C# 設(shè)計(jì)模式系列教程-狀態(tài)模式

更新時(shí)間：2016年06月01日 09:33:10 作者：Wang Juqiang

狀態(tài)模式主要解決的是當(dāng)控制一個(gè)對(duì)象狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件表達(dá)式過(guò)于復(fù)雜時(shí)的情況。把狀態(tài)的判斷邏輯轉(zhuǎn)移到表示不同的一系列類當(dāng)中，可以把復(fù)雜的邏輯判斷簡(jiǎn)單化。

1. 概述

　　當(dāng)一個(gè)對(duì)象的內(nèi)在狀態(tài)改變時(shí)允許改變其行為，這個(gè)對(duì)象看起來(lái)像是改變了其類。

2. 解決的問(wèn)題

　　主要解決的是當(dāng)控制一個(gè)對(duì)象狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件表達(dá)式過(guò)于復(fù)雜時(shí)的情況。把狀態(tài)的判斷邏輯轉(zhuǎn)移到表示不同的一系列類當(dāng)中，可以把復(fù)雜的邏輯判斷簡(jiǎn)單化。

3. 模式中的角色

　　3.1 上下文環(huán)境（Context）：它定義了客戶程序需要的接口并維護(hù)一個(gè)具體狀態(tài)角色的實(shí)例，將與狀態(tài)相關(guān)的操作委托給當(dāng)前的Concrete State對(duì)象來(lái)處理。

　　3.2 抽象狀態(tài)（State）：定義一個(gè)接口以封裝使用上下文環(huán)境的的一個(gè)特定狀態(tài)相關(guān)的行為。

　　3.3 具體狀態(tài)（Concrete State）：實(shí)現(xiàn)抽象狀態(tài)定義的接口。

4. 模式解讀

　　4.1 狀態(tài)模式的類圖

　　4.2 狀態(tài)模式的代碼實(shí)現(xiàn)

 /// <summary>
 /// Context類，維護(hù)一個(gè)ConcreteState子類的實(shí)例，這個(gè)實(shí)例定義當(dāng)前的狀態(tài)。
 /// </summary>
 public class Context
 {
  private State state;
  /// <summary>
  /// 定義Context的初始狀態(tài)
  /// </summary>
  /// <param name="state"></param>
  public Context(State state)
  {
   this.state = state;
  }

  /// <summary>
  /// 可讀寫的狀態(tài)屬性，用于讀取和設(shè)置新狀態(tài)
  /// </summary>
  public State State
  {
   get { return state; }
   set { state = value; }
  }

  /// <summary>
  /// 對(duì)請(qǐng)求做處理，并設(shè)置下一個(gè)狀態(tài)
  /// </summary>
  public void Request()
  {
   state.Handle(this);
  }
 }

 /// <summary>
 /// 抽象狀態(tài)類，定義一個(gè)接口以封裝與Context的一個(gè)特定狀態(tài)相關(guān)的行為
 /// </summary>
 public abstract class State
 {
  public abstract void Handle(Context context);
 }

 /// <summary>
 /// 具體狀態(tài)類，每一個(gè)子類實(shí)現(xiàn)一個(gè)與Context的一個(gè)狀態(tài)相關(guān)的行為
 /// </summary>
 public class ConcreteStateA : State
 {
  /// <summary>
  /// 設(shè)置ConcreteStateA的下一個(gè)狀態(tài)是ConcreteStateB
  /// </summary>
  /// <param name="context"></param>
  public override void Handle(Context context)
  {
   Console.WriteLine("當(dāng)前狀態(tài)是 A.");
   context.State = new ConcreteStateB();
  }
 }

 public class ConcreteStateB : State
 {
  /// <summary>
  /// 設(shè)置ConcreteStateB的下一個(gè)狀態(tài)是ConcreteSateA
  /// </summary>
  /// <param name="context"></param>
  public override void Handle(Context context)
  {
   Console.WriteLine("當(dāng)前狀態(tài)是 B.");
   context.State = new ConcreteStateA();
  }
 }

　　4.3 客戶端調(diào)用

 class Program
 {
  static void Main(string[] args)
  {
   // 設(shè)置Context的初始狀態(tài)為ConcreteStateA
   Context context = new Context(new ConcreteStateA());

   // 不斷地進(jìn)行請(qǐng)求，同時(shí)更改狀態(tài)
   context.Request();
   context.Request();
   context.Request();
   context.Request();

   Console.Read();
  }
 }

　　運(yùn)行結(jié)果

5. 模式總結(jié)

　　5.1 優(yōu)點(diǎn)

　　　　5.1.1 狀態(tài)模式將與特定狀態(tài)相關(guān)的行為局部化，并且將不同狀態(tài)的行為分割開來(lái)。

　　　　5.1.2 所有狀態(tài)相關(guān)的代碼都存在于某個(gè)ConcereteState中，所以通過(guò)定義新的子類很容易地增加新的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換。

　　　　5.1.3 狀態(tài)模式通過(guò)把各種狀態(tài)轉(zhuǎn)移邏輯分不到State的子類之間，來(lái)減少相互間的依賴。

　　5.2 缺點(diǎn)

　　　　5.2.1 導(dǎo)致較多的ConcreteState子類

　　5.3 適用場(chǎng)景

　　　　5.3.1 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的行為取決于它的狀態(tài)，并且它必須在運(yùn)行時(shí)刻根據(jù)狀態(tài)改變它的行為時(shí)，就可以考慮使用狀態(tài)模式來(lái)。

　　　　5.3.2 一個(gè)操作中含有龐大的分支結(jié)構(gòu)，并且這些分支決定于對(duì)象的狀態(tài)。

6. 應(yīng)用舉例：電燈有兩個(gè)狀態(tài)，開（亮）與關(guān)（不亮），下面就用狀態(tài)模式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電燈的控制。

　　6.1 類圖

　　6.2 實(shí)現(xiàn)代碼

 /// <summary>
 /// 電燈類，對(duì)應(yīng)模式中的Context類
 /// </summary>
 public class Light
 {
  private LightState state;

  public Light(LightState state)
  {
   this.state = state;
  }

  /// <summary>
  /// 按下電燈開關(guān)
  /// </summary>
  public void PressSwich()
  {
   state.PressSwich(this);
  }

  public LightState State
  {
   get { return state; }
   set { state = value; }
  } 
 }

 /// <summary>
 /// 抽象的電燈狀態(tài)類，相當(dāng)于State類
 /// </summary>
 public abstract class LightState
 {
  public abstract void PressSwich(Light light);
 }

 /// <summary>
 /// 具體狀態(tài)類, 開
 /// </summary>
 public class On : LightState
 {
  /// <summary>
  /// 在開狀態(tài)下，按下開關(guān)則切換到關(guān)的狀態(tài)。
  /// </summary>
  /// <param name="light"></param>
  public override void PressSwich(Light light)
  {
   Console.WriteLine("Turn off the light.");

   light.State = new Off();
  }
 }

 /// <summary>
 /// 具體狀態(tài)類，關(guān)
 /// </summary>
 public class Off: LightState
 {
  /// <summary>
  /// 在關(guān)狀態(tài)下，按下開關(guān)則打開電燈。
  /// </summary>
  /// <param name="light"></param>
  public override void PressSwich(Light light)
  {
   Console.WriteLine("Turn on the light.");

   light.State = new On();
  }
 }

　　6.3 客戶端代碼


 class Program
 {
  static void Main(string[] args)
  {
   // 初始化電燈，原始狀態(tài)為關(guān)
   Light light = new Light(new Off());

   // 第一次按下開關(guān)，打開電燈
   light.PressSwich();
   // 第二次按下開關(guān)，關(guān)閉電燈
   light.PressSwich();

   Console.Read();
  }
 }

　　執(zhí)行結(jié)果