【什么是状态机】状态机是一种用于描述系统行为的数学模型，它通过一系列“状态”和“状态之间的转换”来表示系统的运行过程。状态机广泛应用于计算机科学、电子工程、自动控制等领域，用于描述系统如何根据输入做出响应，并在不同状态下进行切换。
状态机的核心概念包括：状态（State）、事件（Event）、动作（Action） 和 转移（Transition）。系统在某一时刻处于某个状态，当接收到一个事件时，会根据预定义的规则转移到另一个状态，并可能执行相应的动作。
状态机的基本结构总结
| 概念 | 定义 | 作用 |
| 状态（State） | 系统在某一时刻所处的特定条件或模式 | 表示系统当前的行为或配置 |
| 事件（Event） | 触发状态转换的外部或内部信号 | 引发系统从一个状态到另一个状态的变化 |
| 动作（Action） | 在状态转换过程中执行的操作 | 可能是输出、计算或其他操作 |
| 转移（Transition） | 状态之间的变化路径 | 定义了在什么条件下从一个状态转移到另一个状态 |
状态机的类型
| 类型 | 特点 | 应用场景 |
| 有限状态机（FSM） | 状态数量有限，适用于简单逻辑 | 控制器、协议解析、游戏AI等 |
| 状态图（Statechart） | 支持嵌套状态、并行状态等复杂结构 | 复杂系统设计、GUI交互、工业控制 |
| Mealy 机 | 输出依赖于当前状态和输入 | 通信协议、编码器、解码器 |
| Moore 机 | 输出仅依赖于当前状态 | 传感器控制、数字电路设计 |
状态机的优点
- 结构清晰：易于理解和维护。
- 可扩展性强：可以通过添加新状态或转移来扩展功能。
- 逻辑明确：适合处理复杂的条件判断和流程控制。
状态机的缺点
- 复杂性增加：随着状态和转移数量增多，管理难度加大。
- 难以调试：状态过多可能导致逻辑混乱。
- 不适用于所有场景：对于需要大量动态变化的系统，状态机可能不够灵活。
总结
状态机是一种强大的工具，用于描述系统在不同条件下的行为变化。它通过状态、事件、动作和转移的组合，提供了一种结构化的方式来建模和控制系统的运行流程。无论是简单的开关控制，还是复杂的软件架构，状态机都能提供清晰、可控的解决方案。
