设计模式（二十一）—— 状态模式

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A class ConcreteStateA : IState { public void Handle(Context context) { context.SetState(new ConcreteStateB()); } } //具体状态类B class 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。