C++设计模式笔记——状态模式

概述

状态模式是非常好理解的,没有深奥的时序关系,就是将对象各种状态下的行为分离开来,不再是简单的if…else或switch…case分支结构,而是每个状态对应一个类,每个类管理一个状态;在多种状态的情况下,让程序结构简明化,同时也易于扩展,从而简化了程序的维护和管理。

旧方式

在实际开发中,我们经常会遇到这种情况:一个对象被预设了很多状态,在每个状态下,都有不同的行为。在代码中我们经常是这样实现的。

代码如下:

typedef enum tagState
{
     StateA,
     StateB,
     StateC
}State;
 
void Action(State actionState)
{
     if (actionState == StateA)
     {
           cout<<"I am StateA."<<endl;  // DoSomething
     }
     else if (actionState == StateB)
     {
          cout<<"I am StateB."<<endl;   // DoSomething
     }
     else if (actionState == StateC)
     {         
          cout<<"I am StateC."<<endl;   // DoSomething
     }
     else
     {
          // DoSomething
     }
}
这种方式,在我们需要增加新的状态类型时,就得修改原来的代码,这对测试是很不利的;解决这种随着状态增加而增加分支的结构,就是状态模式。

状态模式

GOF的《设计模式》书中对状态模式是这样说的:允许一个对象在其内部状态改变时,改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。

状态模式的重点在于状态转换。很多时候,我们都是让对象包含一个状态属性,它对应一个具体状态,不同的状态下,用分支结构执行不同的功能;就像上面说的,在类中存在大量的分支语句,逐渐变得难以维护和理解。状态模式消除了分支语句,它将状态处理,分散到各个状态对应的子类中去,每个子类集中处理一种状态,这样就使得状态的处理和转换变得清晰明确。

状态模式实现

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Context;
 
class State      //是一个接口,用来规范状态的行为;
{
public:
     virtual void Handle(Context *pContext) = 0;
};
 

//ConcreteState 子类具体实现:每个子类实现一个状态的行为。
class ConcreteStateA : public State
{
public:
     virtual void Handle(Context *pContext)
     {
          cout<<"I am StateA."<<endl;  
     }
};
 
class ConcreteStateB : public State
{
public:
     virtual void Handle(Context *pContext)
     {
          cout<<"I am StateB."<<endl;
     }
};

class ConcreteStateC : public State
{
public:
     virtual void Handle(Context *pContext)
     {
          cout<<"I am StateC."<<endl;
     }
};

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class Context     //定义需求接口,维护一个State子类的实例,这个实例定义当前状态;
{
public:
     Context(State *pState) : m_pState(pState){}
 
     void Request()
     {
          if (m_pState)
          {
               m_pState->Handle(this);     //将自身作为参数,传递给状态对象,使得状态对象在需要时可以访问Context;
          }
     }
 
     void ChangeState(State *pState)    //转换状态
     {
          m_pState = pState;
     }
 
private:
     State *m_pState;
};


int main()
{
     State *pStateA = new ConcreteStateA();
     State *pStateB = new ConcreteStateB();
     State *pStateC = new ConcreteStateC();


     Context *pContext = new Context(pStateA);
     pContext->Request();
 
     pContext->ChangeState(pStateB);
     pContext->Request();

     pContext->ChangeState(pStateC);
     pContext->Request();
 
     delete pContext;
     delete pStateB;
     delete pStateA;
}

协作如下:

1.Context将与状态相关的业务代码委托给子类ConcreteState对象处理;
2.Context将自身作为一个参数,传递给处理该请求的状态对象。这使得状态对象在必要时可以访问Context;
3.Context是客户使用的主要接口。客户可用状态对象来配置一个Context,一旦一个Context配置完毕,它的客户不再需要直接与状态对象打交道;

State模式使用场合

1.一个对象的行为取决于它的状态,并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为;
2.一个操作中含有庞大的多分支的条件语句,且这些分支依赖于该对象的状态。这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常有多个操作包含这一相同的条件结构。State模式将每一个条件分支放入一个独立的类中。这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象,这一对象可以不依赖于其它对象而独立变化。

 
缺点

类的数量增多,结构变复杂。对于状态数量多的时候,才能合算。

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