行为型模式 - 状态模式State

news2024/11/15 13:41:24

状态模式的定义与特点

状态（State）模式的定义：对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。

状态模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下。

结构清晰，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”。
将状态转换显示化，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。
状态类职责明确，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。

状态模式的主要缺点如下。

状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。
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。
状态模式对开闭原则的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需要修改对应类的源码。

状态模式的结构与实现

状态模式把受环境改变的对象行为包装在不同的状态对象里，其意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。现在我们来分析其基本结构和实现方法。

1. 状态模式的结构

状态模式包含以下主要角色。

环境类（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户端需要的接口，内部维护一个当前状态，并负责具体状态的切换。
抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为，可以有一个或多个行为。
具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为，并且在需要的情况下进行状态切换。

其结构图如图 1 所示。

using DesignPattern.StatePattern;
using System;

namespace DesignPattern
{
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            StateHelper();
        }

        #region Pattern - State
        static void StateHelper()
        {
            StateModelA stateA = new StateModelA();
            StateModelB stateB = new StateModelB();
            StateController controller = new StateController(stateA);
            controller.Enter();
            controller.Change(stateB);
            controller.Exit();

            Console.ReadLine();
        }
        #endregion
    }
}

//======================================================================================

namespace DesignPattern.StatePattern
{
    public abstract class StateModel
    {
        public abstract void Enter();
        public abstract void Exit();
    }

    public class StateModelA : StateModel
    {
        public override void Enter()
        {
            Console.WriteLine("进入 A 状态.");
        }

        public override void Exit()
        {
            Console.WriteLine("离开 A 状态.");
        }
    }

    public class StateModelB : StateModel
    {
        public override void Enter()
        {
            Console.WriteLine("进入 B 状态.");
        }

        public override void Exit()
        {
            Console.WriteLine("离开 B 状态.");
        }
    }

    public class StateController
    {
        private StateModel state;

        public StateController(StateModel state)
        {
            this.state = state;
        }

        public void Enter()
        {
            state.Enter();
        }

        public void Change(StateModel state)
        {
            this.state.Exit();
            this.state = state;
            this.state.Enter();
        }

        public void Exit()
        {
            state.Exit();
        }
    }
}