最近學習了設計模式的State模式，因為曾碰到過HTML的解析問題，正好需要使用狀態機來分析，所以就嘗試了使用State模式來寫HTML的解析過程，雖然這有點殺雞用牛刀的味道，但對設計模式的理解也有不少的收獲，在此和大家分享一下。
一、HTML解析分析
HTML解析基本上是要對每個字符進行判斷，字符內容大概可以分以下幾類:
： <
： >
： /
： =
： 字母
： 數字
： 下劃線
： 漢字
另外還有用於注釋的<!--、-->，這裡暫不處理。
對於HTML的解析可以用狀態圖來分析如下：
圖1）
從上圖可以看出，HTML的狀態基本上是處理標簽名、標簽值和標簽屬性這三大類狀態，如果再細分的話，標簽名還可以再分為左標簽名和右標簽名，屬性還可以再分為屬性名和屬性值，當然還有一些情況，如注釋和一些錯誤的數據，這些細節就暫不考慮。
如果這裡單單用一個switch的分支處理的話，代碼就會很復雜，起碼要用兩層switch，第一層用於判斷當前讀取的字符，第二層需要判斷當前的狀態。偽代碼如下：
- do {
- char ch = *itChar;
- switch(ch)
- {
- case '<':
- switch(State)
- {
- case 開始狀態:
- 開始處理…
- 切換到左標簽狀態
- break;
- case 標簽值狀態:
- 標簽值狀態處理…
- break;
- }
- break;
- case '>':
- switch(State)
- {
- case 左標簽名狀態:
- 左標簽名狀態處理…
- 切換到標簽名狀態
- break;
- case 右標簽名狀態:
- 右標簽名狀態處理…
- break;
- }
- break;
- …
- }
- } while(字符串讀取未結束)
第二層的每個分支都可以寫成一個函數，如果有狀態增加的話，那麼就要增加case的分支處理。
是否有更好的方法可以不用switch語句呢？當然你會說，可以使用循環處理，照個思路的話，那就要為循環處理建立一張映射表，用於進行狀態的切換。如果不用映射表呢，有什麼好的辦法麼。
二、state模式
設計模式中的State模式就可以很好的解決這個問題，當然這裡面就要用到很多的類。我們先看下面的關系圖
圖2）
首先解釋下上圖，這裡起碼要建立三個類，Context、State、和ConcreteStateX：
Context是負責執行狀態處理的，它包含了一個State*的基類指針，當每次進行狀態處理時，就調用Request，而在Request中會通過State*這個基類指針調用ConcreteStateA或ConcreteStateB對象的Handle()。我們可以把一種狀態寫成一個ConcreteStateX對象，然後把處理放在Handle裡面，這樣只要循環調用Request()就可以完成所有狀態處理。這時，你也許就要問了，狀態和狀態直接的切換如何實現呢？關鍵就在這裡，因為在Context裡有個State*，我們只需要更改State*所指的對象就可以了。那麼什麼時候更改這個指針呢，我們可以把這個處理放在Handle裡面，當我們需要切換狀態時，調用State中的ChangeState(…, state : State *)方法，通過參數將State對象傳入參見代碼），然後更改Context中的State*指針，這裡需要注意的是，在Context裡面需要將State聲明為firend，這樣做的好處就是可以直接訪問Context中的私有字段，而將其他的類拒之門外。我們在Context裡面還加了個方法ChangeState，當然也可以直接賦值，不調用這個方法，但這樣寫有個好處，我們待會再講。
講到這裡，你也許會問了，一個狀態就要用一個類，那麼狀態多了就要創建很多個類對象，這麼多個類對象如何管理呢，一個比較簡單的方法就是將每個狀態類用單例實現，這樣就不需要關心對象的創建和釋放。還有一種方法是使用工廠模式，將這些類集中創建，集中釋放。但是你是否考慮到釋放的環節呢，在什麼地方釋放是最合適的。對了，就在我們剛才提到的ChangeState中，當我們重新賦值state時，就可以把前面的一個State對象給delete掉，如果是單例，就調用Release()方法，這樣對需要使用大量內存的狀態對象時是很有好處的。
如果你明白以上的內容，那麼下面的代碼你就很容易能看明白了：
//state.h
#ifndef _STATE_H_
#define _STATE_H_
class Context; //前置聲明
class State
{
public:
State();
virtual ~State();
virtual void Handle(Context* ) = 0;
protected:
bool ChangeState(Context* con,State* st);
};
class ConcreteStateA:public State
{
public:
ConcreteStateA() {};
virtual ~ConcreteStateA() {};
virtual void Handle(Context* );
};
class ConcreteStateB:public State
{
public:
ConcreteStateB() {};
virtual ~ConcreteStateB() {};
virtual void Handle(Context* );
};
#endif //~_STATE_H_
//state.cpp
#include "Context.h"
#include <iostream>
using namespace std;
void State::Handle(Context* con)
{
cout<<"State::.."<<endl;
}
bool State::ChangeState(Context* con,State* st)
{
con->ChangeState(st);
return true;
}
void ConcreteStateA::Handle(Context* con)
{
cout<<"ConcreteStateA::OperationInterface......"<<endl;
this->ChangeState(con,new ConcreteStateB());
}
void ConcreteStateB::Handle(Context* con)
{
cout<<"ConcreteStateB::OperationInterface......"<<endl;
this->ChangeState(con,new ConcreteStateA());
}
//context.h
#ifndef _CONTEXT_H_
#define _CONTEXT_H_
class State;
class Context
{
public:
Context();
Context(State* state);
~Context();
void Request();
protected:
private:
friend class State; //表明在State類中可以訪問Context類的private字段
bool ChangeState(State* state);
private:
State* _state;
};
#endif //~_CONTEXT_H_
//context.cpp
#include "stdafx.h"
#include "Context.h"
#include "State.h"
Context::Context()
{
}
Context::Context(State* state)
{
this->_state = state;
}
Context::~Context()
{
delete _state;
}
void Context::Request()
{
_state->Handle(this);
}
bool Context::ChangeState(State* state)
{
if (_state) delete _state;
_state = state;
return true;
}
//測試代碼
int StateTest()
{
State* st = new ConcreteStateA();
Context* con = new Context(st);
con->Request();
con->Request();
con->Request();
if (con != NULL)
delete con;
if (st != NULL)
st = NULL;
return 0;
}
故事講到這裡，還沒有結束呢，從圖1）我們可以看到，每個狀態常會帶個Entry處理和Exit處理，在進入狀態和離開狀態時，我們經常會需要進行一些處理，因為每個狀態會有重復狀態的處理，我們把重復性的處理單獨分離出來。具體實現的時候，有三種方案：
一、我們可以在調用Request之前調用Entry方法()，並且加上一個狀態判斷，檢查是否是同一個狀態，這樣就需要加個額外的變量記錄當前的狀態。Exit()方法則可以加在State::ChangeState()的方法中在調用Context::ChangState()之前調用，這樣就可以了。
二、將每個狀態類用單例實現，在類的構造中調用Entry(),在析構中調用Exit(),這樣在ChangeState中調用對象的Release()即可調用Exit()，Entry可以在對象的Instance()時被調用，這種方法遺留了一個缺陷，下個狀態的Entry會在上個狀態的Exit()前被調用。
三、可以通過使用工廠模式，在類的構造中調用Entry(),在析構中調用Exit(),當然這就需要在ChangeState中調用delete和new了，既然使用了工廠模式，那麼在調用ChangeState的傳入的參數就不需要使用對象了，而是可以是狀態ID，在Constext::ChangeState裡，先delete掉前一個狀態對象，然後再調用new創建新的對象，這樣代碼就比較完美了。
State模式的應用心得就講到這裡了，HTML的代碼如何實現就不是這麼簡單了，而解析過程只是為了顯示HTML服務，這只是實現的一部分，而真正要實現HTML的浏覽難就更復雜了，使用棧處理可能會高效一些，這裡我們只是將其作為State的一個應用來描述。設計模式裡的各個模式都不是孤立的，需要針對具體情況搭配的使用，在一個代碼裡可能會用到若干種模式，善用這些對提高代碼的質量和可復用性很有好處。您如果有什麼更好的建議和想法，請不吝賜教，或對我的描述有什麼疑問或錯誤的，也請慷慨指出。
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