[翻译]AKKA笔记 - 有限状态机 -1
原文地址：http://rerun.me/2016/05/21/akka-notes-finite-state-machines-1/
我最近有个机会在工作上使用了Akka FSM，是个非常有趣的例子。API（实际上就是DSL），使用体验很棒。这里是我尝试用Akka FSM的有限状态机来写日志。作为例子，我们会以构建一个咖啡机的步骤作为例子。
为什么不用BECOME和UNBECOME
我们知道plain vanilla Akka Actor可以用become/unbecome切换行为。那么，为什么我们需要Akka FSM？不能简单点用Actor在状态间切换？ 当然可以。但是当Akka的become and unbecome被一堆状态搅在一起并不停地切换状态的时候，建一个有许多状态的状态机能让代码迅速变的异常难懂（并且难调试）。
没啥奇怪的，常见的建议就是当你在Actor时使用超过2种状态就切换到Akka FSM。
AKKA FSM是啥
Akka FSM是Akka用来简化管理Actor中不同状态和切换状态而构建有限状态机的方法。
在底层，Akka FSM就是一个继承了Actor的trait。
trait FSM[S, D] extends Actor with Listeners with ActorLogging
FSM trait提供的是纯魔法 - 他提供了一个包装了常规Actor的DSL，让我们能集中注意力在更快的构建手头的状态机上。
换句话说，我们的常规Actor只有一个receive方法，FSM trait包装了receive方法的实现并将调用指向到一个特定状态机的处理代码块。
在我写完代码后注意的另一个事，就是完整的FSM Actor仍然很干净并易懂。
现在让我们开始看代码。之前说过，我们要用Akka FSM建一个咖啡机。状态机是这样的：
状态和数据
在FSM中，有两个东西是一直存在的 - 任何时间点都有状态 ，和在状态中进行共享的数据。 在Akka FSM，想要校验哪个是自己的数据，哪个是状态机的数据，我们只要检查这个声明。
class CoffeeMachine extends FSM[MachineState, MachineData]
这代表所有的fsm的状态继承自MachineState，而所有在状态间共享的数据就是MachineData。
作为一种风格，跟普通Actor一样我们在companion对象中声明所有的消息，所以我们在companion对象中声明了状态和数据：
object CoffeeMachine {
sealed trait MachineState
case object Open extends MachineState
case object ReadyToBuy extends MachineState
case object PoweredOff extends MachineState
case class MachineData(currentTxTotal: Int, costOfCoffee: Int, coffeesLeft: Int)
}
在状态机的图中，我们有三个状态 - 打开，可买和关闭。 我们的数据，MachineData保留了开飞机关闭前机器中咖啡的数量（coffeesLeft），每杯咖啡的价格（costOfCoffee），咖啡机存放的零钱（currentTxTotal） - 如果零钱比咖啡价格低，机器就不卖咖啡，如果多，那么我们能找回零钱。
关于状态和数据就这么多了。
在我们看每个状态机的实现和用户可用状态机做的交互前， 我们先在5万英尺看下FSM Actor。
FSM ACTOR的结构
FSM Actor的结构看起来跟我们的状态机图的差不多：
class CoffeeMachine extends FSM[MachineState, MachineData] {
//What State and Data must this FSM start with (duh!)
startWith(Open, MachineData(..))
//Handlers of State
when(Open) {
...
...
when(ReadyToBuy) {
...
...
when(PoweredOff) {
...
...
//fallback handler when an Event is unhandled by none of the States.
whenUnhandled {
...
...
//Do we need to do something when there is a State change?
onTransition {
case Open -> ReadyToBuy => ...
...
...
}
我们能从结构中看出什么：
1）我们有一个初始状态（Open），when（open）代码块处理Open状态的
收到的消息，ReadyToBuy状态由when（ReadyToBuy）代码块来处理。我提到的消息与常规我们发给Actor的消息时一样的，消息与数据一起包装过。包装后的叫做Event（akka.actor.FSM.Event），看起来的样例是这样Event(deposit: Deposit, MachineData(currentTxTotal, costOfCoffee, coffeesLeft))
Akka的文档介绍：
/**
* All messages sent to the [[akka.actor.FSM]] will be wrapped inside an
* `Event`, which allows pattern matching to extract both state and data.
*/
case class Event[D](event: Any, stateData: D) extends NoSerializationVerificationNeeded
2）我们还能看到when方法接受两个参数 - 第一个是状态的名字，如Open,ReadyToBuy，另一个参数是PartialFunction， 与Actor的receive方法一样做模式匹配。最重要的事是每一个模式匹配的case块必须返回一个状态（下次会讲）。所以，代码块会是这样的
when(Open) {
case Event(deposit: Deposit, MachineData(currentTxTotal, costOfCoffee, coffeesLeft)) => {
...
...
3)基本上， 消息中匹配到了when中第二个参数的模式会被一个特定状态来处理。如果没有匹配到，FSM Actor会尝试将我们的消息与whenUnhandled块中的模式进行匹配。理论上，所有在模式中没有匹配到的消息都会被whenUnhandled处理。(我倒不太想建议编码风格不过你可以声明小点的PartialFunction并用andThen组合使用它，这样你就能在选好的状态中重用模式匹配。）
4）最后，还有个onTransition方法能让你在状态变化时做出反应或得到通知。
交互/消息
会有两类人与咖啡机交互，喝咖啡的人，需要咖啡和咖啡机，和维护咖啡机做管理工作的人。
为了便于管理，所有与机器的交互里我用了两个trait。（再提一下，一个交互/消息是与MachineData一起并被包在Event中的第一个元素。在原来的老Actor协议中，这个与发消息给Actor是一样的。
object CoffeeProtocol {
trait UserInteraction
trait VendorInteraction
...
...
供应商交互
让我们也声明一下供应商可以与机器做的交互。
case object ShutDownMachine extends VendorInteraction
case object StartUpMachine extends VendorInteraction
case class SetCostOfCoffee(price: Int) extends VendorInteraction
//Sets Maximum number of coffees that the vending machine could dispense
case class SetNumberOfCoffee(quantity: Int) extends VendorInteraction
case object GetNumberOfCoffee extends VendorInteraction
所以，供应商可以
- 打开或关闭机器
- 设置咖啡的价格
- 设置和拿到机器中已有咖啡的数量。
用户交互
case class Deposit(value: Int) extends UserInteraction
case class Balance(value: Int) extends UserInteraction
case object Cancel extends UserInteraction
case object BrewCoffee extends UserInteraction
case object GetCostOfCoffee extends UserInteraction
那么，对于用户交互， 用户可以
- 存钱买一杯咖啡
- 如果钱比咖啡的价格高那么可以得到找零
- 如果存的钱正好或高于咖啡价格机器就可以让咖啡机做咖啡
- 在煮咖啡前取消交易过程并拿到所有的退款
- 问机器查询咖啡的价格
下一篇，我们会看下所有的状态并研究下他们的交互。
代码
代码在github.
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