状态模式（State）定义：允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
UML类图：
状态模式适用于要转换很多业务状态的场景。比如，Head First举的糖果机例子，
糖果机有“没有投币”、“有投币”、“售出糖果”、“糖果售罄”四种状态，并且有四种动作：“投入硬币”、“返回硬币”、“转动曲柄”、“发放糖果”。四种动作与四种状态之间的关系比较复杂，但上图可以清晰地表达出这种关系。
如果按照面向过程的实现方法，要表达出这种关系，需要一大堆的if else分支（4*4=16个），更麻烦的是，如果有新的状态加入，要修改的地方太多，违背了开放-封闭原则。
而采用状态模式可以部分地解决这个问题。
状态模式将每个状态封装成一个类，四种动作便成了类的四个方法，不同的类对这些方法有不同的实现，实现了状态类之间的自动切换。看起来很有《失控》中，那只用去中心化思维制造的机器昆虫，没有大脑，只为每只脚设定了动作规则，就可以完美运行。
代码如下：
先是规定了四种动作的接口：
1 interface State
2 {
3 void InsertQuarter();
4 void EjectQuarter();
5 void TurnQuarter();
6 void Dispense();
7 }
自带逻辑的四种状态如下(五种状态，这里多了赢家状态，赢家状态会一次吐出两颗糖果)：
1 class NoQuarterState:State
2 {
3 GumballMachine gumballMachine;
4 public NoQuarterState(GumballMachine g)
5 {
6 gumballMachine = g;
7 }
8 public void InsertQuarter()
9 {
10 Console.WriteLine("You inserted a quarter");
11 gumballMachine.SetState(gumballMachine.GetHasQuarterState());
12 }
13
14 public void EjectQuarter()
15 {
16 Console.WriteLine("You haven‘t inserted a quarter");
17 }
18
19 public void TurnQuarter()
20 {
21 Console.WriteLine("You turned,but there‘s no quarter");
22 }
23
24 public void Dispense()
25 {
26 Console.WriteLine("You need to pay first");
27 }
28 }
29
30 //
31 class HasQuarterState : State
32 {
33 Random randomWinner = new Random(DateTime.Now.Millisecond);
34 GumballMachine gumballMachine;
35 public HasQuarterState(GumballMachine g)
36 {
37 gumballMachine = g;
38 }
39 public void InsertQuarter()
40 {
41 Console.WriteLine("You can‘t insert another quarter");
42 }
43
44 public void EjectQuarter()
45 {
46 Console.WriteLine("Quarter returned");
47 }
48
49 public void TurnQuarter()
50 {
51
52 Console.WriteLine("You turned");
53 int randomNum = randomWinner.Next();
54 if ((randomNum % 2 == 0) && (gumballMachine.GetCurrentCount() > 0))
55 {
56 gumballMachine.SetState(gumballMachine.GetWinnerState());
57 }
58 else
59 {
60 gumballMachine.SetState(gumballMachine.GetSoldState());
61 }
62
63 }
64
65 public void Dispense()
66 {
67 Console.WriteLine("No gumball dispensed");
68 }
69 }
70 //
71 class SoldState : State
72 {
73 GumballMachine gumballMachine;
74 public SoldState(GumballMachine g)
75 {
76 gumballMachine = g;
77 }
78 public void InsertQuarter()
79 {
80 Console.WriteLine("Please wait,we‘re already giving you a gumball");
81 }
82
83 public void EjectQuarter()
84 {
85 Console.WriteLine("Sorry, you already turned the crank");
86 }
87
88 public void TurnQuarter()
89 {
90 Console.WriteLine("Turning twice doesn‘t get you another gumball");
91 }
92
93 public void Dispense()
94 {
95 gumballMachine.ReleaseBall();
96 if (gumballMachine.GetCurrentCount() > 0)
97 {
98 gumballMachine.SetState(gumballMachine.GetNoQuarterState());
99 }
100 else
101 {
102 Console.WriteLine("Oops,out of gumballs");
103 gumballMachine.SetState(gumballMachine.GetSoldOutState());
104 }
105 }
106 }
107 //
108 class SoldOutState:State
109 {
110 GumballMachine gumballMachine;
111 public SoldOutState(GumballMachine g)
112 {
113 gumballMachine = g;
114 }
115 public void InsertQuarter()
116 {
117 Console.WriteLine("There is not gumballs");
118 }
119
120 public void EjectQuarter()
121 {
122 Console.WriteLine("You haven‘t inject a gumball");
123 }
124
125 public void TurnQuarter()
126 {
127 Console.WriteLine("Be quiet");
128 }
129
130 public void Dispense()
131 {
132 Console.WriteLine("No quarter anymore");
133 }
134 }
糖果机代码如下：
1 class GumballMachine
2 {
3 State soldOutState;
4 State noQuarterState;
5 State hasQuarterState;
6 State soldState;
7 State winnerState;
8 State state;
9 int count = 0;
10 public GumballMachine(int numberGumballs)
11 {
12 soldOutState = new SoldOutState(this);
13 noQuarterState = new NoQuarterState(this);
14 hasQuarterState = new HasQuarterState(this);
15 soldState = new SoldState(this);
16 winnerState = new WinnerState(this);
17 this.count = numberGumballs;
18 if (numberGumballs > 0)
19 {
20 state = noQuarterState;
21 }
22 else
23 {
24 state = soldOutState;
25 }
26 }
27
28 public void InsertQuarter()
29 {
30 state.InsertQuarter();
31 }
32 public void EjectQuarter()
33 {
34 state.EjectQuarter();
35 }
36 public void TurnCrank()
37 {
38 state.TurnQuarter();
39 state.Dispense();
40 }
41 public void SetState(State s)
42 {
43 state = s;
44 }
45 public void ReleaseBall()
46 {
47 Console.WriteLine("A gumball comes rolling out the slot");
48 if (count != 0) count--;
49 }
50
51 public State GetSoldOutState()
52 {
53 return soldOutState;
54 }
55 public State GetNoQuarterState()
56 {
57 return noQuarterState;
58 }
59 public State GetHasQuarterState()
60 {
61 return hasQuarterState;
62 }
63 public State GetSoldState()
64 {
65 return soldState;
66 }
67 public State GetWinnerState()
68 {
69 return winnerState;
70 }
71 public int GetCurrentCount()
72 {
73 return count;
74 }
75 }
这里状态的转换由State类内部控制，但有可由Context就是这儿的Main函数中直接控制，可根据具体需求决定采用哪种方式。
使用状态模式通常会导致设计中类的数目大量增加。但相比很多if else分支来说，还是可取的，而且这些类并不对外可见。
状态模式与策略模式的区别：
两者的类图相同，但区别在于意图不同。
状态模式允许Context随着状态的改变而改变行为，但策略模式则用行为或算法来配置Context类。状态模式的状态变化逻辑已经内化，但策略模式使用哪种算法，可由外部决定。
时间： 2024-10-10 05:37:02