（三）行为模式：8、状态模式（State Pattern）（C++示例）

1、状态模式（State Pattern）含义

2、状态模式的UML图学习

3、状态模式的应用场景

4、状态模式的优缺点

（1）优点

（2）缺点

5、C++实现状态模式的实例

1、状态模式（State Pattern）含义

状态模式（State），当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。【DP】

”状态模式主要解决的是，当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂时的情况。把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类当中，可以把复杂的判断逻辑简化。当然，如果这个状态判断很简单，那就没必要用‘状态模式’了。“

2、状态模式的UML图学习

状态模式主要涉及以下几个角色：

（1）环境（Context）：环境类是拥有状态的对象，它维护一个对抽象状态类的引用，通过该引用来切换当前状态。环境类在其操作中会委托给当前状态对象进行处理。

（2）抽象状态（State）：抽象状态类定义了一个接口，用于封装环境对象的特定状态所对应的行为。

（3）具体状态（Concrete State）：具体状态类实现了抽象状态类定义的接口，并根据具体情况进行相应的处理和状态转换。

通过这些角色的协作，状态模式可以实现对象的状态与行为之间的解耦，使得状态的变化不会影响到客户端代码，同时也方便了状态的扩展和维护。

3、状态模式的应用场景

（1）一个对象的行为取决于它的状态，并且需要在运行时根据状态改变行为时，可以考虑使用状态模式。

（2）当一个对象的行为在不同的状态下有不同的实现，且这些状态可以动态切换时，可以考虑使用状态模式。

（3）当需要消除大量的条件判断语句，并将其转换为状态类之间的关联时，可以考虑使用状态模式。

4、状态模式的优缺点

（1）优点

1）将状态转换逻辑封装在具体的状态类中，使得状态变化对于客户端来说是透明的，客户端无需关心状态的切换细节。

2）将大量的条件判断语句转换为状态类之间的关联，使得代码更加清晰、可读性更高。

3）符合开闭原则，当需要增加新的状态时，只需要添加新的状态类而不需要修改现有的代码。

简而言之："是将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分割开来【DP】"

（2）缺点

1）状态模式会引入多个状态类，增加了系统的复杂性。

2）如果状态转换比较复杂，可能会导致状态类之间的相互调用增多，影响系统的性能。

5、C++实现状态模式的实例


#include <iostream>// 状态接口
class State 
{
public:virtual void handle() = 0;
};// 具体状态类A
class ConcreteStateA : public State 
{
public:void handle() override {std::cout << "Handle by ConcreteStateA" << std::endl;}
};// 具体状态类B
class ConcreteStateB : public State 
{
public:void handle() override {std::cout << "Handle by ConcreteStateB" << std::endl;}
};// 上下文类
class Context 
{
private:State* state;public:Context(State* initialState) : state(initialState) {}void setState(State* newState) {state = newState;}void request() {state->handle();}
};int main() {// 创建状态对象State* stateA = new ConcreteStateA();State* stateB = new ConcreteStateB();// 创建上下文对象并设置初始状态Context context(stateA);// 请求处理context.request();  // 输出: Handle by ConcreteStateA// 切换状态context.setState(stateB);context.request();  // 输出: Handle by ConcreteStateB// 释放资源delete stateA;delete stateB;return 0;
}

上述示例中，定义了一个状态接口State，具体状态类ConcreteStateA和ConcreteStateB实现了该接口。上下文类Context持有一个状态对象，并根据当前状态调用相应的行为。通过切换状态，可以改变上下文对象的行为。