“狀態變化”模式

在組件構建程序中，某些物件的狀態經常面臨變化，如何對這些變化進行有效的管理？同時又維持高層模塊的穩定？“狀態變化”模式應運而生，
典型模式 ：State、 Memento

State 狀態模式

在實際開發中，經常會遇到，一個物件有多種狀態，在每一個狀態下，都有不同的行為，如下：

 1 typedef enum tagState
 2 {
 3      state0,
 4      state1,
 5      state2
 6 }State;
 7 
 8 //根據不同的state執行不同的DoSomrthing，就實際上相當于不同的Handle
 9 void Handle(State state)
10 {
11      if (state == state0){
12           // DoSomethingA
13      } else if (state == state1){
14           // DoSomethingB
15      } else if (state == state2){
16           // DoSomethingC
17      }else {
18           // DoSomethingD
19      }
20 }
21 
22 //等效于根據不同的state呼叫不同的Handle
23 void Handle(state0) { //Do somethingA }
24 void Handle(state1) { //Do somethingB }
25 void Handle(state2) { //Do somethingC }
26 void Handle(other) {  //Do somethingD }

每當新增狀態時，就需要添加if-else分支，修改原來的代碼，違反“開閉原則”，而且大量的分支結構，使得代碼難以理解與維護，

動機

• 在軟體構建程序中，某些物件的狀態如果改變，其行為也會隨之而發生變化，比如檔案處于只讀狀態，其支持的行為和讀寫狀態支持的行為就可能完全不同，
• 如何在運行時根據物件的狀態來透明地更改物件的行為？而不會為物件操作和狀態轉換之間引入緊耦合？

定義

允許一個物件在其內部狀態改變時改變它的行為，從而使物件看起來似乎修改了其行為，　　——《設計模式》GOF

有了狀態模式之后，可以解決隨著狀態增加而出現的多分支結構，將狀態處理分散到各個狀態子類中去，每個子類處理一種狀態，因而使得狀態的處理和轉換變得清晰明確，

結構

Context：定義客戶端感興趣的介面，并且維護一個ConcreteState子類的實體，這個實體定義當前狀態；
State：定義一個介面以封裝與Context的一個特定狀態相關的行為；
ConcreteState A/B：每一個子類實作一個與Context的一個狀態相關的行為，

它們之間的協作步驟：

1. Context將與狀態相關的請求委托給當前的ConcreteState物件處理；
2. Context可以將自身作為一個引數傳遞給處理該請求的狀態物件，這使得狀態物件可以在必要時訪問Context；
3. Context是客戶使用的主要介面，客戶可用狀態物件來配置一個Context，一旦一個Context配置完畢，它的客戶不再需要直接與狀態物件打交道，

代碼實作：

 1 #include <iostream>
 2 using namespace std;
 3 
 4 class Context;
 5 
 6 //狀態基類，為不同的狀態規范統一的介面，當然可以有Handle1，Handle2...
 7 class State {
 8    public:
 9     virtual void Handle(Context* pContext) = 0;
10 };
11 
12 //如最開始的實體代碼，將if-else拆散為不同狀態下的Handle處理函式
13 class ConcreteStateA : public State {
14    public:
15     virtual void Handle(Context* pContext) { cout << "I am concreteStateA\n"; }
16 };
17 
18 class ConcreteStateB : public State {
19    public:
20     virtual void Handle(Context* pContext) { cout << "I am concreteStateB\n"; }
21 };
22 
23 //客戶使用的主要介面，用狀態物件來配置一個Context
24 class Context {
25    public:
26     Context(State* pState) : m_pState(pState) {}
27 
28     //根據多型的特性會實際呼叫到指定狀態的處理函式
29     void Request() {
30         if (m_pState) {
31             m_pState->Handle(this);
32         }
33     }
34 
35     void ChangState(State* pState) { m_pState = pState; }
36 
37    private:
38     State* m_pState;
39 };
40 
41 int main() {
42     State* pStateA = new ConcreteStateA();
43     State* pStateB = new ConcreteStateB();
44     Context* pContext = new Context(pStateA);
45     pContext->Request();
46     pContext->ChangState(pStateB);
47     pContext->Request();
48 
49     delete pContext;
50     delete pStateB;
51     delete pStateA;
52 
53     return 0;
54 }

總結

狀態模式是利用多型的動態系結特性消除了if-else的分支結構，將物件的狀態與對應狀態下的行為分離開來，每一個狀態對應一個類，一個類集中管理一個狀態，在多狀態的情況下，簡化程式的結構，易于擴展，
參考：

C++設計模式——狀態模式

標籤：設計模式

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