状态模式 - Flutter中的状态变身术，让对象随“状态“自由切换行为！

订单状态流转/播放器控制/游戏角色行为…一个模式搞定所有状态驱动型逻辑！

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经典场景：订单状态管理

假设你在开发一个外卖App，订单有以下状态：

• 等待接单
• 已接单
• 配送中
• 已完成
• 已取消

每个状态下：

• 显示的UI不同
• 可执行的操作不同
• 状态转换规则不同

传统实现方式（switch-case地狱）：

class Order {
  String state = 'waiting'; // 状态字段
  
  Widget buildUI() {
    switch(state) {
      case 'waiting':
        return _buildWaitingUI();
      case 'accepted':
        return _buildAcceptedUI();
      // ...其他状态
    }
  }
  
  void performAction(String action) {
    switch(state) {
      case 'waiting':
        if (action == 'accept') {
          state = 'accepted';
          // 执行接单逻辑
        }
        break;
      case 'accepted':
        if (action == 'pickup') {
          state = 'delivering';
          // 执行取货逻辑
        }
        break;
      // ...其他状态
    }
  }
}

痛点：

• 代码臃肿，一个类包含所有状态的逻辑
• 添加新状态需要修改现有类
• 状态转换逻辑分散在各处
• 违反开闭原则（对扩展开放，对修改关闭）

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状态模式解决方案

核心思想： 允许对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来像是修改了它的类。

三个关键角色：

1. 上下文(Context)： 维护当前状态，定义状态接口
2. 抽象状态(State)： 定义状态接口
3. 具体状态(ConcreteState)： 实现特定状态的行为

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Flutter订单状态模式实现

1. 定义状态接口

abstract class OrderState {
  Widget buildUI(OrderContext context);
  void acceptOrder(OrderContext context);
  void pickUp(OrderContext context);
  void deliver(OrderContext context);
  void complete(OrderContext context);
  void cancel(OrderContext context);
}

2. 实现具体状态类

// 等待接单状态
class WaitingState implements OrderState {
  @override
  Widget buildUI(OrderContext context) {
    return Column(
      children: [
        Text('等待商家接单...', style: TextStyle(color: Colors.orange)),
        ElevatedButton(
          onPressed: () => context.acceptOrder(),
          child: Text('接单'),
        )
      ],
    );
  }

  @override
  void acceptOrder(OrderContext context) {
    print('订单已接单');
    context.changeState(AcceptedState());
  }

  // 其他方法在当前状态下不适用
  @override
  void pickUp(OrderContext context) => _showError('接单后才能取货');
  
  @override
  void deliver(OrderContext context) => _showError('请先取货');
  
  @override
  void complete(OrderContext context) => _showError('订单未完成');
  
  @override
  void cancel(OrderContext context) {
    print('订单已取消');
    context.changeState(CanceledState());
  }
  
  void _showError(String msg) => print('操作失败: $msg');
}

// 已接单状态
class AcceptedState implements OrderState {
  @override
  Widget buildUI(OrderContext context) {
    return Column(
      children: [
        Text('商家已接单', style: TextStyle(color: Colors.green)),
        ElevatedButton(
          onPressed: () => context.pickUp(),
          child: Text('取货'),
        )
      ],
    );
  }

  @override
  void pickUp(OrderContext context) {
    print('商品已取货');
    context.changeState(DeliveringState());
  }
  
  // ...其他方法实现类似
}

// 其他状态类：DeliveringState, CompletedState, CanceledState

3. 创建上下文类

class OrderContext {
  OrderState _state = WaitingState();
  
  void changeState(OrderState newState) {
    _state = newState;
  }
  
  // 委托所有操作给当前状态
  Widget buildUI() => _state.buildUI(this);
  
  void acceptOrder() => _state.acceptOrder(this);
  void pickUp() => _state.pickUp(this);
  void deliver() => _state.deliver(this);
  void complete() => _state.complete(this);
  void cancel() => _state.cancel(this);
}

4. 在Flutter组件中使用

class OrderScreen extends StatefulWidget {
  @override
  _OrderScreenState createState() => _OrderScreenState();
}

class _OrderScreenState extends State<OrderScreen> {
  final OrderContext orderContext = OrderContext();
  
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(title: Text('订单详情')),
      body: Center(
        child: orderContext.buildUI(),
      ),
      floatingActionButton: FloatingActionButton(
        onPressed: () => orderContext.cancel(),
        tooltip: '取消订单',
        child: Icon(Icons.cancel),
      ),
    );
  }
}

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Flutter中的实际应用场景

场景1：媒体播放器控制

// 状态接口
abstract class PlayerState {
  void play(PlayerContext context);
  void pause(PlayerContext context);
  void stop(PlayerContext context);
  IconData get icon;
}

// 具体状态
class PlayingState implements PlayerState {
  @override void play(PlayerContext context) => print('已在播放中');
  @override void pause(PlayerContext context) => context.changeState(PausedState());
  @override void stop(PlayerContext context) => context.changeState(StoppedState());
  @override IconData get icon => Icons.pause;
}

class PausedState implements PlayerState {
  @override void play(PlayerContext context) => context.changeState(PlayingState());
  @override void pause(PlayerContext context) => print('已暂停');
  @override void stop(PlayerContext context) => context.changeState(StoppedState());
  @override IconData get icon => Icons.play_arrow;
}

// 上下文
class PlayerContext {
  PlayerState _state = StoppedState();
  
  void changeState(PlayerState state) => _state = state;
  
  IconData get icon => _state.icon;
  
  void play() => _state.play(this);
  void pause() => _state.pause(this);
  void stop() => _state.stop(this);
}

// 在UI中使用
IconButton(
  icon: Icon(playerContext.icon),
  onPressed: () {
    setState(() {
      if (playerContext is PlayingState) {
        playerContext.pause();
      } else {
        playerContext.play();
      }
    });
  },
)

场景2：游戏角色状态

// 游戏角色状态
abstract class CharacterState {
  void move();
  void attack();
  void takeDamage();
  String get animation;
}

// 具体状态
class IdleState implements CharacterState {
  @override void move() => print('开始移动');
  @override void attack() => print('发起攻击');
  @override void takeDamage() => print('受到伤害');
  @override String get animation => 'idle_anim';
}

class WalkingState implements CharacterState {
  @override void move() => print('继续移动');
  @override void attack() => print('移动中攻击');
  @override void takeDamage() => print('移动中受伤');
  @override String get animation => 'walk_anim';
}

// 上下文
class GameCharacter {
  CharacterState _state = IdleState();
  
  void changeState(CharacterState state) => _state = state;
  
  void update() {
    // 游戏循环中更新状态
    render(_state.animation);
  }
  
  void onMoveCommand() => _state.move();
  void onAttackCommand() => _state.attack();
  void onDamage() => _state.takeDamage();
}

场景3：表单验证状态

abstract class FormState {
  bool validate();
  void submit();
  Color get buttonColor;
}

class InvalidState implements FormState {
  @override bool validate() => false;
  @override void submit() => print('表单无效，不能提交');
  @override Color get buttonColor => Colors.grey;
}

class ValidState implements FormState {
  @override bool validate() => true;
  @override void submit() => print('提交表单');
  @override Color get buttonColor => Colors.blue;
}

class FormContext {
  FormState _state = InvalidState();
  
  void validateForm(List<String> errors) {
    _state = errors.isEmpty ? ValidState() : InvalidState();
  }
  
  void submit() => _state.submit();
  
  Color get buttonColor => _state.buttonColor;
}

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状态模式与Flutter状态管理的结合

将状态模式与Provider结合使用：

// 创建状态提供者
class OrderStateProvider extends ChangeNotifier {
  OrderContext _orderContext = OrderContext();
  
  OrderContext get orderContext => _orderContext;
  
  void acceptOrder() {
    _orderContext.acceptOrder();
    notifyListeners();
  }
  
  void pickUp() {
    _orderContext.pickUp();
    notifyListeners();
  }
  
  // 其他操作...
}

// 在顶层注册
void main() {
  runApp(
    ChangeNotifierProvider(
      create: (context) => OrderStateProvider(),
      child: MyApp(),
    ),
  );
}

// 在组件中使用
Consumer<OrderStateProvider>(
  builder: (context, provider, child) {
    return provider.orderContext.buildUI();
  }
)

// 执行操作
context.read<OrderStateProvider>().acceptOrder();

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状态模式最佳实践

1. 何时使用状态模式：

   • 对象的行为取决于它的状态
   • 状态数量较多（>3）
   • 状态转换逻辑复杂
   • 需要避免使用大量的条件语句

2. Flutter特化技巧：

   // 使用枚举定义状态类型
   enum OrderStateType { waiting, accepted, delivering, completed, canceled }
   
   // 状态工厂
   OrderState createState(OrderStateType type) {
     switch(type) {
       case OrderStateType.waiting: return WaitingState();
       case OrderStateType.accepted: return AcceptedState();
       // ...
     }
   }
   
   // 在上下文中保存状态类型
   class OrderContext {
     OrderStateType get stateType => // 从当前状态推断类型
   }
   

3. 状态转换管理：

   // 状态转换表
   const Map<OrderStateType, Map<String, OrderStateType>> transitions = {
     OrderStateType.waiting: {
       'accept': OrderStateType.accepted,
       'cancel': OrderStateType.canceled,
     },
     OrderStateType.accepted: {
       'pickup': OrderStateType.delivering,
       'cancel': OrderStateType.canceled,
     },
     // ...
   };
   
   // 在上下文中使用
   void transition(String action) {
     final nextStateType = transitions[stateType]?[action];
     if (nextStateType != null) {
       changeState(createState(nextStateType));
     }
   }
   

4. 状态持久化：

   // 保存状态到本地
   void saveState() {
     SharedPreferences.getInstance().then((prefs) {
       prefs.setString('order_state', _stateType.toString());
     });
   }
   
   // 恢复状态
   void restoreState() {
     SharedPreferences.getInstance().then((prefs) {
       final stateStr = prefs.getString('order_state');
       if (stateStr != null) {
         final stateType = OrderStateType.values.firstWhere(
           (e) => e.toString() == stateStr);
         changeState(createState(stateType));
       }
     });
   }
   

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状态模式 vs 策略模式

特性	状态模式	策略模式
目的	管理状态转换和状态相关行为	封装可互换的算法
状态知晓	状态知道其他状态	策略相互独立
状态改变	状态可改变上下文的状态	策略通常不改变上下文
典型应用	订单状态、播放器控制	支付策略、排序算法

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状态模式的高级变体

1. 分层状态机

// 基础状态
abstract class BaseState {
  void handleEvent(Event event);
}

// 具体状态可以包含子状态
class DeliveryState implements BaseState {
  BaseState _currentSubState = PreparingState();
  
  @override
  void handleEvent(Event event) {
    _currentSubState.handleEvent(event);
    
    // 处理状态转换
    if (event is PreparedEvent) {
      _currentSubState = OnTheWayState();
    }
  }
}

// 子状态
class PreparingState implements BaseState {
  @override
  void handleEvent(Event event) {
    if (event is PrepareCommand) {
      // 处理准备命令
    }
  }
}

2. 历史状态

class OrderContext {
  final List<OrderState> _stateHistory = [];
  OrderState _currentState = WaitingState();
  
  void changeState(OrderState newState) {
    _stateHistory.add(_currentState);
    _currentState = newState;
  }
  
  void undo() {
    if (_stateHistory.isNotEmpty) {
      _currentState = _stateHistory.removeLast();
    }
  }
}

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总结：状态模式是你的行为变身器

• 核心价值： 将不同状态的行为局部化到各自类中
• Flutter优势：
  • 消除庞大的条件语句
  • 简化状态转换逻辑
  • 符合单一职责原则
  • 提高代码可扩展性和可维护性
• 适用场景： 订单系统、游戏角色、媒体播放器、工作流引擎、UI状态管理

设计启示： 当你的对象需要根据状态改变行为，且状态转换逻辑复杂时，状态模式是优雅的解决方案！