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状态模式行为型模式之六

news 2025/7/18 10:10:04

1.定义

允许一个对象在其对象内部状态改变时改变它的行为。

2.组成结构

Context：定义客户感兴趣的接口；维护一个ConcreteState子类的实例，这个实例定义当前的状态。
State：定义一个接口来封装Context的与特定状态相关的行为。
ConcreteState：每个ConcreteState实现一个与Context的一个状态相关的行为。

3.应用场景

状态模式是用途非常广泛的模式，所有使用到有限状态机（FSM）的地方都可以使用该模式。当然，如果不使用状态模式的话，switch/case语句也可以胜任简单的状态机，但对于大型的状态机具有大量的状态和事件，维护冗长、嵌套的switch/case语句是非常困难和容易出错的，而且switch/case语句通常都没有很好地分离状态机的逻辑和要执行的操作。另外一种选择状态转移表（WIS20中采用），它更容易维护，如果要增加新的状态转移，只要向表中增加一行就可以了，而且可以在运行时动态改变状态机的逻辑，还可以创建多个不同的状态转移表，在运行时动态地选择解释执行哪一个，但缺点是要编写大量的代码去支持状态转移表，而且需要查询和解释执行，速度较慢

状态模式是最灵活、最高效的选择，因为它彻底分离了状态机的逻辑和动作行为，二者可以独立变化、互不影响，而且容易扩展，同时效率很高。当然，它也有缺点，就是编写State的派生类是一项乏味的工作，同时状态逻辑分散，无法在一个地方看到整个状态机的逻辑。为了克服这两个缺点，可以用一个文本描述状态转移表，然后用适当的Software Factory工具把它变成状态模式所必需的类的代码。

GUI是典型的状态应用。哪些菜单项和按钮是Disabled，哪个窗口应该激活，焦点应放在哪里，等等，都和状态有关。如果不把这些要素组织成为一个单一的、集中的状态机控制结构，那将是一场噩梦。

4.示例代码

#include <iostream>
#include <list>
using namespace std;class State;
class ConcreteStateA;
class ConcreteStateB;class Context
{
public:State *state;Context(State *_state):state(_state){}void Request();
};class State
{
public:string name;virtual void Handle(Context *c) = 0;virtual ~State(){cout << "delete :" << this->name << endl;};
};class ConcreteStateA:public State
{
public:ConcreteStateA(){name = "状态A";}virtual void Handle(Context *c);
};class ConcreteStateB:public State
{
public:ConcreteStateB(){name = "状态B";}virtual void Handle(Context *c);
};
void ConcreteStateA::Handle(Context *c){delete c->state;c->state = new ConcreteStateB();
}
void ConcreteStateB::Handle(Context *c){delete c->state;c->state = new ConcreteStateA();
}
void Context::Request(){cout << "当前状态:" << state->name << endl;this->state->Handle(this);cout << "切换后状态:" << state->name << endl << endl;
}
int main(void)
{Context *c = new Context(new ConcreteStateA());c->Request();c->Request();c->Request();c->Request();return 0;
}