状态模式（C++）

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。

应用场景

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?

结构

代码示例

cpp 复制代码

//State.h
/****************************************************/
#ifndef STATE_H
#define STATE_H
#include <iostream>
using namespace std;
class Lamp;
 
// 抽象状态类
class State 
{
public:
	// 析构函数
	virtual ~State() {}
 
	// 操作函数
	virtual void handle(Lamp& context) = 0;
 
};
 
// 具体状态类-开
class StateOn : public State 
{
public:
	// 操作函数
	virtual void handle(Lamp& context);
 
};
 
// 具体状态类-关
class StateOff : public State 
{
public:
	// 操作函数
	virtual void handle(Lamp& context);
 
};
 
// 灯
class Lamp
{
public:
	// 构造函数，默认状态关闭
	Lamp() : m_state(new StateOff()){}
 
	// 析构函数
	~Lamp();
 
	// 设置状态
	void setState(State* state);
 
	// 请求
	void request();
	
private:
	State* m_state;
};

// 操作函数
void StateOn::handle(Lamp& context) {
	cout << "当前状态：打开" << endl;
	cout << "执行操作：关闭" << endl;
	context.setState(new StateOff());
}
 
// 操作函数
void StateOff::handle(Lamp& context) {
	cout << "当前状态：关闭" << endl;
	cout << "执行操作：打开" << endl;
	context.setState(new StateOn());
}
 
// 析构函数
Lamp::~Lamp() {
	if (m_state) {
		delete m_state;
		m_state = nullptr;
	}
}
 
// 设置状态
void Lamp::setState(State* state) {
	if (m_state) {
		delete m_state;
		m_state = nullptr;
	}
	m_state = state;
}
 
// 请求
void Lamp::request() {
	m_state->handle(*this);
}


#endif

cpp 复制代码

//test.cpp
/****************************************************/
#include "State.h"

int main()
{
	Lamp lamp;
	lamp.request(); // 操作灯
	lamp.request(); // 操作灯
	
	return 0;
}

运行结果

要点总结

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。