设计模式20 - 状态模式

作者：billy
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状态模式

在状态模式（State Pattern）中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为型模式。
在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。

使用场景

• 行为随状态改变而改变的场景。
• 条件、分支语句的代替者。

优缺点

• 优点：
  1、封装了转换规则。
  2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。
  3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
  4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。
  5、可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

• 缺点：
  1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
  2、状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
  3、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代码，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修改对应类的源代码。

注意事项

在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。

UML结构图

代码实现

context.h
创建类Context，用来获取状态、改变状态
*注：这里用了类声明的方式，是为了解决头文件互相包含的问题

class State;

class Context
{
public:
    Context() { state = nullptr; }

    void setState(State *state) { this->state = state; }

    State * getState() { return this->state; }

private:
    State *state;
};

interface.h
创建抽象类 - 状态；创建实体类 - 开始状态、停止状态

#include "context.h"
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

class State	//基类-状态
{
public:
    State() {}
    virtual ~State() {}

    virtual void doAction(Context *context) = 0;
    virtual string getString() = 0;
};

class StartState: public State	//子类-开始状态
{
public:
    void doAction(Context *context) {
        cout << "Player is in start state" << endl;
        context->setState(this);
    }

    string getString() { return "Start State"; }
};

class StopState: public State	//子类-停止状态
{
public:
    void doAction(Context *context) {
        cout << "Player is in stop state" << endl;
        context->setState(this);
    }

    string getString() { return "Stop State"; }
};

main.cpp
实例应用 - 使用 Context 来查看当状态 State 改变时的行为变化

#include "interface.h"

int main()
{
    Context *context = new Context();

    State *startState = new StartState();
    startState->doAction(context);
    cout << context->getState()->getString() << endl;

    State *stopState = new StopState();
    stopState->doAction(context);
    cout << context->getState()->getString() << endl;

    return 0;
}

运行结果：
Player is in start state
Start State
Player is in stop state
Stop State