12状态模式

Posted 2020-12-11 study-hard-forever

状态模式：

状态模式（State），当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

状态模式主要解决的是当一个控制对象状态转换的条件表达式过于复杂时的情况。把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类当中，可以把复杂的判断逻辑简化。（面向对象设计其实就是希望做到代码的责任分解，方法很长是坏味道！如果一个方法很长，而且有很多判断分支，这就意味着它的责任过大了，无论任何状态，都需要通过它来改变，这实际上是很糟糕的。）

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。

使用场景： 1、行为随状态改变而改变的场景。 2、条件、分支语句的代替者。
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。

状态模式UML结构图：

策略模式 VS 状态模式:：

状态模式的类图与策略模式一模一样，区别在于它们的意图。策略模式会控制对象使用什么策略，而状态模式会自动改变状态，而且这种转换是"自动"，"无意识"的。

结构比较：
它们都有一个Context类，都是通过委托（组合）给一个具有多个派生类的多态基类实现Context的算法逻辑。
两者最大的差别就是State（状态）模式中派生类持有指向Context对象的引用，并通过这个引用调用Context中的方法，但在Strategy（策略）模式中就没有这种情况。

推荐文章：策略模式 VS 状态模式:https://www.runoob.com/w3cnote/state-vs-strategy.html

状态模式基本代码：

	class Context
    {
        private State state;

        public Context(State state)
        {
            this.state = state;
        }

        public State State
        {
            get
            {
                return state;
            }
            set
            {
                state = value;
                Console.WriteLine("当前状态:" + state.GetType().Name);
            }
        }

        public void Request()
        {
            state.Handle(this);
        }
    }

    abstract class State
    {
        public abstract void Handle(Context context);
    }

    class ConcreteStateA : State
    {
        public override void Handle(Context context)
        {
            context.State = new ConcreteStateB();
        }
    }

    class ConcreteStateB : State
    {
        public override void Handle(Context context)
        {
            context.State = new ConcreteStateA();
        }
    }

	class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            Context c = new Context(new ConcreteStateA());

            c.Request();
            c.Request();
            c.Request();
            c.Request();

            Console.Read();
        }
    }

例（工作状态）：

UML类图：

代码实现：

	//工作
    public class Work
    {
        private State current;
        public Work()
        {
            current = new ForenoonState();  //初始状态：上午工作状态
        }

        private double hour;
        public double Hour
        {
            get { return hour; }
            set { hour = value; }
        }

        private bool finish = false;
        public bool TaskFinished
        {
            get { return finish; }
            set { finish = value; }
        }


        public void SetState(State s)
        {
            current = s;
        }

        public void WriteProgram()
        {
            current.WriteProgram(this);
        }
    }
    
    
    //抽象状态
    public abstract class State
    {
        public abstract void WriteProgram(Work w);
    }

    //上午工作状态
    public class ForenoonState : State
    {
        public override void WriteProgram(Work w)
        {
            if (w.Hour < 12)
            {
                Console.WriteLine("当前时间：{0}点 上午工作，精神百倍", w.Hour);
            }
            else
            {
                w.SetState(new NoonState());
                w.WriteProgram();
            }
        }
    }

    //中午工作状态
    public class NoonState : State
    {
        public override void WriteProgram(Work w)
        {
            if (w.Hour < 13)
            {
                Console.WriteLine("当前时间：{0}点 饿了，午饭；犯困，午休。", w.Hour);
            }
            else
            {
                w.SetState(new AfternoonState());
                w.WriteProgram();
            }
        }
    }

    //下午工作状态
    public class AfternoonState : State
    {
        public override void WriteProgram(Work w)
        {
            if (w.Hour < 17)
            {
                Console.WriteLine("当前时间：{0}点 下午状态还不错，继续努力", w.Hour);
            }
            else
            {
                w.SetState(new EveningState());
                w.WriteProgram();
            }
        }
    }

    //晚间工作状态
    public class EveningState : State
    {
        public override void WriteProgram(Work w)
        {
            if (w.TaskFinished)
            {
                w.SetState(new RestState());
                w.WriteProgram();
            }
            else
            {
                if (w.Hour < 21)
                {
                    Console.WriteLine("当前时间：{0}点 加班哦，疲累之极", w.Hour);
                }
                else
                {
                    w.SetState(new SleepingState());
                    w.WriteProgram();
                }
            }
        }
    }

    //睡眠状态
    public class SleepingState : State
    {
        public override void WriteProgram(Work w)
        {
            Console.WriteLine("当前时间：{0}点 不行了，睡着了。", w.Hour);
        }
    }

    //下班休息状态
    public class RestState : State
    {
        public override void WriteProgram(Work w)
        {
            Console.WriteLine("当前时间：{0}点 下班回家了", w.Hour);
        }
    }
    
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            //紧急项目
            Work emergencyProjects = new Work();
            emergencyProjects.Hour = 9;
            emergencyProjects.WriteProgram();
            emergencyProjects.Hour = 10;
            emergencyProjects.WriteProgram();
            emergencyProjects.Hour = 12;
            emergencyProjects.WriteProgram();
            emergencyProjects.Hour = 13;
            emergencyProjects.WriteProgram();
            emergencyProjects.Hour = 14;
            emergencyProjects.WriteProgram();
            emergencyProjects.Hour = 17;

            //emergencyProjects.WorkFinished = true;
            emergencyProjects.TaskFinished = false;

            emergencyProjects.WriteProgram();
            emergencyProjects.Hour = 19;
            emergencyProjects.WriteProgram();
            emergencyProjects.Hour = 22;
            emergencyProjects.WriteProgram();


            Console.Read();
        }
    }