【设计模式基础】行为模式 - 8 -状态(State)
2014-03-11 04:38
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1. 模式意图
允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎是修改了它的类。在很多情况下,一个对象的行为取决于一个或多个动态变化的属性,这样的属性叫做状态,这样的对象叫做有状态的对象。这样的对象的状态是从事先定义好的一系列值中取出的。当一个这样的对象与外部事件产生互动时,其内部状态就会改变,从而使得系统的行为也随之发生变化。
适用性:
一个对象的行为取决于它的状态,并且它必须在运行时根据状态改变它的行为。
一个操作中含有庞大的多分支的条件语句,并且这些分支依赖于该对象的状态。这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常,有多个操作包含这一相同的条件结构。State模式将每一个条件分之放入一个独立的类中。这使得可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象,这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化。
2. 模式定义
Context: 定义客户感兴趣的接口;维护一个ConcreteState子类的实例,这个实例定义当前状态。
State: 定义一个接口以封装与Context的一个特定状态相关的行为。
ConcreteState:每一个子类实现一个与Context的一个状态相关的行为。
协作:
Context将与状态相关的请求委托为当前的ConcreteState对象处理
Context可将自身作为一个参数传递给处理该请求的状态对象。这使得状态对象在必要时可访问Context
Context是客户使用的主要接口。客户可用状态对象来配置一个Context,一旦一个Context配置完毕,它的客户不再需要直接与状态对象打交道
Context或ConcreteState子类都可以决定哪个状态是另外哪一个的后继者,以及是在何种条件下进行状态转换
优点:
它将与特定状态相关的行为局部化,并且将不同状态的行为分隔开来
它使得状态转换显式化
State对象可被共享
缺点:
状态模式的使用或增加系统类和对象的个数
状态模式的结构和实现都比较复杂,如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱
实现细节:
谁定义状态转换: state模式不指定哪一个参与者定义状态转换准则。如果该准则是固定的,那么它们可以在Context中完全实现;然而若让State子类自身指定它们的后继状态以及何时进行转换,通常更灵活更合适。这需要Context增加一个接口,让State对象显式的设定Context的当前状态。用这种方法分散转换逻辑可以很容易地定义新的State子类来修改和扩展该逻辑。这样做的缺点是,一个State子类至少拥有一个其他子类的信息,这就在各子类之间产生了实现依赖。
创建和销毁State对象: 究竟是(1)仅当需要State对象时才创建它们并随后销毁它们,还是(2)提前创建它们并且始终不销毁它们。 当将要进入的状态在运行时是不可知的,并且上下文不经常改变状态时,第一种选择较为可取。当状态改变很频繁时,第二张方法比较好,但是这种方法可能不太方便,因为Context必须保存对所有可能会进入的那些状态的引用。
3. 模式实现
3.1 C++实现State模式
class TCPOcterStream; class TCPState;' // Context class TCPConnection { public: TCPConnection(); void ActiveOpen(); void PassiveOpen(); void Close(); void Send(); void Acknowledge(); void Synchronize(); void ProcessOctet(TCPOctetStream*); private: friend class TCPState; void ChangeState(TCPState*); private: TCPState* _state; }; TCPConnection::TCPConnection() { _state = TCPClosed::Instance(); } void TCPConnection::ChangeState(TCPState* s) { _state = s; } void TCPConnection::ActiveOpen() { _state->ActiveOpen(this); } void TCPConnection::PassiveOpen() { _state->PassiveOpen(this); } void TCPConnection::Close() { _state->Close(this); } void TCPConnection::Acknowledge() { _state->Acknowledge(this); } void TCPConnection::Synchronize() { _state->Synchronize(this); } // State class TCPState { public: virtual void Transmit(TCPConnection*, TCPOctetStream*); virtual void ActiveOpen(TCPConnection*); virtual void PassiveOpen(TCPConnection*); virtual void Close(TCPConnection*); virtual void Synchronize(TCPConnection*); virtual void Acknowledge(TCPConnection*); virtual void Send(TCPConnection*); protected: void ChangeState(TCPConnection*, TCPState*); }; void TCPState::ChangeState(TCPConnection* t, TCPState* s) { t->ChangeState(s); } // Sub State - Established class TCPEstablishd : public TCPState { public: static TCPState* Instance(); virtual void Transmit(TCPConnection*, TCPOctetStream*); virtual void Close(TCPConnection*); }; void TCPEstablished::Transmit(TCPConnection* t, TCPOctetStream* o) { t->ProcessOctet(o); } void TCPEstablished::Close(TCPConnection* t) { // send FIN, receive ACK of FIN // ... ... ChangeState(t, TCPListen::Instance()); } // Sub State - Closed class TCPClosed : public TCPState { public: static TCPState* Instance(); virtual void ActiveOpen(TCPConnection*); virtual void PassiveOpen(TCPConnection*); }; void TCPClosed::ActiveOpen(TCPConnection* t) { // send SYN, receive SYN, ACK, etc. // ... ... ChangeState(t, TCPEstablished::Instance()); } void TCPClosed::PassiveOpen(TCPConnection* t) { // ... ... ChangeState(t, TCPListen::Instance); }
4. 模式应用
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