16.状态模式
设计模式——状态模式
一、基本概念
1. 定义
状态（State）模式：对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。
状态模式是一种行为设计模式， 让你能在一个对象的内部状态变化时改变其行为， 使其看上去就像改变了自身所属的类一样。
2. 优缺点
优点：
- 结构清晰，状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足“单一职责原则”；
- 将状态转换显示化，减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且减少对象间的相互依赖；
- 状态类职责明确，有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。
缺点：
- 状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数；
- 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱；
- 状态模式对开闭原则的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需要修改对应类的源码。
3. 结构
- 环境类（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户端需要的接口，内部维护一个当前状态，并负责具体状态的切换；
- 抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为，可以有一个或多个行为；
- 具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为，并且在需要的情况下进行状态切换。
classDiagram
class Context {
-State state
+setState(State) void
+request() void
}
class State {
<<abstract>>
+handle(Context) void
}
class ConcreteStateA {
+handle(Context) void
}
class ConcreteStateB {
+handle(Context) void
}
State <|-- ConcreteStateA
State <|-- ConcreteStateB
Context o--> State : 当前状态
二、代码实现
环境类
它定义了客户端需要的接口，内部维护一个当前状态，并负责具体状态的切换：
#include <memory>
class State; // 前向声明：State 的接口需要用到 Context*
class Context {public: Context() : state(std::make_unique<ConcreteStateA>()) { }
void setState(std::unique_ptr<State> state) { this->state = std::move(state); }
State* getState() const { return state.get(); }
void handle() { state->handle(this); }
private: std::unique_ptr<State> state;};抽象状态角色
定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为，可以有一个或多个行为：
class Context; // 前向声明：State 的接口持有 Context*
class State {public: virtual ~State() = default; virtual void handle(Context* context) = 0;};具体状态角色
实现抽象状态所对应的行为，并且在需要的情况下进行状态切换：
#include <iostream>#include <memory>
class ConcreteStateA : public State {public: void handle(Context* context) override { std::cout << "当前为状态 A" << std::endl; context->setState(std::make_unique<ConcreteStateB>()); }};#include <iostream>#include <memory>
class ConcreteStateB : public State {public: void handle(Context* context) override { std::cout << "当前为状态 B" << std::endl; context->setState(std::make_unique<ConcreteStateA>()); }};客户类
int main() { Context context; context.handle(); context.handle(); context.handle(); context.handle(); return 0;}运行结果：
当前为状态 A当前为状态 B当前为状态 A当前为状态 B参考：
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