一、说明
状态模式是一种行为设计模式,用于解决对象在不同状态下具有不同行为
(一) 解决问题
在对象行为根据对象状态而改变时,规避使用大量的条件语句来判断对象的状态,提高系统可维护性
(二) 使用场景
- 当对象的行为取决于其状态,并且该状态可以在运行时动态改变时
- 当有大量的条件语句用于控制对象的行为,并且这些条件在不同的状态下具有不同的表现时
二、结构
- **上下文(Context)**保存了对于一个具体状态对象的引用,并会将所有与该状态相关的工作委派给它。上下文通过状态接口与状态对象交互,且会提供一个设置器用于传递新的状态对象。
- **状态(State)**接口会声明特定于状态的方法。这些方法应能被其他所有具体状态所理解,因为你不希望某些状态所拥有的方法永远不会被调用。
- **具体状态(ConcreteStates)**会自行实现特定于状态的方法。为了避免多个状态中包含相似代码,你可以提供一个封装有部分通用行为的中间抽象类。状态对象可存储对于上下文对象的反向引用。状态可以通过该引用从上下文处获取所需信息,并且能触发状态转移。
- 上下文和具体状态都可以设置上下文的下个状态,并可通过替换连接到上下文的状态对象来完成实际的状态转换。
三、伪代码
python
#!/usr/bin/env python
# -*- coding: UTF-8 -*-
__doc__ = """
状态模式
例:水在不同温度下状态也会不同
"""
from abc import ABC, abstractmethod
class State(ABC):
"""状态基类"""
@abstractmethod
def handle(self, temperature):
pass
class SolidState(State):
"""具体状态类"""
def handle(self, temperature):
if temperature < 0:
return "冰"
class LiquidState(State):
"""具体状态类"""
def handle(self, temperature):
if 0 <= temperature < 100:
return "液态水"
class GaseousState(State):
"""具体状态类"""
def handle(self, temperature):
if temperature >= 100:
return "水蒸气"
class Water:
"""上下文类(水)"""
def __init__(self):
self.state = LiquidState()
def change_state(self, state):
self.state = state
def get_state(self, temperature):
return self.state.handle(temperature)
if __name__ == '__main__':
"""
水在 25 摄氏度时为:液态水
水在 -5 摄氏度时为:冰
水在 105 摄氏度时为:水蒸气
"""
water = Water()
print(f"水在 25 摄氏度时为:{water.get_state(25)}")
water.change_state(SolidState())
print(f"水在 -5 摄氏度时为:{water.get_state(-5)}")
water.change_state(GaseousState())
print(f"水在 105 摄氏度时为:{water.get_state(105)}")
四、优缺点
优点
- **开闭原则:**无需修改已有状态类和上下文就能引入新状态
- 通过消除臃肿的状态机条件语句简化上下文代码
缺点
- 可能会导致类的数量增加,因为每个状态都需要一个对应的类
- 如果状态转换逻辑过于复杂,可能会导致状态类之间的相互调用,使得代码难以维护