设计一个简单的支付状态机

题目

设计一个简单的支付状态机

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐

考点

状态机设计, 支付流程基础, 异常处理

快速回答

设计支付状态机需要：

• 定义核心状态：待支付(PENDING)、成功(SUCCESS)、失败(FAILED)、已关闭(CLOSED)
• 实现状态转换规则：
  • PENDING → SUCCESS（支付成功）
  • PENDING → FAILED（支付失败）
  • PENDING → CLOSED（用户取消/超时）
• 终态（SUCCESS/FAILED/CLOSED）不可再转换
• 使用枚举定义状态，通过条件检查防止非法转换

原理说明

支付状态机是支付系统的核心组件，通过有限状态机（FSM）模型管理支付生命周期。关键要素：

• 状态(States)：系统可能处于的离散状态
• 转换(Transitions)：状态间允许的迁移规则
• 事件(Events)：触发状态转换的操作（如支付成功、支付失败）

代码示例（Python）

from enum import Enum

class PaymentStatus(Enum):
    PENDING = 1
    SUCCESS = 2
    FAILED = 3
    CLOSED = 4

class Payment:
    def __init__(self):
        self.status = PaymentStatus.PENDING

    def execute_transition(self, new_status):
        # 允许的转换规则
        valid_transitions = {
            PaymentStatus.PENDING: [
                PaymentStatus.SUCCESS,
                PaymentStatus.FAILED,
                PaymentStatus.CLOSED
            ]
        }

        # 检查是否允许转换
        if self.status in valid_transitions \
           and new_status in valid_transitions[self.status]:
            self.status = new_status
        else:
            # 处理非法状态转换
            raise ValueError(f"Invalid transition: {self.status} → {new_status}")

# 使用示例
payment = Payment()
payment.execute_transition(PaymentStatus.SUCCESS)  # 合法
payment.execute_transition(PaymentStatus.PENDING)   # 抛出异常：终态不可回退

最佳实践

• 状态封装：将状态转换逻辑集中在同一类中
• 枚举定义：使用枚举增强可读性和避免魔法数字
• 防御性编程：在转换前显式检查规则
• 终态保护：SUCCESS/FAILED/CLOSED 不可再修改

常见错误

• 缺少状态验证：允许非法转换（如 SUCCESS → PENDING）
• 未处理并发：多线程同时修改状态（简单场景可暂不考虑）
• 硬编码状态值：直接使用数字而非枚举导致可维护性差
• 忽略终态：未阻止终态后的修改操作

扩展知识

• 状态持久化：将状态存储到数据库，需保证事务性
• 事件溯源：记录所有状态变更事件，便于审计和回放
• 工作流引擎：复杂场景可使用Activiti等框架管理状态
• 支付完整性：终态后需保证资金操作幂等（如重复回调处理）