c++设计模式之状态模式

川长思鸟来 2023-06-29 10:53 13阅读 0赞

前言

在实际开发中，我们经常会遇到这种情况；一个对象有多种状态，在每一个状态下，都会有不同的行为。那么在代码中我们经常是这样实现的。

typedef enum tagState
    {
         state,
         state1,
         state2
    }State;
     
    void Action(State actionState)
    {
         if (actionState == state)
         {
              // DoSomething
         }
         else if (actionState == state1)
         {
              // DoSomething
         }
         else if (actionState == state2)
         {
              // DoSomething
         }
         else
         {
              // DoSomething
         }
    }

而这种就好比[简单工厂模式][Link 1]，当我们增加新的状态类型时，我们又需要修改原来的代码，这种对于测试是很不利的；由于简单工厂的缺点那么的明显，后来的工厂模式就克服了这个缺点，我们就可以借鉴工程模式，来解决这种随着状态增加而出现的多分支结构，而这就是我今天要总结的状态模式。

状态模式

在GOF的《设计模式:可复用面向对象软件的基础》一书中对状态模式是这样说的：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。状态模式的重点在于状态转换，很多时候，对于一个对象的状态，我们都是让这个对象包含一个状态的属性，这个状态属性记录着对象的具体状态，根据状态的不同使用分支结构来执行不同的功能，就像上面的代码那样处理；就像上面说的，类中存在大量的结构类似的分支语句，变得难以维护和理解。状态模式消除了分支语句，就像[工厂模式][Link 2]消除了简单工厂模式的分支语句一样，将状态处理分散到各个状态子类中去，每个子类集中处理一种状态，这样就使得状态的处理和转换清晰明确。

UML类图

![70][]

Context：定义客户端感兴趣的接口，并且维护一个ConcreteState子类的实例，这个实例定义当前状态；  
State：定义一个接口以封装与Context的一个特定状态相关的行为；  
ConcreteState subclasses：每一个子类实现一个与Context的一个状态相关的行为。

它们之间的协作步骤如下：

1.  1.  Context将与状态相关的请求委托给当前的ConcreteState对象处理；
    2.  Context可以将自身作为一个参数传递给处理该请求的状态对象。这使得状态对象在必要时可以访问Context；
    3.  Context是客户使用的主要接口。客户可用状态对象来配置一个Context，一旦一个Context配置完毕，它的客户不再需要直接与状态对象打交道；

使用场合

在以下两种情况下均可使用State模式：

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.  一个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它对象而独立变化。

代码实现：

#include<iostream>
    using namespace std;
    
    class Context;
    
    class State
    {
    public:
    	virtual void Handle(Context* pContext) = 0;
    };
    
    
    //状态A
    class ConcreteStateA :public State
    {
    public:
    	virtual void Handle(Context* pContext)
    	{
    		cout<<"I am concretestateA."<<endl;
    	}
    };
    
    //状态B
    class ConcreteStateB :public State
    {
    public:
    	virtual void Handle(Context* pContext)
    	{
    		cout<<"I am concretestateB"<<endl;
    	}
    };
    
    //上下文
    class Context
    {
    public:
    	Context(State* pState)
    	{
    		m_pState = pState;
    	}
    
    	void Request()
    	{
    		if (m_pState)
    		{
    			m_pState->Handle(this);
    		}
    	}
    
    	void ChangeState(State* pState)
    	{
    		m_pState = pState;
    	}
    
    private:
    	State* m_pState;
    };
    
    
    int main(int argc,char* argv)
    {
    	State* pStateA = new ConcreteStateA();
    	State* pStateB = new ConcreteStateB();
    	Context* pContext = new Context(pStateA);
    	pContext->Request();  //输出：I am concretestateA.
    
    	pContext->ChangeState(pStateB);
    	pContext->Request();  //输出： I am concretestateB.
    
    
    
    	delete pContext;
    	delete pStateB;
    	delete pStateA;
    
    }

总结

状态模式总的来说是非常好理解的；没有多么深奥的时序关系，就是简单的将对象的状态和对应状态下的行为分离开来，不再是简单的if…else或switch…case分支结构了，而是每一个状态都对应一个类，一个类集中管理一个状态；在多状态的情况下，简化了程序的维护和管理，让程序结构简明化，同时也易于扩展。

[Link 1]: https://blog.csdn.net/CoderAldrich/article/details/83114571
[Link 2]: https://www.cnblogs.com/ring1992/p/9592667.html
[70]: https://img-blog.csdn.net/20181022111359284?watermark/2/text/aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0NvZGVyQWxkcmljaA==/font/5a6L5L2T/fontsize/400/fill/I0JBQkFCMA==/dissolve/70