[翻譯] Go(#golang) 實現的狀態機器

這是一個建立於 的文章，其中的資訊可能已經有所發展或是發生改變。

春節前，粗略研究了一下的公用帳號。用 Golang 實現了一個簡單的 package wechat，用於接入公用帳號。當時就在思考，的文字互動過程如果要實現有一定邏輯的複雜過程，可能需要使用到狀態機器。然後，就看到了這篇文章：《State machines in Go (#golang)》。非常合時宜啊！翻譯於此，以饗讀者！

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Go(#golang) 實現的狀態機器

我已經用 Go 代替 Python 重寫了一個關鍵的服務元件。由於 Python 的解譯器不是安全執行緒的，所以在解析的時候使用了全域鎖。Go 與 Python 不同，它內建了並發支援，並且是靜態編譯的。

首先要實現一個狀態機器。Python 的版本是基於 David Mertz 的這篇文章。

Mertz 使用了物件導向的形式，定義了一個有著資料和方法的類。他的代碼，拋開文法不談，對於任何有著 C++、C# 和 Java 的物件導向經驗的人來說都不會陌生。

不過 Go 沒有提供在特定資料結構上內部關聯方法的機制。作為代替，Go 允許聯合方法到資料結構，這樣任何方法都可以應用到任何結構上。（譯註：class { methods } 和 struct { }; methods 的區別。）

這種形式與 Alan Kay 所表達的，關於最初的物件導向階段比較接近。

先別忘了這些，下面是我最開始用 Go 結構體編寫的狀態機器的類：

type Machine struct {    Handlers   map[string]func(interface{}) (string, interface{})    StartState string    EndStates  map[string]bool}

跟 Mertz 的定義一樣，Handlers 是一個用 string 做鍵名的 map，map 項儲存的值是函數，可以接收一個“物料”，並且返回下一個狀態名的字串和更新後的物料值。

Go 認為函數是一等公民對象，因此將它們在狀態之間儲存和傳遞跟在 Python 中的方式一樣。

我僅僅在狀態列表的最後做了一些改變：Mertz 使用一個字串的列表，但由於沒有辦法在 Go 的列表中進行快速的定位，我使用了 map（在 Go 中，只能通過迭代遍曆整個字串列表，直到找到一個匹配項）。

由於處理函數的原型比較笨重，我為其建立了一個自訂函數類型：

type Handler func(interface{}) (string, interface{})type Machine struct {    Handlers   map[string]Handler    StartState string    EndStates  map[string]bool}

剩下的就是定義 Machine 結構體關聯的方法。

首先定義的兩個方法，一個提供了狀態名關聯到處理函數，另一個設定了結束狀態：

func (machine *Machine) AddState(handlerName string, handlerFn Handler) {    machine.Handlers[handlerName] = handlerFn}func (machine *Machine) AddEndState(endState string) {    machine.EndStates[endState] = true}

值得說明的是由於 EndStates 是一個 map（在 Mertz 原始的版本中是 list），所以可以有多個終止處理過程的狀態。

最後一個方法用於執行狀態機器，應用恰當的處理函數，並在到達結束狀態時終止。

由於函數集合作為一等公民對象儲存在 map 中，基於名字找到它們並且進行調用是很輕鬆的：

func (machine *Machine) Execute(cargo interface{}) {    if handler, present := machine.Handlers[machine.StartState]; present {        for {            nextState, nextCargo := handler(cargo)            _, finished := machine.EndStates[nextState]            if finished {                break            } else {                handler, present = machine.Handlers[nextState]                cargo = nextCargo            }        }    }}

唯一美中不足的是 Go 的強型別，在處理函數的原型中，需要指定物料的類型。

使用通用的 interface{} 作為類型，所有處理函數都需要對輸入的物料進行類型斷言，這樣它們就可以處理任何資料（測試的例子使用了浮點作為物料，不過其實它可以是任何資料類型，甚至是自訂的結構體）。

完整的狀態機器已經作為 Go 包發布。