有限状态机。

【解决方案7】：

Workflow Foundation (.NET 3.0) 有一个状态机工作流。 4.0 目前没有完全相同的东西，但是您绝对可以使用 4.0 创建状态机工作流。

【讨论】：

.NET 4 平台更新现在带有对 WF4 的状态机支持。

【解决方案8】：

是的，C# 有 iterator blocks，它们是编译器生成的状态机。

如果您希望实现自己的状态机，您可以创建 IEnumerable<T> 和 IEnumerator<T> 接口的自定义实现。

这两种方法都突出了 .NET 框架对 iterator pattern 的实现。

【讨论】：

迭代器目前还不是状态机。 FSM 的一些基本概念是状态、转换、转换保护、动作和分层状态。这些在迭代器块中不是明确的，所以我不同意这是 FSM 的实现。
迭代器块被实现为状态机，但这并不意味着它们适合构建任意状态机。 Erik Lippert 在这里提出了这一点：stackoverflow.com/questions/1194853/…
另外，我并没有声称应该使用迭代器块来实现状态机，只是说它们是编译器为您生成的状态机的实现。
迭代器使用 FSM 的事实与手头的问题无关。 OP 想要创建自己的。
我见过的 FSM 迭代器最酷的用途之一是用作异步编程的 asynchronous iterators - 其中最受欢迎的是 Jeffrey Richter 的 AsyncEnumerator。也许这是语言结构滥用，但它代表了迄今为止我所见过的用 C# 为线性工作流编写异步代码的最简单方法。