状态模式(State)

状态模式(State)

状态模式(State Pattern)是一种行为设计模式,它允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为,看起来好像改变了其类。状态模式主要解决的是当一个对象的行为取决于它的状态,并且这个状态会随时间而变化的问题。

状态模式的主要角色:

  1. 上下文(Context) :维护一个指向当前状态对象的引用,这个引用可以是状态接口或者抽象类的实例。
  2. 状态接口或抽象类(State) :定义一个接口或抽象类,声明了在不同状态下需要实现的方法。
  3. 具体状态类(Concrete State) :实现状态接口或继承抽象类,并且具体实现在特定状态下的行为。

状态模式的实现步骤:

  1. 定义状态接口或抽象类:声明一个方法,该方法将在不同状态下有不同的实现。
  2. 创建具体状态类:为每一个具体状态创建一个类,实现状态接口或继承抽象类,并提供具体的状态行为。
  3. 定义上下文类:持有一个状态对象的引用,并且可以接收一个状态对象,调用状态对象的方法。

使用场景:

  • 当一个对象的行为取决于它的状态,并且它的状态值在运行时会改变。
  • 当代码中包含大量与状态相关的条件语句。

优点:

  • 将所有与特定状态相关的行为局部化到一个类中,使得状态转换逻辑更加清晰。
  • 可以更容易地增加新的状态,因为不需要修改上下文类。
  • 封装了状态转换的逻辑,使得状态转换更加灵活。

缺点:

  • 增加设计复杂性,需要为每个状态创建一个类。
  • 状态模式可能会导致系统中状态类和状态转换代码的增多。

状态机(有限状态机)和状态模式的关系

如果需要开发一个真实的状态转移的程序, 那么可以用状态机来描述, 这个是业务层面的描述, 而由业务转交给开发之后, 开发可以有很多种实现方式, 其中状态模式来实现状态机一般来说是最优解.

状态模式的类图

状态模式的特性

  • 分而治之的思想, 每一种具体的状态都有相应的实现类,而实现类中可以定义具体如何去接受输入, 如何进行输出, 并且如何跳转到下一个状态, 那么就可以将复杂的逻辑进行拆分, 而每一个拆分也有相似或者相同的结构. 方便上层进行统一的调用.
  • 状态的管理有谁来进行? 状态模式中, 即可以将状态的管理交友Context角色来进行. 也可以交给每一个ConcreteState来进行管理, 但是交给ConcreteState来管理的缺点就是,每一个状态都需要知道其他的ConcreteState并且在状态发生变化的时候进行通知.
  • 状态管理可以使用状态迁移表来实现.
  • 状态管理的过程中, 需要注意, 不能让状态和具体的值之间发生冲突.
  • 状态模式是很容易添加新的状态的.

相关的设计模式

  • 单例模式(Singleton Pattern), 一般来说, 如果一个系统的某个状态在全局的定义只有一处, 那么可以尽量使用单例模式来定义这个状态的实例.
  • 享元模式(Flyweight), 有的时候, 如果多个状态中, 都连接到了某一个其他状态, 那么可以使用享元模式来进行ConcreteState的共享.
作者

Cyrusky

发布于

2024-08-19

更新于

2024-11-18

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