C++設計模式—狀態模式

在實際開發中，我們經常會遇到這種情況；一個對象有多種狀態，在每一個狀態下，都會有不同的行為。那麼在代碼中我們經常是這樣實現的。

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
     }}

而這種就好比簡單工廠模式，當我們增加新的狀態類型時，我們又需要修改原來的代碼，這種對於測試是很不利的；由於簡單工廠的缺點那麼的明顯，後來的工廠模式就克服了這個缺點，我們就可以借鑒工程模式，來解決這種隨著狀態增加而出現的多分支結構，而這就是我今天要總結的狀態模式。

狀態模式

在GOF的《設計模式:可復用面向對象軟件的基礎》一書中對狀態模式是這樣說的：允許一個對象在其內部狀態改變時改變它的行為。對象看起來似乎修改了它的類。狀態模式的重點在於狀態轉換，很多時候，對於一個對象的狀態，我們都是讓這個對象包含一個狀態的屬性，這個狀態屬性記錄著對象的具體狀態，根據狀態的不同使用分支結構來執行不同的功能，就像上面的代碼那樣處理；就像上面說的，類中存在大量的結構類似的分支語句，變得難以維護和理解。狀態模式消除了分支語句，就像工廠模式消除了簡單工廠模式的分支語句一樣，將狀態處理分散到各個狀態子類中去，每個子類集中處理一種狀態，這樣就使得狀態的處理和轉換清晰明確。

UML類圖

Context：定義客戶端感興趣的接口，並且維護一個ConcreteState子類的實例，這個實例定義當前狀態；
State：定義一個接口以封裝與Context的一個特定狀態相關的行為；
ConcreteState subclasses：每一個子類實現一個與Context的一個狀態相關的行為。

它們之間的協作步驟如下：

1. Context將與狀態相關的請求委托給當前的ConcreteState對象處理；
2. Context可以將自身作為一個參數傳遞給處理該請求的狀態對象。這使得狀態對象在必要時可以訪問Context；
3. Context是客戶使用的主要接口。客戶可用狀態對象來配置一個Context，一旦一個Context配置完畢，它的客戶不再需要直接與狀態對象打交道；

使用場合

在以下兩種情況下均可使用State模式：

1. 一個對象的行為取決於它的狀態，並且它必須在運行時刻根據狀態改變它的行為；
2. 一個操作中含有龐大的多分支的條件語句，且這些分支依賴於該對象的狀態。這個狀態通常用一個或多個枚舉常量表示。通常有多個操作包含這一相同的條件結構。State模式將每一個條件分支放入一個獨立的類中。這使得你可以根據對象自身的情況將對象的狀態作為一個對象，這一對象可以不依賴於其它對象而獨立變化。

代碼實現

#include <iostream>using namespace std;class Context;class State{public:
     virtual void Handle(Context *pContext) = 0;};class ConcreteStateA : public State{public:
     virtual void Handle(Context *pContext)
     {
          cout<<"I am concretestateA."<<endl;
     }};class ConcreteStateB : public State{public:
     virtual void Handle(Context *pContext)
     {
          cout<<"I am concretestateB."<<endl;
     }};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(){
     State *pStateA = new ConcreteStateA();
     State *pStateB = new ConcreteStateB();
     Context *pContext = new Context(pStateA);
     pContext->Request();

     pContext->ChangeState(pStateB);
     pContext->Request();

     delete pContext;
     delete pStateB;
     delete pStateA;}

總結

狀態模式總的來說是非常好理解的；沒有多麼深奧的時序關系，就是簡單的將對象的狀態和對應狀態下的行為分離開來，不再是簡單的if…else或switch…case分支結構了，而是每一個狀態都對應一個類，一個類集中管理一個狀態；在多狀態的情況下，簡化了程序的維護和管理，讓程序結構簡明化，同時也易於擴展。