设计模式-行为型-状态模式
- 2019 年 10 月 5 日
- 筆記
状态模式（State）：
在软件开发过程中，应用程序可能会根据不同的情况作出不同的处理。最直接的解决方案是将这些所有可能发生的情况全都考虑到，然后使用if else语句来做状态判断来进行不同情况的处理。但对复杂状态的判断就显得”力不从心了”，随着增加新的状态或者修改一个状体if else(或switch case)语句的增多或者修改）可能会引起很大的修改，违反OCP原则。状态模式就是在当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂时，把相关”判断逻辑”提取出来，放到一系列的状态类当中，这样可以把原来复杂的逻辑判断简单化。
状态模式的角色：
1）环境类（Context）：也称为上下文，它定义了客户感兴趣的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
2）抽象状态类（AbstractState）：定义一个接口以封装与Context的一个特定状态相关的行为。
3)具体状态类（ConcreteState）：实现抽象状态所对应的行为。
状态模式的代码实现：
1 internal class Program 2 { 3 private static void Main(string[] args) 4 { 5 // Setup context in a state 6 Context c = new Context(new ConcreteStateA()); 7 8 // Issue requests, which toggles state 9 c.Request(); 10 c.Request(); 11 } 12 } 13 14 public abstract class AbstractState 15 { 16 public abstract void Handler(Context context); 17 } 18 19 public class Context 20 { 21 private AbstractState state; 22 23 public Context(AbstractState state) 24 { 25 this.state = state; 26 } 27 28 public AbstractState State 29 { 30 get 31 { 32 return state; 33 } 34 set 35 { 36 state = value; 37 Console.WriteLine("State: " + state.GetType().Name); 38 } 39 } 40 41 public void Request() 42 { 43 state.Handler(this); 44 } 45 } 46 47 public class ConcreteStateA : AbstractState 48 { 49 public override void Handler(Context context) 50 { 51 context.State = new ConcreteStateB(); 52 } 53 } 54 55 public class ConcreteStateB : AbstractState 56 { 57 public override void Handler(Context context) 58 { 59 context.State = new ConcreteStateC(); 60 } 61 } 62 63 public class ConcreteStateC : AbstractState 64 { 65 public override void Handler(Context context) 66 { 67 context.State = new ConcreteStateA(); 68 } 69 }
实例：（以电灯开关为例）
1 internal class Program 2 { 3 private static void Main(string[] args) 4 { 5 Light light = new Light(new LightOff()); 6 light.PressSwich(); 7 light.PressSwich(); 8 } 9 } 10 11 /// <summary> 12 /// 抽象电灯状态类 13 /// </summary> 14 public abstract class LightState 15 { 16 public abstract void PressSwich(Light light); 17 } 18 19 public class Light 20 { 21 private LightState state; 22 23 public Light(LightState state) 24 { 25 this.state = state; 26 } 27 28 public LightState State 29 { 30 get { return state; } 31 set { state = value; } 32 } 33 34 public void PressSwich() 35 { 36 state.PressSwich(this); 37 } 38 } 39 40 /// <summary> 41 /// 电灯打开状态 42 /// </summary> 43 public class LightOn : LightState 44 { 45 public override void PressSwich(Light light) 46 { 47 Console.WriteLine("Turn off the light."); 48 light.State = new LightOff(); 49 } 50 } 51 52 /// <summary> 53 /// 电灯关闭状态 54 /// </summary> 55 public class LightOff : LightState 56 { 57 public override void PressSwich(Light light) 58 { 59 Console.WriteLine("Turn on the light."); 60 light.State = new LightOn(); 61 } 62 }
状态模式的优缺点：
优点：
1）状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足“单一职责原则”。
2）减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且减少对象间的相互依赖。
3）有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。
缺点：
1）状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。
2）状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。
状态模式的应用场景：
1）当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为。
2）一个操作中含有庞大的分支结构，并且这些分支决定于对象的状态。
状态模式与策略模式的区别：
从UML图上我们会发现这两种设计模式几乎一摸一样，都是利用多态把一些操作分配到一组相关的简单的类中。然而在显示世界中，策略模式和状态模式是两种完全不同的思想。对状态进行建模时，状态迁移是一个核心问题；但策略模式与迁移毫无关系，策略模式允许一个客户选择或提供一种策略。
状态模式与责任链模式的区别：
职责链模式和状态模式都可以解决if分支过多的问题，从定义来看，状态模式是一个对象内在状态发生改变（一个对象，相对稳定，处理完一个对象下一个对象一般已确定），而职责链模式是多个对象之间的改变（多个对象之间的话，就会出现某个对象不存在的问题，且该模式由客户端指定，不稳定），这也说明了这两个模式处理的情况不同。
