C# 設(shè)計(jì)模式系列教程-狀態(tài)模式
1. 概述
當(dāng)一個(gè)對(duì)象的內(nèi)在狀態(tài)改變時(shí)允許改變其行為,這個(gè)對(duì)象看起來像是改變了其類。
2. 解決的問題
主要解決的是當(dāng)控制一個(gè)對(duì)象狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件表達(dá)式過于復(fù)雜時(shí)的情況。把狀態(tài)的判斷邏輯轉(zhuǎn)移到表示不同的一系列類當(dāng)中,可以把復(fù)雜的邏輯判斷簡(jiǎn)單化。
3. 模式中的角色
3.1 上下文環(huán)境(Context):它定義了客戶程序需要的接口并維護(hù)一個(gè)具體狀態(tài)角色的實(shí)例,將與狀態(tài)相關(guān)的操作委托給當(dāng)前的Concrete State對(duì)象來處理。
3.2 抽象狀態(tài)(State):定義一個(gè)接口以封裝使用上下文環(huán)境的的一個(gè)特定狀態(tài)相關(guān)的行為。
3.3 具體狀態(tài)(Concrete State):實(shí)現(xiàn)抽象狀態(tài)定義的接口。
4. 模式解讀
4.1 狀態(tài)模式的類圖

4.2 狀態(tài)模式的代碼實(shí)現(xiàn)
/// <summary>
/// Context類,維護(hù)一個(gè)ConcreteState子類的實(shí)例,這個(gè)實(shí)例定義當(dāng)前的狀態(tài)。
/// </summary>
public class Context
{
private State state;
/// <summary>
/// 定義Context的初始狀態(tài)
/// </summary>
/// <param name="state"></param>
public Context(State state)
{
this.state = state;
}
/// <summary>
/// 可讀寫的狀態(tài)屬性,用于讀取和設(shè)置新狀態(tài)
/// </summary>
public State State
{
get { return state; }
set { state = value; }
}
/// <summary>
/// 對(duì)請(qǐng)求做處理,并設(shè)置下一個(gè)狀態(tài)
/// </summary>
public void Request()
{
state.Handle(this);
}
}
/// <summary>
/// 抽象狀態(tài)類,定義一個(gè)接口以封裝與Context的一個(gè)特定狀態(tài)相關(guān)的行為
/// </summary>
public abstract class State
{
public abstract void Handle(Context context);
}
/// <summary>
/// 具體狀態(tài)類,每一個(gè)子類實(shí)現(xiàn)一個(gè)與Context的一個(gè)狀態(tài)相關(guān)的行為
/// </summary>
public class ConcreteStateA : State
{
/// <summary>
/// 設(shè)置ConcreteStateA的下一個(gè)狀態(tài)是ConcreteStateB
/// </summary>
/// <param name="context"></param>
public override void Handle(Context context)
{
Console.WriteLine("當(dāng)前狀態(tài)是 A.");
context.State = new ConcreteStateB();
}
}
public class ConcreteStateB : State
{
/// <summary>
/// 設(shè)置ConcreteStateB的下一個(gè)狀態(tài)是ConcreteSateA
/// </summary>
/// <param name="context"></param>
public override void Handle(Context context)
{
Console.WriteLine("當(dāng)前狀態(tài)是 B.");
context.State = new ConcreteStateA();
}
}
4.3 客戶端調(diào)用
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 設(shè)置Context的初始狀態(tài)為ConcreteStateA
Context context = new Context(new ConcreteStateA());
// 不斷地進(jìn)行請(qǐng)求,同時(shí)更改狀態(tài)
context.Request();
context.Request();
context.Request();
context.Request();
Console.Read();
}
}
運(yùn)行結(jié)果

5. 模式總結(jié)
5.1 優(yōu)點(diǎn)
5.1.1 狀態(tài)模式將與特定狀態(tài)相關(guān)的行為局部化,并且將不同狀態(tài)的行為分割開來。
5.1.2 所有狀態(tài)相關(guān)的代碼都存在于某個(gè)ConcereteState中,所以通過定義新的子類很容易地增加新的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換。
5.1.3 狀態(tài)模式通過把各種狀態(tài)轉(zhuǎn)移邏輯分不到State的子類之間,來減少相互間的依賴。
5.2 缺點(diǎn)
5.2.1 導(dǎo)致較多的ConcreteState子類
5.3 適用場(chǎng)景
5.3.1 當(dāng)一個(gè)對(duì)象的行為取決于它的狀態(tài),并且它必須在運(yùn)行時(shí)刻根據(jù)狀態(tài)改變它的行為時(shí),就可以考慮使用狀態(tài)模式來。
5.3.2 一個(gè)操作中含有龐大的分支結(jié)構(gòu),并且這些分支決定于對(duì)象的狀態(tài)。
6. 應(yīng)用舉例:電燈有兩個(gè)狀態(tài),開(亮)與關(guān)(不亮),下面就用狀態(tài)模式來實(shí)現(xiàn)對(duì)電燈的控制。
6.1 類圖

6.2 實(shí)現(xiàn)代碼
/// <summary>
/// 電燈類,對(duì)應(yīng)模式中的Context類
/// </summary>
public class Light
{
private LightState state;
public Light(LightState state)
{
this.state = state;
}
/// <summary>
/// 按下電燈開關(guān)
/// </summary>
public void PressSwich()
{
state.PressSwich(this);
}
public LightState State
{
get { return state; }
set { state = value; }
}
}
/// <summary>
/// 抽象的電燈狀態(tài)類,相當(dāng)于State類
/// </summary>
public abstract class LightState
{
public abstract void PressSwich(Light light);
}
/// <summary>
/// 具體狀態(tài)類, 開
/// </summary>
public class On : LightState
{
/// <summary>
/// 在開狀態(tài)下,按下開關(guān)則切換到關(guān)的狀態(tài)。
/// </summary>
/// <param name="light"></param>
public override void PressSwich(Light light)
{
Console.WriteLine("Turn off the light.");
light.State = new Off();
}
}
/// <summary>
/// 具體狀態(tài)類,關(guān)
/// </summary>
public class Off: LightState
{
/// <summary>
/// 在關(guān)狀態(tài)下,按下開關(guān)則打開電燈。
/// </summary>
/// <param name="light"></param>
public override void PressSwich(Light light)
{
Console.WriteLine("Turn on the light.");
light.State = new On();
}
}
6.3 客戶端代碼
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
// 初始化電燈,原始狀態(tài)為關(guān)
Light light = new Light(new Off());
// 第一次按下開關(guān),打開電燈
light.PressSwich();
// 第二次按下開關(guān),關(guān)閉電燈
light.PressSwich();
Console.Read();
}
}
執(zhí)行結(jié)果

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