1. 介绍
在Python的世界中，有许多用于创建状态机的库。其中一个受欢迎的工具是“transitions”（详见pytransitions/transitions）。transitions提供了一个简单的API，使得在Python中创建状态机非常容易。
官方网站的描述是：
transitions是Python中的一种有限状态机库，可以轻松地在Python中实现状态机。这是一个特别简单的库，让你可以专注于状态机上，而不必处理过程。
让我们仔细看一下这个库，以了解它如何工作。
2. 什么是状态机？
状态机可以看作是一种模型，用于表示对象的状态以及对象之间的转换。它包含了一组状态和转换，这些状态和转换可以用状态图表示。状态是模型的节点，转换是节点之间的边。
状态机最常用的场景之一是自动机，它是计算机科学中的一个经典领域。自动机是一种计算模型，可以简化各种计算任务。例如，正则表达式可以表示为有限状态自动机。
在transitions中，你可以使用状态机来实现各种工作流，控制状态、管理事件等。此外，使用该库，可以简化代码，使其更加易读和易于维护。
3. 安装
在开始使用transitions之前，需要安装该库。可以使用pip轻松安装：
pip install transitions或者，你也可以在官方GitHub仓库中找到最新版本，手动下载和安装。
4. 使用transitions
transitions提供了一个很容易使用的API，它允许你在Python中创建和控制状态机。下面是一个简单的示例，展示了如何创建一个状态机：
from transitions import Machine
class Matter(object):
pass
states=['solid', 'liquid', 'gas', 'plasma']
transitions=[{'trigger': 'melt', 'source': 'solid', 'dest': 'liquid'},
{'trigger': 'evaporate', 'source': 'liquid', 'dest': 'gas'},
{'trigger': 'ionize', 'source': 'gas', 'dest': 'plasma'},
{'trigger': 'condense', 'source': 'gas', 'dest': 'liquid'},
{'trigger': 'freeze', 'source': 'liquid', 'dest': 'solid'}]
machine = Machine(model=Matter(), states=states, transitions=transitions, initial='solid')
这段代码创建了一个名为Matter的对象，并定义了一组状态和转换。使用Machine类实例化一个状态机，将其模型设置为Matter，并将状态和转换作为参数传递。
该状态机包含了四种状态：固体（solid）、液体（liquid）、气体（gas）和等离子态（plasma）。从一个状态到另一个状态的转换如下：
从固体到液体（melt）
从液体到气体（evaporate）
从气体到等离子态（ionize）
从气体到液体（condense）
从液体到固体（freeze）
最后，使用initial参数将初始状态设置为固体。
5. 触发事件
一旦创建了一个状态机，你可以触发一个事件，这个事件将导致状态的转换。在transitions中，触发一个事件是使用trigger()方法。例如，在上面的例子中，发生熔化事件的代码如下：
machine.trigger('melt')这将导致模型从状态solid转换到状态liquid。
6. 回调函数
在转换状态时，你可以指定回调函数。这些函数将在状态转换期间被调用。例如，下面的代码中，melt和condense事件将引用on_melt和on_condense回调函数：
class Matter(object):
def on_melt(self):
print("I'm melting!")
def on_condense(self):
print("I'm condensing!")
这些回调函数将在转换发生时执行，可以添加任意操作以执行所有必要的任务。
7. 条件
有时，发生转换的条件非常重要。transitions允许你在转换之前使用条件。转换将仅在条件为真时发生。使用条件可确保模型在满足特定条件时才能转换到下一个状态。
在下面的示例中，设定了一个条件函数is_hot()。如果该函数返回True，则模型可以从state1转换到state3。否则，转换将不会发生。
def is_hot():
return True
states=['state1', 'state2', 'state3']
transitions=[{'trigger': 'move', 'source': 'state1', 'dest': 'state2'},
{'trigger': 'move', 'source': 'state2', 'dest': 'state3', 'conditions': [is_hot]}]
machine = Machine(model=Matter(), states=states, transitions=transitions, initial='state1')
8. 自动转换
transitions允许在状态之间进行自动转换。跃迁可以使用after属性指定时间。例如，下面的代码中，将在10秒后自动从状态a到状态b：
states=['a', 'b']
transitions=[{'trigger': 'move_b', 'source': 'a', 'dest': 'b', 'after': 10.0}]
machine = Machine(model=Matter(), states=states, transitions=transitions, initial='a')
9. 超时
有时，你可能希望在指定超时之后转换到另一个状态。transitions允许定义on_enterX_timeout回调函数，其中X是状态的名称。当进入该状态时，将启动一个计时器，并在超时时自动执行回调函数。例如，下面的示例在10秒后超时：
class Matter(object):
def on_enter_state1_timeout(self):
print("Timeout in state1")
states=['state1', 'state2']
transitions=[{'trigger': 'serve', 'source': 'state1', 'dest': 'state2'}]
machine = Machine(model=Matter(), states=states, transitions=transitions, initial='state1',
auto_transitions=False,
timed_states={'state1': {'timeout': 10.0, 'on_timeout': 'on_enter_state1_timeout'}})
10. 示例: 电梯状态机
让我们通过一个电梯状态机的例子来更好地理解transitions。电梯状态机是一种实际的状态机，用于描述电梯的行为，例如启动、停止、向上或向下移动等操作。
假设我们有一个默认状态的电梯。电梯可以在三种状态之间进行：维护、升降和开门。在电梯的各种状态之间转换的事件包括：
向上/向下
打开/关闭门
完成电梯维护
我们用下面的状态图来描述这个状态机：
理解电梯状态机：
+---------------+
| Maintenance |
+---------------+
|
Completion
|
+---------------+
| DoorOpen |
+---------------+
| |
Close- Open-
Door Door
| |
+---------------+
| Moving |
+---------------+
|
Up / Down
|
+---------------+
| Maintenance |
+---------------+
电梯状态机的概览：
- 电梯默认状态是维护状态。
- 在维护状态下，电梯可以进行维护操作，将其状态固定为维护状态。
- 在运行状态下，电梯可以向上或向下运动，或者将其状态切换为维护状态。
- 在开门状态下，电梯可以关闭或打开门，或者将其状态切换为运行状态。
为了创建电梯状态机，我们需要定义一组状态和转换。这些状态和转换可以使用transitions库来定义。
下面是一个简单的电梯状态机的代码。在这个例子中，我们定义了一组状态和转换，然后使用transitions库来创建状态机：
from transitions import Machine
class Elevator(object):
states=['Maintenance', 'DoorClosed', 'Moving']
transitions=[
# 从Maintenance到DoorClosed
{'trigger': 'completion', 'source': 'Maintenance', 'dest': 'DoorClosed'},
# 从DoorClosed到Moving
{'trigger': 'move_up', 'source': 'DoorClosed', 'dest': 'Moving'},
{'trigger': 'move_down', 'source': 'DoorClosed', 'dest': 'Moving'},
# 从Moving到Maintenance
{'trigger': 'maintenance', 'source': 'Moving', 'dest': 'Maintenance'},
# 从Moving到DoorClosed
{'trigger': 'floor_reached', 'source': 'Moving', 'dest': 'DoorClosed'},
# 从DoorClosed到DoorClosed
{'trigger': 'open_door', 'source': 'DoorClosed', 'dest': 'DoorOpen'},
#从DoorOpen到DoorClosed
{'trigger': 'close_door', 'source': 'DoorOpen', 'dest': 'DoorClosed'}
]
def __init__(self):
self.machine=Machine(model=self, states=Elevator.states, transitions=Elevator.transitions, initial='Maintenance')
e=Elevator()
print(e.state)
e.completion()
print(e.state)
e.move_up()
print(e.state)
e.close_door()
print(e.state)
e.maintenance()
print(e.state)
在这个例子中，我们使用了Elevator作为状态机的模型。定义了三种状态：维护（Maintenance）、关门（DoorClosed）和移动（Moving）。我们也定义了各种转换，如从维护状态到关闭门状态，从运行状态向上或向下运动，等等。然后，我们将这些状态和转换传递给Machine类的构造函数，实例化电梯对象，并设置初始化状态为维护状态。
实例化Elevator对象后，我们可以使用transition()方法来触发各种事件。例如，在电梯完成维护后，我们可以将其状态从Maintenance更改为DoorClosed，代码如下：
e.completion()
print(e.state)
这将输出"DoorClosed"。然后，我们可以使电梯向上移动：
e.move_up()
print(e.state)
这将输出"Moving"。然后，我们可以关闭电梯的门并使其再次回到关闭门状态：
e.close_door()
print(e.state)
这样就会输出"DoorClosed"。最后，我们可以将电梯设置回维护状态：
e.maintenance()
print(e.state)
这将输出"Maintenance"。
11. 总结
transitions是Python中的一个有限状态机库，它可帮助你轻松地创建、管理和控制状态机。使用transitions，你可以在Python中轻松实现各种工作流，并执行各种操作，如控制状态转换、管理事件、使用回调函数，等等。通过这篇文章的介绍，你将了解到transitions如何工作，并且通过示例说明transitions的使用方法。通过这些知识，你将可以构建更加高效和可维护的Python应用程序。