C++設計模式之狀態模式

2020-01-26 15:15:48

字體：大中小

來源：轉載

供稿：網友

前言

在實際開發中，我們經常會遇到這種情況；一個對象有多種狀態，在每一個狀態下，都會有不同的行為。那么在代碼中我們經常是這樣實現的。

typedef enum tagState
{
     state,
     state1,
     state2
}State;
 
void Action(State actionState)
{
     if (actionState == state)
     {
          // DoSomething
     }
     else if (actionState == state1)
     {
          // DoSomething
     }
     else if (actionState == state2)
     {
          // DoSomething
     }
     else
     {
          // DoSomething
     }
}

而這種就好比簡單工廠模式，當我們增加新的狀態類型時，我們又需要修改原來的代碼，這種對于測試是很不利的；由于簡單工廠的缺點那么的明顯，后來的工廠模式就克服了這個缺點，我們就可以借鑒工程模式，來解決這種隨著狀態增加而出現的多分支結構，而這就是我今天要總結的狀態模式。

狀態模式

在GOF的《設計模式:可復用面向對象軟件的基礎》一書中對狀態模式是這樣說的：允許一個對象在其內部狀態改變時改變它的行為。對象看起來似乎修改了它的類。狀態模式的重點在于狀態轉換，很多時候，對于一個對象的狀態，我們都是讓這個對象包含一個狀態的屬性，這個狀態屬性記錄著對象的具體狀態，根據狀態的不同使用分支結構來執行不同的功能，就像上面的代碼那樣處理；就像上面說的，類中存在大量的結構類似的分支語句，變得難以維護和理解。狀態模式消除了分支語句，就像工廠模式消除了簡單工廠模式的分支語句一樣，將狀態處理分散到各個狀態子類中去，每個子類集中處理一種狀態，這樣就使得狀態的處理和轉換清晰明確。

UML類圖

Context：定義客戶端感興趣的接口，并且維護一個ConcreteState子類的實例，這個實例定義當前狀態；
State：定義一個接口以封裝與Context的一個特定狀態相關的行為；
ConcreteState subclasses：每一個子類實現一個與Context的一個狀態相關的行為。

它們之間的協作步驟如下：

1.Context將與狀態相關的請求委托給當前的ConcreteState對象處理；
2.Context可以將自身作為一個參數傳遞給處理該請求的狀態對象。這使得狀態對象在必要時可以訪問Context；
3.Context是客戶使用的主要接口。客戶可用狀態對象來配置一個Context，一旦一個Context配置完畢，它的客戶不再需要直接與狀態對象打交道；

使用場合

在以下兩種情況下均可使用State模式：

1.一個對象的行為取決于它的狀態，并且它必須在運行時刻根據狀態改變它的行為；
2.一個操作中含有龐大的多分支的條件語句，且這些分支依賴于該對象的狀態。這個狀態通常用一個或多個枚舉常量表示。通常有多個操作包含這一相同的條件結構。State模式將每一個條件分支放入一個獨立的類中。這使得你可以根據對象自身的情況將對象的狀態作為一個對象，這一對象可以不依賴于其它對象而獨立變化。

代碼實現：

復制代碼代碼如下:

#include <iostream>
using namespace std;
 
class Context;
 
class State
{
public:
     virtual void Handle(Context *pContext) = 0;
};
 
class ConcreteStateA : public State
{
public:
     virtual void Handle(Context *pContext)
     {
          cout<<"I am concretestateA."<<endl;
     }
};
 
class ConcreteStateB : public State
{
public:
     virtual void Handle(Context *pContext)
     {
          cout<<"I am concretestateB."<<endl;
     }
};
 
class Context
{
public:
     Context(State *pState) : m_pState(pState){}
 
     void Request()
     {
          if (m_pState)
          {
               m_pState->Handle(this);
          }
     }
 
     void ChangeState(State *pState)
     {
          m_pState = pState;
     }
 
private:
     State *m_pState;
};
 
int main()
{
     State *pStateA = new ConcreteStateA();
     State *pStateB = new ConcreteStateB();
     Context *pContext = new Context(pStateA);
     pContext->Request();
 
     pContext->ChangeState(pStateB);
     pContext->Request();
 
     delete pContext;
     delete pStateB;
     delete pStateA;
}