概念
状态模式是一种行为设计模式， 让你能在一个对象的内部状态变化时改变其行为。
在探讨状态模式的优雅之前，先来看看以下代码场景；
enum StateType
{
Red,
Green,
Yellow
};
void handle(int stateType)
{
while(1)
{
switch (stateType) {
case Green:
{
qDebug()<<QStringLiteral("绿灯通行90秒");
QThread::sleep(90);
stateType = Yellow;
}
break;
case Red:
{
qDebug()<<QStringLiteral("红灯禁行60秒");
QThread::sleep(60);
stateType = Green;
}
break;
case Yellow:
{
qDebug()<<QStringLiteral("黄灯等3秒");
QThread::sleep(3);
stateType = Red;
}
break;
default:
break;
}
}
}
输出：
“绿灯通行90秒”
“黄灯等3秒”
“红灯禁行60秒”
…
“绿灯通行90秒”
“黄灯等3秒”
“红灯禁行60秒”
handle()函数是一个基于 switch语句的状态机。模拟红绿灯，在每一个状态下，都会有不同的行为。假如需要增加新的状态类型时，我们又需要修改原来的代码，这违背了开闭原则。状态模式就是用来解决这种随着状态增加而出现多分支结构的问题，就像工厂模式消除了简单工厂模式的分支语句一样。
UML结构图
状态模式将基于switch语句的状态机转换为对象，将各种状态转换逻辑分布到State的子类之间。
这个结构可能看上去与策略模式相似， 但有一个关键性的不同——在状态模式中， 特定状态知道其他所有状态的存在， 且能触发从一个状态到另一个状态的转换； 策略则几乎完全不知道其他策略的存在。，策略模式是让用户指定更换策略的算法，而状态模式是状态在满足一定条件下的自动更换，用户无法指定状态，最多只能设置初始状态。
代码实现
将以上代码以状态模式的思想重构，将会变成以下写法
.h文件
#ifndef STATEPATTERN_H
#define STATEPATTERN_H
#include<iostream>
#include<QThread>
#include<QDebug>
using namespace std;
class Context;
class State
{
public:
State(){
}
virtual void handle(Context* context) = 0;
};
class Red : public State
{
public:
Red(){
}
void handle(Context* context) override;
};
class Green : public State
{
public:
Green(){
}
void handle(Context* context) override;
};
class Yellow : public State
{
public:
Yellow(){
}
void handle(Context* context) override;
};
class Context
{
public:
Context(State *state) {
m_state = state;}
void changeState(State *state){
if(m_state)
delete m_state;
m_state = state;}
void action();
private:
State *m_state;
};
#endif // STATEPATTERN_H
.cpp文件
void Red::handle(Context *context){
qDebug()<<QStringLiteral("红灯禁行60秒");
QThread::sleep(60);
context->changeState(new Green());
}
void Green::handle(Context *context){
qDebug()<<QStringLiteral("绿灯通行90秒");
QThread::sleep(90);
context->changeState(new Yellow());
}
void Yellow::handle(Context *context){
qDebug()<<QStringLiteral("黄灯等3秒");
QThread::sleep(3);
context->changeState(new Red());
}
void Context::action(){
if(m_state)
{
m_state->handle(this);
}
}
客户端
State* ptState = new Green();
Context* ptContext = new Context(ptState);
while(1)
{
ptContext->action();
}
delete ptState;
delete ptContext;
输出：
“绿灯通行90秒”
“黄灯等3秒”
“红灯禁行60秒”
…
“绿灯通行90秒”
“黄灯等3秒”
“红灯禁行60秒”
状态模式的使用场景
如果状态机只有很少的状态， 或者很少发生改变， 那么应用该模式可能会显得小题大作。
1.如果对象需要根据自身当前状态进行不同行为， 同时状态的数量非常多且与状态相关的代码会频繁变更的话， 可使用状态模式。
2.如果某个类需要根据成员变量的当前值改变自身行为， 从而需要使用大量的条件语句时， 可使用该模式。
参考文献：https://refactoringguru.cn/design-patterns/state