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公告

一、引言

   今天我们开始讲“行为型”设计模式的第六个模式,该模式是【状态模式】,英文名称是:State Pattern。无论是现实世界,还是面向对象的OO世界,里面都有一个东西,那就是对象。有对象当然就有状态了。每个对象都有其对应的状态,而每个状态又有对应一些相应的行为,在不同状态下,行为的的方式也是不一样。如果某个对象有多个状态时,那么就会有很多对应的行为。那么对这些状态的判断和根据状态完成的行为,就会导致多重条件语句交织在一起,并且如果添加一种新的状态时,需要更改之前现有的代码。这样的设计显然违背了开闭原则,状态模式正是用来解决这样的问题的。

二、状态模式的详细介绍

2.1、动机(Motivate)

   在软件构建过程中,某些对象的状态如果改变,其行为也会随之而发生变化,比如文档处于只读状态,其支持的行为和读写状态支持的行为就可能完全不同。

   如何在运行时根据对象的状态来透明地更改对象的行为?而不会为对象操作和状态转化之间引入紧耦合?

2.2、意图(Intent)

   允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。从而使对象看起来似乎修改了其行为。                                      ——《设计模式》GoF

2.3、结构图(Structure)

     

2.4、模式的组成
    
    可以看出,在状态模式的结构图有以下角色:

    (1)、环境角色(Context):也称上下文,定义客户端所感兴趣的接口,并且保留一个具体状态类的实例。这个具体状态类的实例给出此环境对象的现有状态。
 
    (2)、抽象状态角色(State):定义一个接口,用以封装环境对象的一个特定的状态所对应的行为。

    (3)、具体状态角色(ConcreteState):每一个具体状态类都实现了环境(Context)的一个状态所对应的行为。

     在状态模式结构中需要理解环境类与抽象状态类的作用:
 
     环境类实际上就是拥有状态的对象,环境类有时候可以充当状态管理器(State Manager)的角色,可以在环境类中对状态进行切换操作。
 
     抽象状态类可以是抽象类,也可以是接口,不同状态类就是继承这个父类的不同子类,状态类的产生是由于环境类存在多个状态,同时还满足两个条件:这些状态经常需要切换,在不同的状态下对象的行为不同。因此可以将不同对象下的行为单独提取出来封装在具体的状态类中,使得环境类对象在其内部状态改变时可以改变它的行为,对象看起来似乎修改了它的类,而实际上是由于切换到不同的具体状态类实现的。由于环境类可以设置为任一具体状态类,因此它针对抽象状态类进行编程,在程序运行时可以将任一具体状态类的对象设置到环境类中,从而使得环境类可以改变内部状态,并且改变行为。

2.5、状态模式的代码实现

    状态模式在显示生活中也有类似的例子,例如:我们上网购买商品的过程中,就可以查看订单的状态随时状态。对于商家来说,订单的状态不同,也会允许客户有不同的动作要求,比如:订单在已经处于发货状态,此订单是不能退货的。如果订单在备货阶段,客户是可以换货或者退货的。如果我们的订单已经发货了,您就等着接收货物吧,如果货物有质量问题,可以拒签,或者顺利完成交易,今天我们就以订单为例来说明状态模式的实现。实现代码如下:

  1     namespace 状态模式的实现
  2     {
  3         //环境角色---相当于Context类型
  4         public sealed class Order
  5         {
  6             private State current;
  7 
  8             public Order()
  9             {
 10                 //工作状态初始化为上午工作状态
 11                 current = new WaitForAcceptance();
 12                 IsCancel = false;
 13             }
 14             private double minute;
 15             public double Minute
 16             {
 17                 get { return minute; }
 18                 set { minute = value; }
 19             }
 20 
 21             public bool IsCancel { get; set; }
 22 
 23             private bool finish;
 24             public bool TaskFinished
 25             {
 26                 get { return finish; }
 27                 set { finish = value; }
 28             }
 29             public void SetState(State s)
 30             {
 31                 current = s;
 32             }
 33             public void Action()
 34             {
 35                 current.Process(this);
 36             }
 37         }
 38 
 39         //抽象状态角色---相当于State类型
 40         public interface State
 41         {
 42             //处理订单
 43             void Process(Order order);
 44         }
 45 
 46         //等待受理--相当于具体状态角色
 47         public sealed class WaitForAcceptance : State
 48         {
 49             public void Process(Order order)
 50             {
 51                 System.Console.WriteLine("我们开始受理,准备备货!");
 52                 if (order.Minute < 30 && order.IsCancel)
 53                 {
 54                     System.Console.WriteLine("接受半个小时之内,可以取消订单!");
 55                     order.SetState(new CancelOrder());
 56                     order.Action();
 57                 }
 58                 order.SetState(new AcceptAndDeliver());
 59                 order.TaskFinished = false;
 60                 order.Action();
 61             }
 62         }
 63 
 64         //受理发货---相当于具体状态角色
 65         public sealed class AcceptAndDeliver : State
 66         {
 67             public void Process(Order order)
 68             {
 69                 System.Console.WriteLine("我们货物已经准备好,可以发货了,不可以撤销订单!");
 70                 if (order.Minute < 30 && order.IsCancel)
 71                 {
 72                     System.Console.WriteLine("接受半个小时之内,可以取消订单!");
 73                     order.SetState(new CancelOrder());
 74                     order.Action();
 75                 }
 76                 if (order.TaskFinished==false)
 77                 {
 78                     order.SetState(new ConfirmationReceipt());
 79                     order.Action();
 80                 }
 81             }
 82         }
 83 
 84         //确认收货---相当于具体状态角色
 85         public sealed class ConfirmationReceipt : State
 86         {
 87             public void Process(Order order)
 88             {
 89                 System.Console.WriteLine("检查货物,没问题可以就可以签收!");
 90                 order.SetState(new Success());
 91                 order.TaskFinished = false;
 92                 order.Action();
 93             }
 94         }
 95 
 96         //交易成功---相当于具体状态角色
 97         public sealed class Success : State
 98         {
 99             public void Process(Order order)
100             {
101                 System.Console.WriteLine("订单结算");
102                 order.TaskFinished = true;
103             }
104         }
105 
106         //取消订单---相当于具体状态角色
107         public sealed class CancelOrder : State
108         {
109             public void Process(Order order)
110             {
111                 System.Console.WriteLine("检查货物,有问题,取消订单!");
112                 order.TaskFinished = true;
113             }
114         }
115 
116 
117         public class Client
118         {
119             public static void Main(String[] args)
120             {
121                 //订单
122                 Order order = new Order();
123                 order.Minute = 9;
124                 order.Action();
125                 //可以取消订单
126                 order.IsCancel = true;
127                 order.Minute = 20;
128                 order.Action();
129                 order.Minute = 33;
130                 order.Action();
131                 order.Minute = 43;
132                 order.Action();
133 
134                 Console.Read();
135             }
136         }
137     }


三、状态模式的实现要点:

    State模式将所有与一个特定状态相关的行为都放入一个State的子类对象中,在对象状态切换时,切换相应的对象;但同时维持State的接口,这样实现了具体操作与状态转换之间的解耦。

    为不同的状态引入不同的对象使得状态转换变得更加明确,而且可以保证不会出现状态不一致的情况,因为转换是原子性的——即要么彻底转换过来,要么不转换。

    如果State对象没有实例变量,那么各个上下文可以共享同一个State对象,从而节省对象开销。

   3.1】、状态模式的优点

          (1)、封装了转换规则。

          (2)、枚举可能的状态,在枚举状态之前需要确定状态种类。

         (3)、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中,并且可以方便地增加新的状态,只需要改变对象状态即可改变对象的行为。

          (4)、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体,而不是某一个巨大的条件语句块。

          (5)、可以让多个环境对象共享一个状态对象,从而减少系统中对象的个数。

   3.2】、状态模式的缺点

         (1)、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。

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

         (3)、状态模式对“开闭原则”的支持并不太好,对于可以切换状态的状态模式,增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码,否则无法切换到新增状态;而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

    (3)、在以下情况下可以使用状态模式

           (1)、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。

          (2)、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

四、.NET 状态模式的实现

     状态模式在Net里面的实现还没有研究透,如果以后有了新的学习内容,再补充进来。但是我感觉,这个模式可能在业务系统里面有更大的使用。

五、总结

      好了,今天就写到这里了。由于最近感冒了,有几天没写东西了。今天写点东西,只是写的有点慢了。

posted on 2017-12-13 14:28 可均可可 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏