参考：什么是状态机？用C语言实现进程5状态模型
参考：设计模式：一目了然的状态机图
案例：状态模式(C语言实现)——MP3播放、暂停案例
状态机在实际工作开发中应用非常广泛，在刚进入公司的时候，根据公司产品做流程图的时候，发现自己经常会漏了这样或那样的状态，导致整体流程会有问题，后来知道了状态机这样的东西，发现用这幅图就可以很清晰的表达整个状态的流转。
很多协议(例如网络协议)的开发都必须用到状态机；一个健壮的状态机可以让你的程序，不论发生何种突发事件都不会突然进入一个不可预知的程序分支。
状态机是有限状态自动机的简称，是现实事物运行规则抽象而成的一个数学模型。
先来解释什么是“状态”（ State ）。现实事物是有不同状态的，例如一个LED等，就有亮和灭两种状态。我们通常所说的状态机是有限状态机，也就是被描述的事物的状态的数量是有限个，例如LED灯的状态就是两个亮和灭。
状态机，也就是 State Machine ，不是指一台实际机器，而是指一个数学模型。说白了，一般就是指一张状态转换图。
以物理课学的灯泡图为例，就是一个最基本的小型状态机
可以画出以下的状态机图
这里就是两个状态：①灯泡亮，②灯泡灭
如果打开开关，那么状态就会切换为 灯泡亮 。灯泡亮 状态下如果关闭开关，状态就会切换为灯泡灭。
状态机的全称是有限状态自动机，自动两个字也是包含重要含义的。给定一个状态机，同时给定它的当前状态以及输入，那么输出状态时可以明确的运算出来的。例如对于灯泡，给定初始状态灯泡灭 ，给定输入“打开开关”，那么下一个状态时可以运算出来的。
下面来给出状态机的四大概念。
State，状态。一个状态机至少要包含两个状态。例如上面灯泡的例子，有灯泡亮和灯泡灭两个状态。
Event，事件。事件就是执行某个操作的触发条件或者口令。对于灯泡，“打开开关”就是一个事件。
Action，动作。事件发生以后要执行动作。例如事件是“打开开关”，动作是“开灯”。编程的时候，一个 Action一般就对应一个函数。
Transition，变换。也就是从一个状态变化为另一个状态。例如“开灯过程”就是一个变换。
当你需要描述一个对象或系统的行为状态时，相比于直接的语言描述，更推荐使用状态机表或状态机图的形式。
首先我们看一下基本元素：
做需求时，需要了解以下六种元素：起始、终止、现态、次态（目标状态）、动作、条件，我们就可以完成一个状态机图了：
①现态：是指当前所处的状态。
②条件：又称为“事件”，当一个条件被满足，将会触发一个动作，或者执行一次状态的迁移。
③动作：条件满足后执行的动作。动作执行完毕后，可以迁移到新的状态，也可以仍旧保持原状态。动作不是必需的，当条件满足后，也可以不执行任何动作，直接迁移到新状态。
④次态：条件满足后要迁往的新状态。“次态”是相对于“现态”而言的，“次态”一旦被激活，就转变成新的“现态”了。
注意事项
1、避免把某个“程序动作”当作是一种“状态”来处理。那么如何区分“动作”和“状态”？“动作”是不稳定的，即使没有条件的触发，“动作”一旦执行完毕就结束了；而“状态”是相对稳定的，如果没有外部条件的触发，一个状态会一直持续下去。
2、状态划分时漏掉一些状态，导致跳转逻辑不完整。所以在设计状态机时，我们需要反复的查看设计的状态图或者状态表，最终达到一种牢不可破的设计方案。
我们看下面这张状态机图，展示了一张简单的单审批人文件的状态流转情况。
那么如何把他写成状态机表呢？这里有多种写法，区别于纵坐标的不同，我们举两种：
左侧的纵坐标为初始状态，横坐标为终止状态。
右侧的纵坐标为动作条件，横坐标为终止状态。
那么对于动作比较多且复杂的情况下，可以考虑采用右侧的表格，这样会比较一目了然。
状态机图经常应用在程序的设计过程中，使用清晰明了的状态机图设计代码逻辑架构，再使用编程语言去实现。当然也可以画一个状态机图来展示某岗位的工作：
在另一篇博文中，将介绍使用C语言来实现状态机的设计。
C语言状态机模块实现_智小星的博客-CSDN博客_c语言状态机
进程管理是Linux五大子系统之一，非常重要，实际实现起来非常复杂，我们来看下进程是如何切换状态的。
下图是进程的5状态模型：
关于该图简单介绍如下：
该状态流程有点复杂，因为我们目标只是实现一个简单的状态机，所以我们简化一下该状态机如下：
要想实现状态机，首先将该状态机转换成下面的状态迁移表。
简要说明如下：
假设当前进程处于running状态下，那么只有schedule事件发生之后，该进程才会产生状态的迁移，迁移到owencpu状态下，如果在此状态下发生了其他的事件，比如wake、wait_event都不会导致状态的迁移。
如上图所示：
根据状态迁移表，定义该状态机的状态如下：
typedef enum { //上图 5 列
sta_origin=0,
sta_running,
sta_owencpu,
sta_sleep_int,
sta_sleep_unint
}State;
发生的事件如下：
typedef enum{ //上图 6 行
evt_fork=0,
evt_sched,
evt_wait,
evt_wait_unint,
evt_wake_up,
evt_wake,
}EventID;
不论是状态还是事件都可以根据实际情况增加调整。
定义一个结构体用来表示当前状态转换信息，即状态迁移表：
typedef struct {
State curState; //当前状态
EventID eventId;//事件ID
State nextState;//下个状态
CallBack action;//回调函数，事件发生后，调用对应的回调函数
}StateTransform ;
事件回调函数：
实际应用中不同的事件发生需要执行不同的action，就需要定义不同的函数，
为方便起见，本例所有的事件都统一使用同一个回调函数。
功能：
打印事件发生后进程的前后状态，如果状态发生了变化，就调用对应的回调函数。
void action_callback(void *arg)
{
StateTransform *statTran = (StateTransform *)arg;
if(statename[statTran->curState] == statename[statTran->nextState])
{
printf("invalid event,state not change\n");
}else{
printf("call back state from %s --> %s\n",
statename[statTran->curState],
statename[statTran->nextState]);
}
}
为各个状态定义状态迁移表数组：
/*origin*/
StateTransform stateTran_0[]={
状态 事件 状态
{sta_origin,evt_fork, sta_running,action_callback},
{sta_origin,evt_sched, sta_origin,NULL},
{sta_origin,evt_wait, sta_origin,NULL},
{sta_origin,evt_wait_unint, sta_origin,NULL},
{sta_origin,evt_wake_up, sta_origin,NULL},
{sta_origin,evt_wake, sta_origin,NULL},
};
/*running*/
StateTransform stateTran_1[]={
{sta_running,evt_fork, sta_running,NULL},
{sta_running,evt_sched, sta_owencpu,action_callback},
{sta_running,evt_wait, sta_running,NULL},
{sta_running,evt_wait_unint, sta_running,NULL},
{sta_running,evt_wake_up, sta_running,NULL},
{sta_running,evt_wake, sta_running,NULL},
};
/*owencpu*/
StateTransform stateTran_2[]={
{sta_owencpu,evt_fork, sta_owencpu,NULL},
{sta_owencpu,evt_sched, sta_owencpu,NULL},
{sta_owencpu,evt_wait, sta_sleep_int,action_callback},
{sta_owencpu,evt_wait_unint, sta_sleep_unint,action_callback},
{sta_owencpu,evt_wake_up, sta_owencpu,NULL},
{sta_owencpu,evt_wake, sta_owencpu,NULL},
};
/*sleep_int*/
StateTransform stateTran_3[]={
{sta_sleep_int,evt_fork, sta_sleep_int,NULL},
{sta_sleep_int,evt_sched, sta_sleep_int,NULL},
{sta_sleep_int,evt_wait, sta_sleep_int,NULL},
{sta_sleep_int,evt_wait_unint, sta_sleep_int,NULL},
{sta_sleep_int,evt_wake_up, sta_sleep_int,NULL},
{sta_sleep_int,evt_wake, sta_running,action_callback},
};
/*sleep_unint*/
StateTransform stateTran_4[]={
{sta_sleep_unint,evt_fork, sta_sleep_unint,NULL},
{sta_sleep_unint,evt_sched, sta_sleep_unint,NULL},
{sta_sleep_unint,evt_wait, sta_sleep_unint,NULL},
{sta_sleep_unint,evt_wait_unint, sta_sleep_unint,NULL},
{sta_sleep_unint,evt_wake_up, sta_running,action_callback},
{sta_sleep_unint,evt_wake, sta_sleep_unint,NULL},
};
实现event发生函数：
void event_happen(unsigned int event)
功能：
根据发生的event以及当前的进程state，找到对应的StateTransform 结构体，并调用do_action()
void do_action(StateTransform *statTran)
功能：
根据结构体变量StateTransform，实现状态迁移，并调用对应的回调函数。
#define STATETRANS(n) (stateTran_##n)
void do_action(StateTransform *statTran)
{
if(NULL == statTran)
{
perror("statTran is NULL\n");
return;
}
//状态迁移
globalState = statTran->nextState;
if(statTran->action != NULL)
{//调用回调函数
statTran->action((void*)statTran);
}else{
printf("invalid event,state not change\n");
}
}
void event_happen(unsigned int event)
{
switch(globalState)
{
case sta_origin:
do_action(&STATETRANS(0)[event]);
break;
case sta_running:
do_action(&STATETRANS(1)[event]);
break;
case sta_owencpu:
do_action(&STATETRANS(2)[event]);
break;
case sta_sleep_int:
do_action(&STATETRANS(3)[event]);
break;
case sta_sleep_unint:
do_action(&STATETRANS(4)[event]);
break;
default:
printf("state is invalid\n");
break;
}
}
测试程序：
功能：
初始化状态机的初始状态为sta_origin；
创建子线程，每隔一秒钟显示当前进程状态；
事件发生顺序为：evt_fork–>evt_sched–>evt_sched–>evt_wait–>evt_wake。
读者可以跟自己的需要，修改事件发生顺序，观察状态的变化。
main.c
/*显示当前状态*/
void *show_stat(void *arg)
{
int len;
char buf[64]={0};
while(1)
{
sleep(1);
printf("cur stat:%s\n",statename[globalState]);
}
}
void main(void)
{
init_machine();
//创建子线程，子线程主要用于显示当前状态
pthread_create(&pid, NULL,show_stat, NULL);
sleep(5);
event_happen(evt_fork);
sleep(5);
event_happen(evt_sched);
sleep(5);
event_happen(evt_sched);
sleep(5);
event_happen(evt_wait);
sleep(5);
event_happen(evt_wake);
}
运行结果：
由结果可知前后发生的事件分别为：
evt_fork-->evt_sched-->evt_sched-->evt_wait-->evt_wake
该事件发生序列对应的状态迁移顺序为：
origen-->running-->owencpu-->owencpu-->sleep_int-->running
完整代码请关注公众号：一口Linux，回复statmachine