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    這篇文章主要介紹了state狀態(tài)模式及在C++設(shè)計(jì)模式編程中的使用實(shí)例,在設(shè)計(jì)模式中策略用來處理算法變化,而狀態(tài)則是透明地處理狀態(tài)變化,需要的朋友可以參考下

    每個(gè)人、事物在不同的狀態(tài)下會(huì)有不同表現(xiàn)（動(dòng)作），而一個(gè)狀態(tài)又會(huì)在不同的表現(xiàn)下轉(zhuǎn)移到下一個(gè)不同的狀態(tài)（State）。最簡(jiǎn)單的一個(gè)生活中的例子就是：地鐵入口處，如果你放入正確的地鐵票，門就會(huì)打開讓你通過。在出口處也是驗(yàn)票，如果正確你就可以 ok，否則就不讓你通過（如果你動(dòng)作野蠻，或許會(huì)有報(bào)警（Alarm），：））。

    有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)（FSM）也是一個(gè)典型的狀態(tài)不同，對(duì)輸入有不同的響應(yīng)（狀態(tài)轉(zhuǎn)移）。

    通常我們?cè)趯?shí)現(xiàn)這類系統(tǒng)會(huì)使用到很多的 Switch/Case 語句，Case 某種狀態(tài)，發(fā)生什么動(dòng)作，Case 另外一種狀態(tài)，則發(fā)生另外一種狀態(tài)。但是這種實(shí)現(xiàn)方式至少有以下兩個(gè)問題：

    當(dāng)狀態(tài)數(shù)目不是很多的時(shí)候，Switch/Case 可能可以搞定。但是當(dāng)狀態(tài)數(shù)目很多的時(shí)候（實(shí)際系統(tǒng)中也正是如此），維護(hù)一大組的 Switch/Case 語句將是一件異常困難并且容易出錯(cuò)的事情。
    狀態(tài)邏輯和動(dòng)作實(shí)現(xiàn)沒有分離。在很多的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)代碼直接寫在狀態(tài)的邏輯當(dāng)中。這帶來的后果就是系統(tǒng)的擴(kuò)展性和維護(hù)得不到保證。

    狀態(tài)模式就是被用來解決上面列出的兩個(gè)問題的，在狀態(tài)模式中我們將狀態(tài)邏輯和動(dòng)作實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分離。當(dāng)一個(gè)操作中要維護(hù)大量的 case 分支語句，并且這些分支依賴于對(duì)象的狀態(tài)。狀態(tài)模式將每一個(gè)分支都封裝到獨(dú)立的類中。

狀態(tài)模式典型的結(jié)構(gòu)圖為：

狀態(tài)模式的實(shí)現(xiàn)
代碼片斷 1：State.h

//state.h
#ifndef _STATE_H_
#define _STATE_H_
class Context; //前置聲明
class State{
  public:
  State();
  virtual ~State();
  virtual void OperationInterface(Context* ) = 0;
  virtual void OperationChangeState(Context*) = 0;
  protected:
  bool ChangeState(Context* con,State* st);
  private:
  //bool ChangeState(Context* con,State* st);
};
class ConcreteStateA:public State{
  public:
  ConcreteStateA();
  virtual ~ConcreteStateA();
  virtual void OperationInterface(Context* );
  virtual void OperationChangeState(Context*);
  protected:
  private:
};
class ConcreteStateB:public State{
  public:
  ConcreteStateB();
  virtual ~ConcreteStateB();
  virtual void OperationInterface(Context* );
  virtual void OperationChangeState(Context*);
  protected:
  private:
};
#endif //~_STATE_H_

代碼片斷 2：State.cpp

//State.cpp
#include "State.h"
#include "Context.h"
#include <iostream>
using namespace std;
State::State(){
}
State::~State(){
}
void State::OperationInterface(Context* con){
  cout<<"State::.."<<endl;
}
bool State::ChangeState(Context* con,State* st){
  con->ChangeState(st);
  return true;
}
void State::OperationChangeState(Context* con){
}
///
ConcreteStateA::ConcreteStateA(){
}
ConcreteStateA::~ConcreteStateA(){
}
void ConcreteStateA::OperationInterface(Context* con){
  cout<<"ConcreteStateA::OperationInterface
  ......"<<endl;
}
void ConcreteStateA::OperationChangeState(Context* con){
  OperationInterface(con);
  this->ChangeState(con,new ConcreteStateB());
}
///
ConcreteStateB::ConcreteStateB(){
}
ConcreteStateB::~ConcreteStateB(){
}
void ConcreteStateB::OperationInterface(Context* con){
  cout<<"ConcreteStateB::OperationInterface......"<<endl;
}
void ConcreteStateB::OperationChangeState(Context* con){
  OperationInterface(con);
  this->ChangeState(con,new ConcreteStateA());
}

代碼片斷 3：Context.h

//context.h
#ifndef _CONTEXT_H_
#define _CONTEXT_H_
class State;
/**
*
**/
class Context{
  public:
  Context();
  Context(State* state);
  ~Context();
  void OprationInterface();
  void OperationChangState();
  protected:
  private:
  friend class State; //表明在 State 類中可以訪問 Context 類的 private 字段
  bool ChangeState(State* state);
  private:
  State* _state;
};
#endif //~_CONTEXT_H_

代碼片斷 4：Context.cpp

//context.cpp
#include "Context.h"
#include "State.h"
Context::Context(){
}
Context::Context(State* state){
  this->_state = state;
}
Context::~Context(){
  delete _state;
}
void Context::OprationInterface(){
  _state->OperationInterface(this);
}
bool Context::ChangeState(State* state){
  ///_state->ChangeState(this,state);
  this->_state = state;
  return true;
}
void Context::OperationChangState(){
  _state->OperationChangeState(this);
}

代碼片斷 5：main.cpp

//main.cpp
#include "Context.h"
#include "State.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char* argv[]){
  State* st = new ConcreteStateA();
  Context* con = new Context(st);
  con->OperationChangState();
  con->OperationChangState();
  con->OperationChangState();
  if (con != NULL)
    delete con;
  if (st != NULL)
    st = NULL;
  return 0;
}

代碼說明：狀態(tài)模式在實(shí)現(xiàn)中，有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：
1.將狀態(tài)聲明為 Context 的友元類（friend class），其作用是讓狀態(tài)模式訪問 Context的 protected 接口 ChangeSate（）。
狀態(tài)及其子類中的操作都將 Context*傳入作為參數(shù)，其主要目的是狀態(tài)類可以通過這個(gè)指針調(diào)用 Context 中的方法（在本示例代碼中沒有體現(xiàn)）。這也是狀態(tài)模式和 Strategy模式的最大區(qū)別所在。

2.運(yùn)行了示例代碼后可以獲得以下的結(jié)果：連續(xù) 3 次調(diào)用了 Context 的 OprationInterface（）因?yàn)槊看握{(diào)用后狀態(tài)都會(huì)改變（A－B－A），因此該動(dòng)作隨著 Context 的狀態(tài)的轉(zhuǎn)變而獲得了不同的結(jié)果。

關(guān)于State模式的一些需要注意的地方
這個(gè)模式使得軟件可以在不同的state下面呈現(xiàn)出完全不同的特征

不同的theme使得相同的元素呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)
不同的state下面相同的操作產(chǎn)生不同的效果
不同的狀態(tài)對(duì)相同的信息產(chǎn)生不同的處理
這個(gè)模式使得操作的state邏輯更加的清楚，省去了無數(shù)的state判斷，而state的擴(kuò)展性和可維護(hù)性和執(zhí)行效率也大幅度的上升。關(guān)于state，有如下幾點(diǎn)要注意的地方：

1.所有的state應(yīng)該被一個(gè)類（State Manager Class）管理:

state之間的跳轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)換是非常復(fù)雜的，有時(shí)一些state可能要跳轉(zhuǎn)的目標(biāo)state有幾十個(gè)，這個(gè)時(shí)候我們需要一個(gè)管理類（State Manager ）來統(tǒng)一的管理這些state的切換，例如目標(biāo)state的初始化和申請(qǐng)?zhí)D(zhuǎn)state的結(jié)束處理，以及一些state間共享數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理。與其稱這個(gè)Manager 為管理類，不如說是一個(gè)中間類，它實(shí)現(xiàn)了state之間的解隅，使得各個(gè)state之間不比知道target state的具體信息，而只要向Manager申請(qǐng)?zhí)D(zhuǎn)就可以了。使得各個(gè)state的模塊化更好，更加的靈活

2.所有的state都應(yīng)該從一個(gè)state基類繼承:

既然state要教給一個(gè)manager來管理，那么自然的，這些state都應(yīng)該從一個(gè)父類繼承下來，這樣manager并不需要知道很多子類的信息，一個(gè)最單純的manager只要只要管理一個(gè)這樣的基類的指針就可以了。另外，我們還可以統(tǒng)一的把state的一些共有的屬性放在這里

3.state應(yīng)該實(shí)現(xiàn)為一個(gè)singleton:

state并不需要總是被申請(qǐng)，這樣可能會(huì)造成管理上的混亂，state資源的申請(qǐng)也不應(yīng)該可以任意進(jìn)行，事實(shí)上，state的申請(qǐng)權(quán)限應(yīng)該只有 Manager才有，并且有且只有一次。在這樣的情況下，state的構(gòu)造函數(shù)似乎應(yīng)該被聲明為protected or private ，而Manager應(yīng)該被聲明為state的友元，但是友元被看成是破壞類的封裝性的一種做法，這一點(diǎn)上，我很矛盾，所以在這一條上我只能采取一種漠視的態(tài)度。

4.應(yīng)該做一個(gè)state么？這是一個(gè)問題：

state可以說是if-else的一種替代品，極端的情況下面state可以讓你的程序中if-else程序塊消失得無影無蹤，但是，這并不是銀彈。state對(duì)于狀態(tài)可預(yù)知的情況下非常有效，但是對(duì)于state不可預(yù)知，或者相似的state數(shù)量太多。過多的state會(huì)造成class的粒度過細(xì)，程序反而不簡(jiǎn)潔。在這樣的情況下，你應(yīng)該考慮使用if-else程序塊來替代state。

例如：

有這樣的一個(gè)程序，它可以生成任意形狀的多邊形，而多邊形的各個(gè)節(jié)點(diǎn)是可以移動(dòng)的，問題就來了。

我并不知道用戶將要使用多少個(gè)節(jié)點(diǎn)的多邊形，因此我無法的創(chuàng)建那么多相應(yīng)的state來使得這樣一個(gè)程序正常工作。state大多數(shù)都是確定的，對(duì)于不確定的，state似乎無能為力，例如此例

一種解決方法是我利用Manager傳遞給state一個(gè)state參數(shù)，讓state有機(jī)會(huì)知道用戶的操作意圖，在這個(gè)例子里面是讓state知道用戶打算操作某一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而state根據(jù)這個(gè)state參數(shù)來處理用戶的操作，比如說，state得到的是用戶操作的某一個(gè)點(diǎn)的index ,而state只要寫

points[index].moveTo(points[index].getX()+offset_x , points[index].getY()+offset_y)；

就可以，從而避免了state過多出現(xiàn)的問題。

當(dāng)前題目：詳解state狀態(tài)模式及在C++設(shè)計(jì)模式編程中的使用實(shí)例
文章URL：http://chinadenli.net/article2/pigeoc.html

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