【深入浅出设计模式--状态模式】

一、背景

状态模式是一种行为设计模式，让你能在一个对象的内部状态变化时改变其行为，使其看上去就像改变了自身所属的类一样。其与有限状态机的概念紧密相关，如下所示：

二、问题

在实际设计编码UI界面的工作中，有很多人应该都遇到过类似这样的场景：当鼠标移动或者点击某个标签、按钮等组件时，对应组件上会根据鼠标的状态进行不同的响应，比如颜色大小的变化。如果状态有很多种，那我们就会在代码中添加许多条件判断（if-else、switch），有时候可能一条语句中的条件多达十来个，出现bug的时候调试起来相当恶心。基于这个问题，下面使用状态模式逐步解决。

三、解决方案

1. 首先在上下文类Context中定义改变状态的接口changeState，并聚合了指向当前状态的IState对象指针，changeState的参数即为new生成的具体状态类NormorlState等，调用paintTags函数时会调用当前状态类的doPaint函数进行该状态下的绘制操作。
2. 接口状态类IState中提供了doPaint纯虚函数，每个具体状态类会继承并重写doPaint，在doPaint中可以调用setHoverState等函数对Context类对象的成员变量进行修改，同步状态与操作。
3. 为了对每个状态类对象进行复用，采用单例模式提供GetInstance函数供Context调用。
   类图如下：
   
4. 上面的类结构中，因为每个具体状态类都是单例模式，提供除了名字不同之外相同的代码块，因此会有许多重复代码，因此想到在接口状态类IStateBase和具体状态类之间插入一个单例模板类IStateTemplate专门提供静态GetInstance函数，然后每个具体状态类对其继承和模板特化，这样在具体状态类中只需要实现doPaint函数即可。
5. 各类达到高度凝练与抽象，每一层只专注某一功能的效果。后续如果有新加入一种状态，只需要特化IStateTemplate，然后重写doPaint函数即可，其他状态的代码无需修改，减少大量条件判断的同时也降低了出错的概率。
   改进后的类图如下：
   
6. 该模式下各类之间交互的时序图如下：
   
7. Context类关键代码截图：
   
8. State相关类关键代码截图：
   

四、 适用场景总结

• 如果对象需要根据自身当前状态（成员变量值）进行不同行为，同时状态的数量非常多且与状态相关的代码会频繁变更的话，可使用状态模式。
• 当相似状态和基于条件的状态机转换中存在许多重复代码时，可使用状态模式。
• 如果状态机只有很少的几个状态，或者很少发生改变，那么应用该模式可能会显得小题大作。

五、后记

以上所有内容均为原创，代码已上传至gayhub：
https://github.com/gangster-puppy/Design-Pattern.git