設計模式C++描述----16.狀態(State)模式

一. 舉例

一般汽車發動機工作時有四種狀態，吸氣、壓縮、做功和排氣。

在運行時，不同的狀態會有不同的行為，當前的狀態機在適當的時候會過渡到下一狀態。

其實用戶在使用時根本不知道當前的狀態，也無需知道當前的狀態。用戶只需要給發動機一個初始狀態，最後得到一個停止狀態就行了。

結構圖如下：

代碼如下：
[cpp]//狀態  
class State 
{ 
public:   
    virtual void Operation(Work *work) {} 
}; 
 
//工作  
class Work 
{ 
private: 
    State *m_state;  //目前狀態  
    int m_step;      //步驟  
     
public:   
    Work(State *state): m_state(state), m_step(0) 
    {} 
  
    ~Work() 
    { 
        delete m_state; 
    } 
     
    int GetStep() 
    { 
        return m_step; 
    } 
     
    void SetStep(int step) 
    { 
        m_step = step; 
    } 
     
    void SetState(State *state) 
    { 
        delete m_state; 
        m_state = state; 
    } 
 
    void Operation() 
    { 
        m_state->Operation(this); 
    } 
}; 
 
//排氣狀態  
class ExhaustState: public State   
{   
public:   
    void Operation(Work *work)  //排氣操作  
    {   
        if(work->GetStep() == 4)   
        { 
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"排氣操作"<<endl;   
        } 
    } 
}; 
 
//做功狀態  
class ActState: public State 
{ 
public: 
    void Operation(Work *work) //做功操作  
    { 
        if(work->GetStep() == 3) 
        { 
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"做功操作"<<endl;   
        } 
        else 
        { 
            work->SetState(new ExhaustState()); 
            work->Operation(); 
        } 
    } 
};   
 
//壓縮狀態  
class CompressState: public State   
{ 
public: 
    void Operation(Work *work) //壓縮操作  
    { 
        if(work->GetStep() == 2) 
        { 
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"壓縮操作"<<endl;   
        } 
        else 
        { 
            work->SetState(new ActState());   
            work->Operation();   
        }   
    } 
}; 
 
//吸氣狀態  
class InhaleState: public State 
{ 
public:   
    void Operation(Work *work) //吸氣操作  
    { 
        if(work->GetStep() == 1) 
        { 
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"吸氣操作"<<endl; 
        } 
        else 
        { 
            State *p = new CompressState(); 
            work->SetState(p); 
            work->Operation(); 
        } 
    } 
}; 
 
 
//測試代碼  
int main()   
{ 
    State* st = new InhaleState(); //初始狀態  
 
    Work *work = new Work(st); 
 
    for(int i = 1; i < 5; ++i) 
    { 
        work->SetStep(i); 
         
        work->Operation(); //操作  
    } 
 
    delete work; 
 
    return 0; 
} 
//狀態 www.2cto.com
class State
{
public: 
    virtual void Operation(Work *work) {}
};

//工作
class Work
{
private:
    State *m_state;  //目前狀態
    int m_step;      //步驟
   
public: 
    Work(State *state): m_state(state), m_step(0)
    {}
 
    ~Work()
    {
        delete m_state;
    }
   
    int GetStep()
    {
        return m_step;
    }
   
    void SetStep(int step)
    {
        m_step = step;
    }
   
    void SetState(State *state)
    {
        delete m_state;
        m_state = state;
    }

    void Operation()
    {
        m_state->Operation(this);
    }
};

//排氣狀態
class ExhaustState: public State 
{ 
public: 
    void Operation(Work *work)  //排氣操作
    { 
        if(work->GetStep() == 4) 
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"排氣操作"<<endl; 
        }
    }
};

//做功狀態
class ActState: public State
{
public:
    void Operation(Work *work) //做功操作
    {
        if(work->GetStep() == 3)
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"做功操作"<<endl; 
        }
        else
        {
            work->SetState(new ExhaustState());
            work->Operation();
        }
    }
}; 

//壓縮狀態
class CompressState: public State 
{
public:
    void Operation(Work *work) //壓縮操作
    {
        if(work->GetStep() == 2)
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"壓縮操作"<<endl; 
        }
        else
        {
            work->SetState(new ActState()); 
            work->Operation(); 
        } 
    }
};

//吸氣狀態
class InhaleState: public State
{
public: 
    void Operation(Work *work) //吸氣操作
    {
        if(work->GetStep() == 1)
        {
            cout<<"Step : "<<work->GetStep()<<"吸氣操作"<<endl;
        }
        else
        {
            State *p = new CompressState();
            work->SetState(p);
            work->Operation();
        }
    }
};

//測試代碼
int main() 
{
    State* st = new InhaleState(); //初始狀態

    Work *work = new Work(st);

    for(int i = 1; i < 5; ++i)
    {
        work->SetStep(i);
       
        work->Operation(); //操作
    }

    delete work;

    return 0;
}
二. 狀態模式

定義：允許一個對象在其內部狀態改變時改變它的行為。對象看起來似乎修改了它的類。

結構圖：

使用范圍：

（1）一個對象的行為取決於它的狀態, 並且它必須在運行時刻根據狀態改變它的行為。(上面的例子就是這種情況)

（2）一個操作中含有龐大的多分支的條件語句，且這些分支依賴於該對象的狀態。

作者 lwbeyond