设计模式-状态模式

什么是状态模式

状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为。这个对象看上去就像是改变了它的类一样。

状态模式应用场景

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.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他对象而独立变化。

 

案例：

作为一辆车它的状态其实很简单，也就是运行、加速、减速、停车状态。在停车状态，我们可以控制它启动运行，切换至运行状态；在运行状态，自动驾驶根据行驶条件控制加速减速，切换至加速减速状态；到达目的地后，泊车切换到停车状态。

状态接口：

  /// <summary>
    /// 状态接口类
    /// </summary>
    public interface ICarState
    {
        /// <summary>
        /// 启动
        /// </summary>
        void Drive(Car car);

        /// <summary>
        /// 停车
        /// </summary>
        void Stop(Car car);

        /// <summary>
        /// 加速
        /// </summary>
        /// <param name="car"></param>
        void SpeedUp(Car car);

        /// <summary>
        /// 减速
        /// </summary>
        /// <param name="car"></param>
        void SpeedDown(Car car);
    }

 然后我们依次实现这四种状态。
运行状态下可以切换到其他三种状态。

/// <summary>
/// 运行状态
/// </summary>
public class RuningState : ICarState
{
    public void Drive(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆正在自动驾驶！");
    }

    public void Stop(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆已停止！");
        car.CurrentCarState = Car.StopState;
    }

    public void SpeedUp(Car car)
    {
        Console.WriteLine("路况良好，开始加速行驶！");
        car.CurrentCarState = Car.SpeedUpState;
    }

    public void SpeedDown(Car car)
    {
        Console.WriteLine("路况一般，开始加速行驶！");
        car.CurrentCarState = Car.SpeedDownState;
    }
}

停车状态下，只能切换到启动状态，不可加速减速。

/// <summary>
/// 停车状态
/// </summary>
public class StopState : ICarState
{
    public void Drive(Car car)
    {
        Console.WriteLine($"{car.Name}已启动，开始自动驾驶！");
        car.CurrentCarState = Car.RunState;
    }

    public void Stop(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆已停止！");
    }

    public void SpeedUp(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆已停止！");
    }

    public void SpeedDown(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆已停止！");
    }
}

/// <summary>
/// 加速状态
/// </summary>
public class SpeedUpState : ICarState
{
    public void Drive(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆正在自动驾驶！");
    }

    public void Stop(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆已停止！");
        car.CurrentCarState = Car.StopState;
    }

    public void SpeedUp(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆正在加速行驶！");
    }

    public void SpeedDown(Car car)
    {
        Console.WriteLine("路况一般，减速行驶！");
        car.CurrentCarState = Car.SpeedDownState;
    }
}

/// <summary>
/// 减速状态
/// </summary>
public class SpeedDownState : ICarState
{
    public void Drive(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆正在自动驾驶！");
    }

    public void Stop(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆已停止！");
        car.CurrentCarState = Car.StopState;
    }

    public void SpeedUp(Car car)
    {
        Console.WriteLine("路况良好，加速行驶！");
        car.CurrentCarState = Car.SpeedUpState;
    }

    public void SpeedDown(Car car)
    {
        Console.WriteLine("车辆正在减速行驶！");
    }
}

定义完状态，下面我们就来看看实际的车类。

public class Car
{
    public string Name { get; set; }

    public Car()
    {
        this.CurrentCarState = StopState;//初始状态为停车状态
    }

    internal static ICarState StopState = new StopState();
    internal static ICarState RunState = new RuningState();
    internal static ICarState SpeedDownState = new SpeedDownState();
    internal static ICarState SpeedUpState = new SpeedUpState();

    public ICarState CurrentCarState { get; set; }

    public void Run()
    {
        this.CurrentCarState.Drive(this);
    }

    public void Stop()
    {
        this.CurrentCarState.Stop(this);
    }

    public void SpeedUp()
    {
        this.CurrentCarState.SpeedUp(this);
    }
    public void SpeedDown()
    {
        this.CurrentCarState.SpeedDown(this);
    }
}

Car类也比较简单，主要是预先申明并实例化了几种状态并暴露设置当前状态的属性，以及提供了状态对应的行为方法，并委托给具体的状态去执行相应的动作。

下面就是简单的场景类了。

static void Main(string[] args)
{
    Car tesla = new Car() {Name = "特斯拉 Model S"};
    tesla.Run();
    tesla.SpeedUp();
    tesla.SpeedDown();
    tesla.Stop();

    Console.WriteLine();
}

总结：

状态模式隐藏了具体的状态变化，但行为还是由状态变化驱动的。
就状态模式而言，其实就仅仅三个角色：

• State——抽象状态角色：接口或抽象类，负责定义对象的所有状态对应的行为由具体状态去实现。这里对应的是我们定义的ICarState。
• ConcreteState——具体状态角色：处理当前状态的行为，决定是否可以过渡到其他状态。这里对应的是我们定义的RunState、StopState、SepeedUpState、SepeedDownState。
• Context——环境角色：定义行为，状态转换。这里对应的就是我们的Car类。

优缺点：

优点：结构清晰；符合OCP和SRP；封装性好。
缺点 ：在状态过多的情况下，会导致具体状态类的膨胀。

应用场景：

1. 行为随状态改变而改变。
2. 状态已确定，且状态不宜过多。
3. 重构if..else或switch..case的不二之选。