使用 Java 枚举实现简单的状态机

1. 概述

本文将带你了解状态机的概念，以及如何使用 Java 枚举（Enum）来实现一个状态机。

我们还会对比使用接口和具体类的方式，说明枚举实现的优势。

2. Java 枚举

Java 枚举是一种特殊的类，用于定义一组常量。它提供了类型安全和更清晰的代码结构。

举个例子，假设我们有一个 HR 系统，员工提交请假请求后，需要由团队 Leader 审核，再由部门经理批准。

最简单的枚举如下：

public enum LeaveRequestState {
    Submitted,
    Escalated,
    Approved
}

我们可以直接引用这些状态：

LeaveRequestState state = LeaveRequestState.Submitted;

✅ 枚举中也可以定义方法。 我们可以在枚举中定义一个抽象方法，强制每个枚举实例都实现该方法。这个特性对状态机的实现非常关键。

⚠️ 注意：Java 枚举默认继承自 java.lang.Enum，因此不能继承其他类，但可以实现接口。

来看一个包含抽象方法的枚举示例：

public enum LeaveRequestState {
    Submitted {
        @Override
        public String responsiblePerson() {
            return "Employee";
        }
    },
    Escalated {
        @Override
        public String responsiblePerson() {
            return "Team Leader";
        }
    },
    Approved {
        @Override
        public String responsiblePerson() {
            return "Department Manager";
        }
    };

    public abstract String responsiblePerson();
}

注意最后一个枚举常量后的分号 ; 是必须的，因为后面还有方法定义。

在这个例子中，我们为每个状态指定了负责人：

LeaveRequestState state = LeaveRequestState.Escalated;
assertEquals("Team Leader", state.responsiblePerson());

LeaveRequestState state = LeaveRequestState.Approved;
assertEquals("Department Manager", state.responsiblePerson());

3. 状态机

状态机（也叫有限状态机或有限自动机）是一种用于构建抽象机器的计算模型。它在任意时刻只能处于一个状态，状态之间的转换称为“状态转移”。

虽然数学上可以用状态图和公式来表示，但对我们程序员来说，只要掌握核心思想即可。

状态模式（State Pattern）是 GoF 23 种设计模式之一，它借鉴了数学模型的思想：让对象根据当前状态封装不同的行为。我们可以先定义状态之间的转移逻辑，再分别实现每个状态。

接下来，我们会基于请假流程的例子，实现一个状态机。

4. 使用枚举实现状态机

我们重点来看如何用 Java 枚举实现状态机。虽然也有其他实现方式，但枚举实现是最简洁的一种。

枚举实现的核心思想是：我们不需要手动管理状态的切换，只需要定义好从一个状态到另一个状态的转移逻辑。

来看代码：

public enum LeaveRequestState {

    Submitted {
        @Override
        public LeaveRequestState nextState() {
            return Escalated;
        }

        @Override
        public String responsiblePerson() {
            return "Employee";
        }
    },
    Escalated {
        @Override
        public LeaveRequestState nextState() {
            return Approved;
        }

        @Override
        public String responsiblePerson() {
            return "Team Leader";
        }
    },
    Approved {
        @Override
        public LeaveRequestState nextState() {
            return this;
        }

        @Override
        public String responsiblePerson() {
            return "Department Manager";
        }
    };

    public abstract LeaveRequestState nextState(); 
    public abstract String responsiblePerson();
}

这里我们通过 nextState() 方法定义了状态之间的转移逻辑。每个枚举实例都实现了这个方法，表示如何进入下一个状态。

下面是测试代码：

LeaveRequestState state = LeaveRequestState.Submitted;

state = state.nextState();
assertEquals(LeaveRequestState.Escalated, state);

state = state.nextState();
assertEquals(LeaveRequestState.Approved, state);

state = state.nextState();
assertEquals(LeaveRequestState.Approved, state);

✅ 我们从 Submitted 状态开始，依次调用 nextState() 方法完成状态转移。

⚠️ 注意：Approved 是终止状态，调用 nextState() 后不会再变化。

5. 使用枚举实现状态机的优势

相比使用接口 + 实现类的方式，枚举实现有以下优势：

✅ 代码更简洁：所有状态和转移逻辑都集中在枚举中
✅ 类型安全：避免非法状态的存在
✅ 易于维护：逻辑集中，改动影响范围小
✅ 可读性强：枚举本身就是对状态的清晰表达

6. 总结

本文介绍了状态机的基本概念，并演示了如何用 Java 枚举实现一个简单的请假审批状态机。

相比传统的接口实现方式，枚举实现更加干净、直观，适合处理状态不多、逻辑简单的业务场景。

所有代码示例都可以在我们的 GitHub 仓库中找到。

Persistence

REST

Security