状态模式

参考

http://c.biancheng.net/view/1383.htmlhttps://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/behavioral_patterns/state.html

http://c.biancheng.net/view/1388.html

定义

对有状态的对象,把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中,允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。

状态模式跟策略模式非常相似,它们都有一个上下文、一些策略或者状态类,上下文把请求委托给这些类来执行,而不同之处在于, 策略模式中的策略类都是平行、没有联系的,而状态模式中的状态类的行为是早已封装好的,状态之间环环相扣,客户端无需了解 这些细节。

应用场景

状态模式在工作流或游戏等类型的软件中得以广泛使用,甚至可以用于这些系统的核心功能设计, 如在政府OA办公系统中,一个批文的状态有多种:尚未办理;正在办理;正在批示;正在审核;已经完成等各种状态,而且批文状态不同时对批文的操作也有所差异。 使用状态模式可以描述工作流对象(如批文)的状态转换以及不同状态下它所具有的行为。

适用场景

  • 对象的行为依赖于它的状态(属性)并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。

  • 代码中包含大量与对象状态有关的条件语句,这些条件语句的出现,会导致代码的可维护性和灵活性变差,不能方便地增加和删除状态, 使客户类与类库之间的耦合增强。在这些条件语句中包含了对象的行为,而且这些条件对应于对象的各种状态。

实现思路

状态模式包含以下主要角色。

  1. 环境(Context)角色:也称为上下文,它定义了客户感兴趣的接口,维护一个当前状态,并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。

  2. 抽象状态(State)角色:定义一个接口,用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。

  3. 具体状态(Concrete State)角色:实现抽象状态所对应的行为。

优点

  1. 状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中,并且将不同状态的行为分割开来,满足“单一职责原则”。

  2. 减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确,且减少对象间的相互依赖。

  3. 有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。

缺点

  1. 状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。

  2. 状态模式的结构与实现都较为复杂,如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。

代码实例

/* 模拟一个电灯开关,这个开关有一个按钮,按钮逻辑为:
如果此时灯是关闭的,按下按钮会开灯;如果此时灯是打开的,按下按钮灯会关闭。 */

class LightControl {
  state: string = 'off'
  pressed() {
    if (this.state === 'off') {
      this.state = 'on'
      console.log('开灯')
    } else {
      this.state = 'off'
      console.log('关灯')
    }
  }
}

/* 如果我们现在想在off和on之间加一个中间状态weak(弱光),我们可以在pressed方法中增加对应逻辑
虽然实现了,但是问题也很明显,pressed方法会根据需求无限膨胀,违背了开放-封闭原则。状态切换不明显,
pressed函数变得越来越难阅读,牵一发而动全身。 */

class LightControl1 {
  state: string = 'off'
  pressed() {
    if (this.state === 'off') {
      this.state = 'weak'
      console.log('弱光')
    } else if (this.state === 'weak') {
      this.state = 'strong'
      console.log('强光')
    } else if (this.state === 'strong') {
      this.state = 'off'
      console.log('关灯')
    }
  }
}

/* 用状态模式进行重构,重构后的所有状态一目了然,而且状态的切换也更加直观。
增加状态只需要增加新的类,而无需改变客户端的逻辑代码 */

// 环境类
class Context {
  offState: State
  weakState: State
  strongState: State
  currentState: State
  constructor() {
    this.offState = new OffState()
    this.weakState = new WeakState()
    this.strongState = new StrongState()
    this.currentState = this.offState
  }
  pressed() {
    this.currentState.pressed(this)
  }
  setState(state) {
    this.currentState = state
  }
}

// 抽象状态类
abstract class State {
  abstract pressed(context: Context): void
}

// 具体状态类
class OffState extends State {
  pressed(context: Context) {
    console.log('弱光')
    context.setState(context.weakState)
  }
}

class WeakState extends State {
  pressed(context: Context) {
    console.log('强光')
    context.setState(context.strongState)
  }
}

class StrongState extends State {
  pressed(context: Context) {
    console.log('关灯')
    context.setState(context.offState)
  }
}

const ctx = new Context()
ctx.pressed()
ctx.pressed()
ctx.pressed()
ctx.pressed()

/* JavaScript作为动态语言,可以很方便的通过委托来实现状态模式,我们用call绑定了函数运行时的this,
而无需像传统面向对象语言一样让一个对象持有另一个对象 */

const FMS = {
  off: {
    pressed() {
      console.log('弱光')
      this.setState(FMS.weak)
    }
  },
  weak: {
    pressed() {
      console.log('强光')
      this.setState(FMS.strong)
    }
  },
  strong: {
    pressed() {
      console.log('关灯')
      this.setState(FMS.off)
    }
  }
}

type keys = keyof typeof FMS
type values = typeof FMS[keys]

class Context2 {
  currentState: values
  constructor() {
    this.currentState = FMS.off
  }
  pressed() {
    this.currentState.pressed.call(this)
  }
  setState(state) {
    this.currentState = state
  }
}

const ctx2 = new Context2()
console.log('------')
ctx2.pressed()
ctx2.pressed()
ctx2.pressed()
上次更新: 5/17/2020, 9:24:33 AM