C#設計模式之十八狀态模式（State Pattern）【行為型】

一、引言

   今天我們開始講“行為型”設計模式的第六個模式，該模式是【狀态模式】，英文名稱是：State Pattern。無論是現實世界，還是面向對象的OO世界，裡面都有一個東西，那就是對象。有對象當然就有狀态了。每個對象都有其對應的狀态，而每個狀态又有對應一些相應的行為，在不同狀态下，行為的的方式也是不一樣。如果某個對象有多個狀态時，那麼就會有很多對應的行為。那麼對這些狀态的判斷和根據狀态完成的行為，就會導緻多重條件語句交織在一起，并且如果添加一種新的狀态時，需要更改之前現有的代碼。這樣的設計顯然違背了開閉原則，狀态模式正是用來解決這樣的問題的。

二、狀态模式的詳細介紹

2.1、動機（Motivate）

   在軟體建構過程中，某些對象的狀态如果改變，其行為也會随之而發生變化，比如文檔處于隻讀狀态，其支援的行為和讀寫狀态支援的行為就可能完全不同。

   如何在運作時根據對象的狀态來透明地更改對象的行為？而不會為對象操作和狀态轉化之間引入緊耦合？

2.2、意圖（Intent）

   允許一個對象在其内部狀态改變時改變它的行為。進而使對象看起來似乎修改了其行為。　　　　　　                                ——《設計模式》GoF

2.3、結構圖（Structure）

2.4、模式的組成

    可以看出，在狀态模式的結構圖有以下角色：

    （1）、環境角色（Context）：也稱上下文，定義用戶端所感興趣的接口，并且保留一個具體狀态類的執行個體。這個具體狀态類的執行個體給出此環境對象的現有狀态。

    （2）、抽象狀态角色（State）：定義一個接口，用以封裝環境對象的一個特定的狀态所對應的行為。

    （3）、具體狀态角色（ConcreteState）：每一個具體狀态類都實作了環境（Context）的一個狀态所對應的行為。

     在狀态模式結構中需要了解環境類與抽象狀态類的作用：

     環境類實際上就是擁有狀态的對象，環境類有時候可以充當狀态管理器(State Manager)的角色，可以在環境類中對狀态進行切換操作。

     抽象狀态類可以是抽象類，也可以是接口，不同狀态類就是繼承這個父類的不同子類，狀态類的産生是由于環境類存在多個狀态，同時還滿足兩個條件：這些狀态經常需要切換，在不同的狀态下對象的行為不同。是以可以将不同對象下的行為單獨提取出來封裝在具體的狀态類中，使得環境類對象在其内部狀态改變時可以改變它的行為，對象看起來似乎修改了它的類，而實際上是由于切換到不同的具體狀态類實作的。由于環境類可以設定為任一具體狀态類，是以它針對抽象狀态類進行程式設計，在程式運作時可以将任一具體狀态類的對象設定到環境類中，進而使得環境類可以改變内部狀态，并且改變行為。

2.5、狀态模式的代碼實作

    狀态模式在我們的現實生活中也有類似的例子，例如：在我們上網購買商品的過程中，就可以檢視訂單的随時狀态。對于商家來說，訂單的狀态不同，也會允許客戶有不同的動作要求，比如：訂單在已經處于發貨狀态，此訂單是不能退貨的。如果訂單在備貨階段，客戶是可以換貨或者退貨的。如果我們的訂單已經發貨了，您就等着接收貨物吧，如果貨物有品質問題，可以拒簽，或者順利完成交易，今天我們就以訂單為例來說明狀态模式的實作。實作代碼如下：

三、狀态模式的實作要點：

    State模式将所有與一個特定狀态相關的行為都放入一個State的子類對象中，在對象狀态切換時，切換相應的對象；但同時維持State的接口，這樣實作了具體操作與狀态轉換之間的解耦。

    為不同的狀态引入不同的對象使得狀态轉換變得更加明确，而且可以保證不會出現狀态不一緻的情況，因為轉換是原子性的——即要麼徹底轉換過來，要麼不轉換。

    如果State對象沒有執行個體變量，那麼各個上下文可以共享同一個State對象，進而節省對象開銷。

   3.1】、狀态模式的優點

          （1）、封裝了轉換規則。

          （2）、枚舉可能的狀态，在枚舉狀态之前需要确定狀态種類。

         （3）、将所有與某個狀态有關的行為放到一個類中，并且可以友善地增加新的狀态，隻需要改變對象狀态即可改變對象的行為。

          （4）、允許狀态轉換邏輯與狀态對象合成一體，而不是某一個巨大的條件語句塊。

          （5）、可以讓多個環境對象共享一個狀态對象，進而減少系統中對象的個數。

   3.2】、狀态模式的缺點

         （1）、狀态模式的使用必然會增加系統類和對象的個數。

         （2）、狀态模式的結構與實作都較為複雜，如果使用不當将導緻程式結構和代碼的混亂。

         （3）、狀态模式對“開閉原則”的支援并不太好，對于可以切換狀态的狀态模式，增加新的狀态類需要修改那些負責狀态轉換的源代碼，否則無法切換到新增狀态；而且修改某個狀态類的行為也需修改對應類的源代碼。

    （3）、在以下情況下可以使用狀态模式：

           （1）、對象的行為依賴于它的狀态（屬性）并且可以根據它的狀态改變而改變它的相關行為。

          （2）、代碼中包含大量與對象狀态有關的條件語句，這些條件語句的出現，會導緻代碼的可維護性和靈活性變差，不能友善地增加和删除狀态，使客戶類與類庫之間的耦合增強。在這些條件語句中包含了對象的行為，而且這些條件對應于對象的各種狀态

四、.NET 狀态模式的實作

     狀态模式在Net裡面的實作還沒有研究透，如果以後有了新的學習内容，再補充進來。但是我感覺，這個模式可能在業務系統裡面有更大的使用。

五、總結

      好了，今天就寫到這裡了。由于最近感冒了，有幾天沒寫東西了。今天寫點東西，隻是寫的有點慢了。