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设计模式(二十一)—— 状态模式

模式简介


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。

在某些情况下,一个对象的行为取决于它当前所处的状态,当对象属性(状态)在系统运行过程中发生变化,它呈现出的行为也随之发生改变。例如可调节亮度的台灯,假设灯光亮度分为三级,每次按下按钮,台灯会根据当前亮度增加一级,若已经是最亮的状态,按下按钮则关闭台灯。

结构分析


UML类图

角色说明

Context

环境类。客户端操作的类,包含一个IState类型的对象,保存其当前状态。

IState

状态接口。定义一个统一的接口以封装与Context的特定状态相关的行为。

ConcreteState

具体状态。实现状态接口,表示Context某个状态相关的行为。

工作原理

Context类将与状态相关的请求委托给ConcreteState对象处理,并将自身以参数形式传递给ConcreteState对象,如此,便可以在处理完请求后访问Context的SetState方法为Context设置新的状态。

结构代码

//环境类class Context{ private IState _state; public Context(IState state) { _state = state; Console.WriteLine($"Initialize state -> {state}"); } public void SetState(IState state) { _state = state; Console.WriteLine($"Set State -> {state}"); } public void Request() { _state.Handle(this); }}//状态接口interface IState{ void Handle(Context context);}//具体状态类Aclass ConcreteStateA : IState{ public void Handle(Context context) { context.SetState(new ConcreteStateB()); }}//具体状态类Bclass ConcreteStateB : IState{ public void Handle(Context context) { context.SetState(new ConcreteStateA()); }}//客户端调用static void Main(string[] args){ Context context = new Context(new ConcreteStateA()); for (int i = 0; i < 5; i++) { context.Request(); } Console.ReadLine();}

程序输出:

示例分析


本节模拟第一节中提到的台灯示例。首先创建台灯类Lamp,提供共有方法SetState设置当前状态,包含一个保存当前状态的私有字段_state,并通过Request方法调用该状态的下台灯发光的行为。

class Lamp{ private IState _state; public Lamp(IState state) { _state = state; Console.WriteLine($"Initialize state -> {state}"); } public void SetState(IState state) { _state = state; Console.WriteLine($"Set State -> {state}"); } public void Request() { _state.Handle(this); }}

声明状态接口,并分别实现具体状态类,这里包括四种状态Closed、Dim、Medium、Bright。

interface IState{ void Handle(Lamp context);}class Closed : IState{ public void Handle(Lamp context) { context.SetState(new Dim()); }}class Dim : IState{ public void Handle(Lamp context) { context.SetState(new Medium()); }}class Medium : IState{ public void Handle(Lamp context) { context.SetState(new Bright()); }}class Bright : IState{ public void Handle(Lamp context) { context.SetState(new Closed()); }}

客户端调用,将台灯的初始状态设置为Closed,并连续调用,输出台灯状态。

class Program{ static void Main(string[] args) { Lamp lamp = new Lamp(new Closed()); for (int i = 0; i < 10; i++) { lamp.Request(); } Console.ReadLine(); }}

程序输出:

适用场景


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。

一个操作中含有大量的分支的条件语句,且这些分支依赖于该对象的状态。