Gof定义

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。从而使对象看起来似乎修改了其行为。

动机

在软件构建过程中,某些对象的状态如果改变,其行为也会随之而发生变化,比如文档处于只读状态,其支持的行为和读写状态支持的行为就可能完全不同。如何在运行时根据对象的状态来透明地更改对象的行为?而不会为对象操作和状态转化之间引入紧耦合?看下面状态模式的结构图和代码。

状态模式结构图:

2010-12-29_110619

日常生活中我们常见的灯会有两种状态开和关,当灯亮着时我们可以用开关使之熄灭,反之则变量,看下面的代码就是改变灯的开关状态的一个过程:

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/// <summary>
/// 灯的状态开和关
/// </summary>
public enum LightState
{
On,
Off
}
public class ChangeLightState
{
private LightState _state = LightState.On;
public LightState Change()
{
if (_state == LightState.On)
{
_state = LightState.Off;
}
else if (_state == LightState.Off)
{
_state = LightState.On;
}
return _state;
}
}
/// <summary>
/// 客户端程序
/// </summary>
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ChangeLightState l = new ChangeLightState();
l.Change();
l.Change();
l.Change();
}
}

上面的代码使用if语句来解决了灯开关状态的问题,不过在实际开发中的一些状态不可能是简单的枚举,这时如果依然使用if语句就会显得比较复杂,而且随着状态的改变会频繁进行修改if语句。所以需要将状态转换和处理的变化封装在抽象后的具体类中,看上面结构图的对应代码:

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public abstract class State
{
public abstract void Handle(Context context);
}
public class ConcreteStateA : State
{
public override void Handle(Context context)
{
context.State = new ConcreteStateB();
}
}
public class ConcreteStateB : State
{
public override void Handle(Context context)
{
context.State = new ConcreteStateA();
}
}
public class Context
{
private State _state;
public Context(State state)
{
this._state = state;
}
public State State
{
get { return _state; }
set { _state = value;}
}
public void Request()
{
_state.Handle(this);
}
}
/// <summary>
/// 客户端程序
/// </summary>
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Context context = new Context(new ConcreteStateA());
context.Request();
context.Request();
context.Request();
}
}

根据状态模式将上面的灯开关的代码改进如下:

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public abstract class State
{
public abstract void Change(ChangeLightState c);
}
public class OnState : State
{
public override void Change(ChangeLightState c)
{
c.State = new OffState();
}
}
public class OffState : State
{
public override void Change(ChangeLightState c)
{
c.State = new OnState();
}
}
public class ChangeLightState
{
public State State { get; set; }
public void Change()
{
State.Change(this);
}
}
/// <summary>
/// 客户端程序
/// </summary>
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ChangeLightState c = new ChangeLightState();
c.State = new OnState();
c.Change();
c.Change();
c.Change();
}
}

State模式的几个要点

  • State模式将所有与一个特定状态相关的行为都放入一个State的子类对象中,在对象状态切换时,切换相应的对象;但同时维持State的接口,这样实现了具体操作与状态转换之间的解耦。
  • 为不同的状态引入不同的对象使得状态转换变得更加明确,而且可以保证不会出现状态不一致的情况,因为转换是原子性的——即要么彻底转换过来,要么不转换。
  • 如果State对象没有实例变量,那么各个上下文可以共享同一个State对象,从而节省对象开销。

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