IF-ELSE 方式

原來以為寫一個簡單的類型翻譯器花不了太多時間，可是真做起來，才發(fā)現(xiàn)要注意的點太多了。

首先是處理容器的開啟和閉合，這就需要使用棧來保存預期的下一個字符類型，再對比棧頂字符類型和當前處理字符，決定解析的結(jié)果。

還要注意類型嵌套的情況下，內(nèi)層嵌套的容器作為外層容器的元素被解析完成時，需要修改外層容器的預期字符。而且 Map 作為一種相對 Set 和 List 比較特殊的容器，還要處理它的左右元素。同時還不能忘記處理各種異常，如未知字符、容器內(nèi)是原始類型、容器未正確閉合等。

而這些邏輯混雜在一塊就更添復雜度了，通常是一遍代碼寫下來挺順暢，找?guī)讉€特殊的 case 一驗證，往往就有沒有考慮到的點，你以為解決了這個點就好了，殊不知這個問題點的解決方案又引起了另一個問題。

最終修修補補好多次，終于把代碼寫完了，連優(yōu)化的想法都沒了，擔心又引入新的問題。

最終的偽代碼如下：

public String parseToFullType() throws IllegalStateException {  
    StringBuilder sb = new StringBuilder();  
    for (; ; this.scanner.next()) {  
        Character currentChar = scanner.current();  
        if (currentChar == '\uFFFF') {  
            return sb.toString();  
        }  
        if (isCollection()) {  
            if (CollectionEnd()) {  
                dealCollectionEleEnd();  
            }else {  
                throw new IllegalStateException("unexpected char '" + currentChar + "' at position " + scanner.getIndex());  
            }  
        } else if (isWrapperType()) {  
            dealSingleEleEnd();  
        } else if (parseStart()) {  
            if (collectionStart()) {  
                putCollecitonExpectEle()  
            }  
        } else {  
            throw new IllegalStateException("unknown char '" + currentChar + "' at position " + scanner.getIndex());  
        }  
    }    

狀態(tài)機方式

是不是看起來非常亂，這還沒有列出各個方法里的條件判斷語句呢。這么多邏輯混雜，造成的問題就是很難改動，因為你不知道改動會影響哪些其他邏輯。

面對這種問題，當然有一套被反復使用、多數(shù)人知曉的、經(jīng)過分類編目的、代碼設計經(jīng)驗的總結(jié)，就是狀態(tài)機。

狀態(tài)機

有限狀態(tài)機（finite-state machine，縮寫：FSM）又稱有限狀態(tài)自動機（finite-state automation，縮寫：FSA），簡稱狀態(tài)機，是表示有限個狀態(tài)以及在這些狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)移和動作等行為的數(shù)學計算模型。

像我們生活中在公路上駕駛汽車就像在維護一個狀態(tài)機，遇到紅燈就停車喝口水，紅燈過后再繼續(xù)行車，遇到了黃燈就要減速慢行。而實現(xiàn)狀態(tài)機前要首先明確四個主體：

• 狀態(tài) State：狀態(tài)是一個系統(tǒng)在其生命周期的某一刻時的運行狀態(tài)，如駕車的例子中狀態(tài)就包括 正常速度行駛、停車和低速行駛?cè)N狀態(tài)。
• 事件 Event：事件就是某一時刻施加于系統(tǒng)的某個信號，在上面的例子中事件是指紅燈、綠燈和黃燈。所有的狀態(tài)變化都要依賴事件，但事件也可能導致狀態(tài)不發(fā)生變化，如正常行駛中遇到綠燈就不用做什么反應。
• 變換 Transition：變換是在事件發(fā)生之后系統(tǒng)要做出的狀態(tài)變化，如上面例子中的減速、停車或加速。
• 動作 Action：動作是同樣是事件發(fā)生之后系統(tǒng)做出的反應，不同的是，動作不會改變系統(tǒng)狀態(tài)，像駕車遇到紅燈停車后，喝水這個動作沒有對系統(tǒng)狀態(tài)造成影響。

將狀態(tài)機的四種要素提取之后，就可以很簡單地將狀態(tài)和事件進行解耦了。

狀態(tài)拆分

image

還是拿我的這個需求來分析，先畫出狀態(tài)變化圖從整體上把握狀態(tài)間的關系。

通過上面的圖一步步拆解狀態(tài)機：

1. 首先是確定狀態(tài)，我定義了 Start/SetStart/SetEle/ListStart/ListEel/MapStart/MapLeft/MapRight 八種基礎狀態(tài)，由于一次只解析一個類型，容器閉合就代表著解析結(jié)束，所以沒有對各個容器設置結(jié)束狀態(tài)。又因為有狀態(tài)嵌套的存在，而一個狀態(tài)沒法表達狀態(tài)機的準確狀態(tài)，需要使用棧來存儲整體的解析狀態(tài)，我使用這個棧為空來代表 End 狀態(tài)，又省略了一個狀態(tài)。

2. 再拆分事件，事件是掃描到的每一個字符，由于字符種類較多，而像 integer 和 double、String 和 Long 的處理又沒有什么區(qū)別，我將事件類型抽象為 包裝類型元素(WRAPPED_ELE)，原始類型元素(PRIMITIVE_ELE)，MAP、List 和 Set 五種。

3. 變幻和動作都是事件發(fā)生后系統(tǒng)的反應，在我的需要里需要轉(zhuǎn)變解析狀態(tài)，并將結(jié)構結(jié)果保存起來。這里我將它們整體抽象為一個事件處理器接口，如：

public interface StateHandler {  
    /**  
     * @param event 要處理的事件  
     * @param states 系統(tǒng)整體狀態(tài)  
     * @param result 解析的結(jié)果  
     */  
    void handle(Event event, Stack<State> states, StringBuilder result);  
} 

代碼示例
將狀態(tài)機的各個要素都抽出來之后，再分別完善每個 StateHandler 的處理邏輯就行，這部分就非常簡單了，下面是 MapLeftHandler 的詳情。

public class MapLeftHandler implements StateHandler {  
    @Override  
    public void handle(Event event, Stack<State> states, StringBuilder result) {  
        // 這里是核心的 Action，將單步解析結(jié)果放到最終結(jié)果內(nèi)  
        result.append(",");  
        result.append(event.getParsedVal());  
        // 狀態(tài)機的典型處理方式，處理各種事件發(fā)生在當前狀態(tài)時的邏輯  
        switch (event.getEventType()) {  
            case MAP:  
                states.push(State.MAP_START);  
                break;  
            case SET:  
                states.push(State.SET_START);  
                break;  
            case LIST:  
                states.push(State.LIST_START);  
                break;  
            case WRAPPED_ELE:  
                // 使用 pop 或 push 修改棧頂狀態(tài)來修改解析器的整體狀態(tài)  
                states.pop();  
                states.push(State.MAP_RIGHT);  
                break;  
            case PRIMITIVE_ELE:  
                // 當前狀態(tài)不能接受的事件類型要拋異常中斷  
                throw new IllegalStateException("unexpected primitive char '" + event.getCharacter() + "' at position " + event.getIndex());  
            default:  
        }  
    }  
} 

主類內(nèi)的代碼如下：

public static String parseToFullType(String shortenType) throws IllegalStateException {  
    StringBuilder result = new StringBuilder();  
    StringCharacterIterator scanner = new StringCharacterIterator(shortenType);  
    Stack<State> states = new Stack<>();  
    states.push(State.START);  
    for (; ; scanner.next()) { 
        char currentChar = scanner.current();  
        if (currentChar == '\uFFFF') {  
            return result.toString();  
        }  
        // 使用整體狀態(tài)為空來代表解析結(jié)束  
        if (states.isEmpty()) {  
            throw new IllegalStateException("unexpected char '" + currentChar + "' at position " + scanner.getIndex());  
        }  
        // 將字符規(guī)整成事件對象，有利于參數(shù)的傳遞  
        Event event = Event.parseToEvent(currentChar, scanner.getIndex());  
        if (event == null) {  
            throw new IllegalStateException("unknown char '" + currentChar + "' at position " + scanner.getIndex());  
        }  
        // 這里需要一個 Map 來映射狀態(tài)和狀態(tài)處理器  
        STATE_TO_HANDLER_MAPPING.get(states.peek()).handle(event, states, result);  
    }  
}  

小結(jié)
狀態(tài)模式
如果你對設計模式較熟的話，會發(fā)現(xiàn)這不就是狀態(tài)模式嘛。更多設計模式系列整理好了，微信搜索Java技術棧，在后臺發(fā)送：設計模式，可以獲取閱讀。

有解釋說，狀態(tài)模式會將事件類型也再解耦，即 StateHandler 里不只有一個方法，而是會有八個方法，分別為 handleStart,HandleListEle 等，但我覺得模式并不是定式，稍微的變形是沒有問題的，如果單個事件類型的處理足夠復雜，將其再拆分更合理一些。

代碼結(jié)構
最后，對比 if-else 實現(xiàn)，從代碼量上來看，狀態(tài)機實現(xiàn)增加了很多，這是解耦的代價，當然也有很多重復代碼的緣故，比如在容器閉合時校驗當前容器是否內(nèi)嵌容器，并針對內(nèi)嵌容器做處理的邏輯就完全一樣，為了代碼清晰我就沒有再抽取方法。

從可維護性上來說，狀態(tài)機實現(xiàn)由于邏輯拆分比較清晰，在添加或刪除一種狀態(tài)時比較方便，添加一個狀態(tài)和狀態(tài)處理器就行，但在添加一種事件類型時較為復雜，需要修改所有狀態(tài)處理器里的實現(xiàn)，不過從整體上來看是利大于弊的，畢竟代碼清晰易改動最重要。

了解了狀態(tài)機實現(xiàn)的固定套路之后，你也可以寫出高大上的狀態(tài)機代碼了，快 Get 起來替換掉項目里雜亂的 if-else 吧。