为什么我说懂得编译原理的人写代码会更加优雅？

不知道你有没有遇到代码逻辑特别复杂的情况，需要很多的 if else 来判断，每种情况有自己的逻辑。这样的 if else 特别多以后，阅读代码和继续迭代都变得很困难。如果你遇到这种代码，会怎么优化呢？

本文就提供一种思路，通过状态机来简化复杂的 if else 代码逻辑。

读完本文，你会了解到：

• 什么是状态机
• 什么是状态自动机
• typescript 源码是怎么利用状态机使流程更清晰的
• 词法分析中的状态机
• 业务代码中如何使用状态机

什么是状态机

当处理的情况特别多，我们把每种情况的处理逻辑封装成一个状态，然后不同情况之间的转换变成状态的转换。这种代码组织形式就是状态机。

当每个状态知道输入某一段内容时转到哪一个状态，在一个循环内自动进行状态的流转和不同状态的处理，这种叫做状态自动机（automation），如果一个状态在一种输入下只有一个后续状态，这种就叫做确定性有限状态自动机（DFA）。

状态之间的流转可以通过状态转换图来表示。

typescript 源码中的状态机

typescript compiler 就是通过状态机来组织整个编译流程的：

首先 tsc 划分了很多状态，每种状态处理一种逻辑。比如：

• CreateProgram 把源码 parse 成 ast
• SyntaxDiagnostics 处理语法错误
• SemanticDiagnostics 处理语义错误
• Emit 生成目标代码

typescript 就通过这种状态的修改来完成不同处理逻辑的流转，如果处理到结束状态就代表流程结束。

这样使得整体流程可以很轻易的扩展和修改，比如想扩展一个阶段，只要增加一个状态，想修改某种状态的处理逻辑，只需要修改下状态机的该状态的转向。而不是大量的 if else 混杂在一起，难以扩展和修改。

可以看到，状态机使得 typescript 的编译步骤可以灵活的扩展和修改。

词法分析中的状态机

其实状态机最常用的地方是用于词法分析，因为每个 token 都是一种处理情况，自然会有很多 if else。

像下面这样用 if else 来做分词自然也可以，这是 wenyan 的词法分析逻辑，但是代码很难维护。

更好的做法是使用状态机（DFA）来做分词，把每一种 token 的处理封装成一个状态。通过边界条件的判断来做状态流转，比如某个 wxml parser 分了这些状态：

每种状态处理一种情况的 token 的识别：

通过状态的变化驱动处理逻辑的流转：

这样不断的进行各状态之间的流转，当处理到字符串的末尾的时候，就完成了所有的分词。

业务代码中的状态机

业务代码中当遇到各种 if else 的判断的时候同样可以用状态机来优化。把每种情况封装成一个状态，通过某一种条件触发状态的流转，然后在状态机里面选择不同的状态处理逻辑进行处理。

不管是游戏中不同状态做不同的处理逻辑，还是在 ui 项目中不同状态做不同的渲染，当代码逻辑复杂时，难免会有很多 if else，这时候都可以用状态机的思路来做优化。

这样，当后续扩展处理逻辑、修改不同条件下的处理逻辑都变得简单和清晰很多。

总结

我们首先明确了状态机的概念：通过不同状态封装不同情况的处理逻辑，通过状态的修改来完成处理逻辑之间的流转。

如果每种状态都知道下一个状态是什么，在一个循环内自动完成状态流转的状态机，就是状态自动机，当状态为有限个时，就是有限状态自动机（DFA）。

typescript compiler 就是通过状态自动机来进行处理，封装了很多个状态，每个状态知道下一个状态是什么，直到处理到终止状态，就结束编译。

词法分析中一般会使用有限状态自动机（DFA）来处理，不同 token 用不同的状态来处理，通过输入字符的不同来做状态的流转，处理完字符串就完成了分词。

业务代码中也经常会有不同情况做不同的处理，这些情况在一定的条件时会做转换的场景，比如类似开始、暂停、结束、重新开始这种。这种代码就很适合用状态机来优化，不然会有很多的 if else。

总之，当逻辑可以划分为不同的情况，各种情况之间会相互转换的时候就可以用状态机来优化，能够免去大量的 if else，并且代码的可读性、可扩展性、可维护性都会有一个很大的提升。

希望这篇文章能够让你知道状态机是什么，什么时候可以用状态机，状态机可以带来哪些提升，真正在代码中用起来。