状态设计模式

状态设计模式

属于行为模式
一个对象可以基于其内部状态封装多个行为，状态模式也可以被看做是在运行时改变对象行为的一种方式

状态设计模式的3个主要参与者

1、State： 封装对象行为的接口，这个行为与对象的状态相关联
2、ConcreteState： 实现State 接口的子类，ConcreteState 实现与对象的特定状态相关联的实际行为
3、Context：定义了客户感兴趣的接口，Context还维护了一个ConcreteState 子类的实例，
该子类在内部定义了对象的特定状态的实现

简单实例

电视机开机，关机

# -*- coding: utf-8 -*-

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class State(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def do_this(self):
        pass


class StartState(State):
    def do_this(self):
        print("start state")


class StopState(State):
    def do_this(self):
        print("stop state")


class TVContext(State):
    def __init__(self):
        self.state = None

    def get_state(self):
        return self.state

    def set_state(self, state):
        self.state = state

    def do_this(self):
        self.state.do_this()


if __name__ == '__main__':
    context = TVContext()

    start = StartState()
    stop = StopState()

    context.set_state(start)
    context.do_this()

    context.set_state(stop)
    context.do_this()
"""
start state
stop state
"""

3种状态切换示例

电脑开机，待机，关机

# -*- coding: utf-8 -*-

# 接口
class ComputerState(object):
    name = "state"
    allowed = []

    def switch(self, state):
        if state.name in self.allowed:
            print("switch state: {}".format(state.name))
            self.__class__ = state
        else:
            print("state not allowed")

    def __str__(self):
        return self.name


# 具体实现
# 开机
class On(ComputerState):
    name = "on"
    allowed = ["off", "hibernate"]


# 关机
class Off(ComputerState):
    name = "off"
    allowed = ["on"]


# 休眠
class Hibernate(ComputerState):
    name = "hibernate"
    allowed = ["on", "off"]


# 客户端
class Computer(object):
    def __init__(self):
        self.state = Off()  # 初始状态是关机状态

    def change(self, state):
        self.state.switch(state)


if __name__ == '__main__':
    computer = Computer()

    # 开机 -> 休眠 -> 关机
    computer.change(On)
    computer.change(Hibernate)
    computer.change(Off)

    # 关机的请情况下休眠
    computer.change(Hibernate)
"""
switch state: on
switch state: hibernate
switch state: off

state not allowed
"""

状态模式的优点

1、状态设计模式中，对象的行为是其状态函数结果，并且行为在运行时根据状态而改变
消除了对if/else 或 switch/case 条件逻辑的依赖
2、使用状态模式，实现多态行为，更易于添加转态来支持额外的行为
3、状态设计模式还提高了聚合性，特定于状态的行为被聚合到实现类ConcreteState 中，
并且放置在代码的同一个地方
4、状态模式，通过只添加一个 ConcreteState 类来添加行为非常容易，
不仅改善了扩展应用程序行为时的灵活性，而且全面提高了代码的可维护性

状态模式的缺点

1、类爆炸，由于每个状态都要在ConcreteState 类的帮助下定义，因此可能导致创建了太多功能较为单一的类
2、随着每个新行为的引入，Context类都将需要进行相应的更新以处理每个行为，
这使得上下文行为更容易受到每个新的行为影响