设计模式-状态变化

前言

”状态变化“模式：在组件构建过程中，某些对象的状态经常面临变化，如何对这些变化进行有效的管理?同时又维持高层模块的稳定?“状态变化"模式为这一问题提供了一种解决方案。

典型模式：

• State 状态模式
• Memento 备忘录模式

1. State

1.1 模式介绍

动机：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?

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

1.2 模式代码

1.2.1 问题代码

enum NetworkState
{
    Network_Open,
    Network_Close,
    Network_Connect,
};

class NetworkProcessor{
    
    NetworkState state;

public:
    
    void Operation1(){
        if (state == Network_Open){

            //**********
            state = Network_Close;
        }
        else if (state == Network_Close){

            //..........
            state = Network_Connect;
        }
        else if (state == Network_Connect){

            //$$$$$$$$$$
            state = Network_Open;
        }
    }

    public void Operation2(){

        if (state == Network_Open){
            
            //**********
            state = Network_Connect;
        }
        else if (state == Network_Close){

            //.....
            state = Network_Open;
        }
        else if (state == Network_Connect){

            //$$$$$$$$$$
            state = Network_Close;
        }
    
    }

    public void Operation3(){

    }
};

1.2.2 重构代码

class NetworkState{

    public:
        NetworkState* pNext;
        virtual void Operation1()=0;
        virtual void Operation2()=0;
        virtual void Operation3()=0;
    
        virtual ~NetworkState(){}
    };
    
    
    class OpenState :public NetworkState{
        
        static NetworkState* m_instance;
    public:
        static NetworkState* getInstance(){
            if (m_instance == nullptr) {
                m_instance = new OpenState();
            }
            return m_instance;
        }
    
        void Operation1(){
            
            //**********
            pNext = CloseState::getInstance();
        }
        
        void Operation2(){
            
            //..........
            pNext = ConnectState::getInstance();
        }
        
        void Operation3(){
            
            //$$$$$$$$$$
            pNext = OpenState::getInstance();
        }
        
        
    };
    
    class CloseState:public NetworkState{ }
    //...
    
    
    class NetworkProcessor{
        
        NetworkState* pState;
        
    public:
        
        NetworkProcessor(NetworkState* pState){
            
            this->pState = pState;
        }
        
        void Operation1(){
            //...
            pState->Operation1();
            pState = pState->pNext;
            //...
        }
        
        void Operation2(){
            //...
            pState->Operation2();
            pState = pState->pNext;
            //...
        }
        
        void Operation3(){
            //...
            pState->Operation3();
            pState = pState->pNext;
            //...
        }
    
    };
    
    
    

1.3 模式类图

1.4 要点总结

• 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。

• 状态可以看作是策略的扩展。这两种模式都是基于组合的：它们通过将一些工作委托给辅助对象来改变上下文的行为。策略使这些对象完全独立，彼此不知情。然而，状态并不限制具体状态之间的依赖关系，而是让它们随意改变上下文的状态。

2. Memento

2.1 模式介绍

动机：在软件构建过程中，某些对象的状态在转换过程中，可能由于某种需要，要求程序能够回溯到对象之前处于某个点时的状态。如果使用一些公有接口来让其他对象得到对象的状态，便会暴露对象的细节实现。

如何实现对象状态的良好保存与恢复?但同时又不会因此而破坏对象本身的封装性。

在不破坏封装性的前提下，捕获一个对象的内部状态，并在该对象之外保存这个状态。这样以后就可以将该对象恢复到原先保存的状态。

《设计模式》—— GoF

2.2 模式代码

class Memento
{
    string state;
    //..
public:
    Memento(const string & s) : state(s) {}
    string getState() const { return state; }
    void setState(const string & s) { state = s; }
};



class Originator
{
    string state;
    //....
public:
    Originator() {}
    Memento createMomento() {
        Memento m(state);
        return m;
    }
    void setMomento(const Memento & m) {
        state = m.getState();
    }
};



int main()
{
    Originator orginator;
    
    //捕获对象状态，存储到备忘录
    Memento mem = orginator.createMomento();
    
    //... 改变orginator状态
    
    //从备忘录中恢复
    orginator.setMomento(memento);    
}

2.3 模式类图

2.4 模式要点

• 备忘录(Memento)存储原发器(Originator)对象的内部状态，在需要时恢复原发器状态。
• Memento模式的核心是信息隐藏，即Originator需要向外接隐藏信息，保持其封装性。但同时又需要将状态保持到外界(Memento)
• 由于现代语言运行时（如C#、Java等）都具有相当的对象序列化支持，因此往往采用效率较高、又较容易正确实现的序列化方案来实现Memento模式。