C#設計模式(19)——狀態者模式（State Pattern）
一、引言
在上一篇文章介紹到可以使用狀態者模式和觀察者模式來解決中介者模式存在的問題，在本文中將首先通過一個銀行賬戶的例子來解釋狀態者模式，通過這個例子使大家可以對狀態者模式有一個清楚的認識，接著，再使用狀態者模式來解決上一篇文章中提出的問題。
二、狀態者模式的介紹
每個對象都有其對應的狀態，而每個狀態又對應一些相應的行為，如果某個對象有多個狀態時，那麼就會對應很多的行為。那麼對這些狀態的判斷和根據狀態完成的行為，就會導致多重條件語句，並且如果添加一種新的狀態時，需要更改之前現有的代碼。這樣的設計顯然違背了開閉原則。狀態模式正是用來解決這樣的問題的。狀態模式將每種狀態對應的行為抽象出來成為單獨新的對象，這樣狀態的變化不再依賴於對象內部的行為。
2.1 狀態者模式的定義
上面對狀態模式做了一個簡單的介紹，這裡給出狀態模式的定義。
狀態模式——允許一個對象在其內部狀態改變時自動改變其行為，對象看起來就像是改變了它的類。
2.2 狀態者模式的結構
既然狀態者模式是對已有對象的狀態進行抽象，則自然就有抽象狀態者類和具體狀態者類，而原來已有對象需要保存抽象狀態者類的引用，通過調用抽象狀態者的行為來改變已有對象的行為。經過上面的分析，狀態者模式的結構圖也就很容易理解了，
Account類：維護一個State類的一個實例，該實例標識著當前對象的狀態。
State類：抽象狀態類，定義了一個具體狀態類需要實現的行為約定。
SilveStater、GoldState和RedState類：具體狀態類，實現抽象狀態類的每個行為。
2.3 狀態者模式的實現
下面，就以銀行賬戶的狀態來實現下狀態者模式。銀行賬戶根據余額可分為RedState、SilverState和GoldState。這些狀態分別代表透支賬號，新開賬戶和標准賬戶。賬號余額在【-100.0，0.0】范圍表示處於RedState狀態，賬號余額在【0.0 ， 1000.0】范圍表示處於SilverState，賬號在【1000.0， 100000.0】范圍表示處於GoldState狀態。下面以這樣的一個場景實現下狀態者模式，具體實現代碼如下所示：
復制代碼
1 namespace StatePatternSample
2 {
3 public class Account
4 {
5 public State State {get;set;}
6 public string Owner { get; set; }
7 public Account(string owner)
8 {
9 this.Owner = owner;
10 this.State = new SilverState(0.0, this);
11 }
12
13 public double Balance { get {return State.Balance; }} // 余額
14 // 存錢
15 public void Deposit(double amount)
16 {
17 State.Deposit(amount);
18 Console.WriteLine("存款金額為 {0:C}——", amount);
19 Console.WriteLine("賬戶余額為 =:{0:C}", this.Balance);
20 Console.WriteLine("賬戶狀態為: {0}", this.State.GetType().Name);
21 Console.WriteLine();
22 }
23
24 // 取錢
25 public void Withdraw(double amount)
26 {
27 State.Withdraw(amount);
28 Console.WriteLine("取款金額為 {0:C}——",amount);
29 Console.WriteLine("賬戶余額為 =:{0:C}", this.Balance);
30 Console.WriteLine("賬戶狀態為: {0}", this.State.GetType().Name);
31 Console.WriteLine();
32 }
33
34 // 獲得利息
35 public void PayInterest()
36 {
37 State.PayInterest();
38 Console.WriteLine("Interest Paid --- ");
39 Console.WriteLine("賬戶余額為 =:{0:C}", this.Balance);
40 Console.WriteLine("賬戶狀態為: {0}", this.State.GetType().Name);
41 Console.WriteLine();
42 }
43 }
44
45 // 抽象狀態類
46 public abstract class State
47 {
48 // Properties
49 public Account Account { get; set; }
50 public double Balance { get; set; } // 余額
51 public double Interest { get; set; } // 利率
52 public double LowerLimit { get; set; } // 下限
53 public double UpperLimit { get; set; } // 上限
54
55 public abstract void Deposit(double amount); // 存款
56 public abstract void Withdraw(double amount); // 取錢
57 public abstract void PayInterest(); // 獲得的利息
58 }
59
60 // Red State意味著Account透支了
61 public class RedState : State
62 {
63 public RedState(State state)
64 {
65 // Initialize
66 this.Balance = state.Balance;
67 this.Account = state.Account;
68 Interest = 0.00;
69 LowerLimit = -100.00;
70 UpperLimit = 0.00;
71 }
72
73 // 存款
74 public override void Deposit(double amount)
75 {
76 Balance += amount;
77 StateChangeCheck();
78 }
79 // 取錢
80 public override void Withdraw(double amount)
81 {
82 Console.WriteLine("沒有錢可以取了！");
83 }
84
85 public override void PayInterest()
86 {
87 // 沒有利息
88 }
89
90 private void StateChangeCheck()
91 {
92 if (Balance > UpperLimit)
93 {
94 Account.State = new SilverState(this);
95 }
96 }
97 }
98
99 // Silver State意味著沒有利息得
100 public class SilverState :State
101 {
102 public SilverState(State state)
103 : this(state.Balance, state.Account)
104 {
105 }
106
107 public SilverState(double balance, Account account)
108 {
109 this.Balance = balance;
110 this.Account = account;
111 Interest = 0.00;
112 LowerLimit = 0.00;
113 UpperLimit = 1000.00;
114 }
115
116 public override void Deposit(double amount)
117 {
118 Balance += amount;
119 StateChangeCheck();
120 }
121 public override void Withdraw(double amount)
122 {
123 Balance -= amount;
124 StateChangeCheck();
125 }
126
127 public override void PayInterest()
128 {
129 Balance += Interest * Balance;
130 StateChangeCheck();
131 }
132
133 private void StateChangeCheck()
134 {
135 if (Balance < LowerLimit)
136 {
137 Account.State = new RedState(this);
138 }
139 else if (Balance > UpperLimit)
140 {
141 Account.State = new GoldState(this);
142 }
143 }
144 }
145
146 // Gold State意味著有利息狀態
147 public class GoldState : State
148 {
149 public GoldState(State state)
150 {
151 this.Balance = state.Balance;
152 this.Account = state.Account;
153 Interest = 0.05;
154 LowerLimit = 1000.00;
155 UpperLimit = 1000000.00;
156 }
157 // 存錢
158 public override void Deposit(double amount)
159 {
160 Balance += amount;
161 StateChangeCheck();
162 }
163 // 取錢
164 public override void Withdraw(double amount)
165 {
166 Balance -= amount;
167 StateChangeCheck();
168 }
169 public override void PayInterest()
170 {
171 Balance += Interest * Balance;
172 StateChangeCheck();
173 }
174
175 private void StateChangeCheck()
176 {
177 if (Balance < 0.0)
178 {
179 Account.State = new RedState(this);
180 }
181 else if (Balance < LowerLimit)
182 {
183 Account.State = new SilverState(this);
184 }
185 }
186 }
187
188 class App
189 {
190 static void Main(string[] args)
191 {
192 // 開一個新的賬戶
193 Account account = new Account("Learning Hard");
194
195 // 進行交易
196 // 存錢
197 account.Deposit(1000.0);
198 account.Deposit(200.0);
199 account.Deposit(600.0);
200
201 // 付利息
202 account.PayInterest();
203
204 // 取錢
205 account.Withdraw(2000.00);
206 account.Withdraw(500.00);
207
208 // 等待用戶輸入
209 Console.ReadKey();
210 }
211 }
212 }
