3. 熔断器状态机：Closed、Open、Half-Open 及状态转换条件

熔断器（Circuit Breaker）是降级熔断作业的核心状态机。它通过三个有限状态——Closed（关闭）、Open（打开）、Half-Open（半开）——以及明确的转换条件，实现对下游依赖的自动保护与恢复。理解状态机是设计熔断策略的前提。

3.1 状态定义与行为对比

3.2 状态转换条件详解

状态转换由事件驱动，每个转换都有明确的触发条件和副作用。以下按转换路径逐一说明：

1. Closed → Open：当连续失败次数或滑动窗口内的错误率超过 failureThreshold 时触发。转换后立即启动 timeout 计时器，所有后续请求直接降级。
2. Open → Half-Open：当 timeout 计时器到期时自动触发。转换后允许少量探针请求通过，其余请求仍降级。
3. Half-Open → Closed：当探针请求全部成功（或成功率超过预设阈值）时触发。转换后重置失败计数，恢复正常流量。
4. Half-Open → Open：当任意探针请求失败或超时时触发。转换后重置 timeout 计时器，重新进入 Open 状态。

3.3 熔断器状态机流程图

下图展示了三个状态之间的完整转换路径，以及每个转换对应的触发条件。箭头上的标签即为转换事件。

3.4 状态转换的代码实现示例

以下是一个简化的熔断器状态机核心逻辑，使用 Java 伪代码展示状态转换判断：

public class CircuitBreaker {
    private State state = State.CLOSED;
    private int failureCount = 0;
    private final int failureThreshold = 5;
    private final long timeoutMs = 30_000;
    private long lastFailureTime = 0;

    public boolean allowRequest() {
        switch (state) {
            case CLOSED:
                return true;
            case OPEN:
                if (System.currentTimeMillis() - lastFailureTime > timeoutMs) {
                    state = State.HALF_OPEN;
                    return true; // 允许探针
                }
                return false;
            case HALF_OPEN:
                return true; // 探针请求
            default:
                return false;
        }
    }

    public void recordFailure() {
        failureCount++;
        lastFailureTime = System.currentTimeMillis();
        if (state == State.HALF_OPEN) {
            state = State.OPEN; // 探针失败，回到 Open
        } else if (failureCount >= failureThreshold) {
            state = State.OPEN; // 达到阈值，打开熔断器
        }
    }

    public void recordSuccess() {
        if (state == State.HALF_OPEN) {
            state = State.CLOSED; // 探针成功，关闭熔断器
            failureCount = 0;
        }
    }
}

3.5 状态转换的典型时序

以下表格展示一个完整的熔断-恢复周期中各状态下的请求处理行为：

若 T3 时刻探针失败，则状态回到 Open，并重新计时 30 秒。这种设计确保下游服务在恢复前不会承受大量请求冲击。