C# 设计模式之状态模式

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前言

状态模式在我们的现实生活中也有类似的例子，例如：在我们上网购买商品的过程中，就可以查看订单的实时状态。对于商家来说，订单的状态不同，也会允许客户有不同的动作要求，比如：订单在已经处于发货状态，此订单是不能退货的。如果订单在备货阶段，客户是可以换货或者退货的。如果我们的订单已经发货了，您就等着接收货物吧，如果货物有质量问题，可以拒签，或者顺利完成交易。

1 基础介绍

定义：允许一个对象在其内部状态改变时自动改变其行为，对象看起来就像是改变了它的类。
每个对象都有其对应的状态，而每个状态又对应一些相应的行为，如果某个对象有多个状态时，那么就会对应很多的行为。那么对这些状态的判断和根据状态完成的行为，就会导致多重条件语句，并且如果添加一种新的状态时，需要更改之前现有的代码。这样的设计显然违背了开闭原则。状态模式正是用来解决这样的问题的。状态模式将每种状态对应的行为抽象出来成为单独新的对象，这样状态的变化不再依赖于对象内部的行为。
状态模式有以下角色：
- 环境角色（Context）：也称上下文，定义客户端所感兴趣的接口，并且保留一个具体状态类的实例。这个具体状态类的实例给出此环境对象的现有状态。
- 抽象状态角色（State）：定义一个接口，用以封装环境对象的一个特定的状态所对应的行为。
- 具体状态角色（ConcreteState）：每一个具体状态类都实现了环境（Context）的一个状态所对应的行为。

在状态模式结构中需要理解环境类与抽象状态类的作用：

环境类实际上就是拥有状态的对象，环境类有时候可以充当状态管理器(State Manager)的角色，可以在环境类中对状态进行切换操作。
抽象状态类可以是抽象类，也可以是接口，不同状态类就是继承这个父类的不同子类，状态类的产生是由于环境类存在多个状态，同时还满足两个条件：这些状态经常需要切换，在不同的状态下对象的行为不同。因此可以将不同对象下的行为单独提取出来封装在具体的状态类中，使得环境类对象在其内部状态改变时可以改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类，而实际上是由于切换到不同的具体状态类实现的。由于环境类可以设置为任一具体状态类，因此它针对抽象状态类进行编程，在程序运行时可以将任一具体状态类的对象设置到环境类中，从而使得环境类可以改变内部状态，并且改变行为。

2 使用场景

对象的行为依赖于它的状态（属性）并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。
代码中包含大量与对象状态有关的条件语句，这些条件语句的出现，会导致代码的可维护性和灵活性变差，不能方便地增加和删除状态，使客户类与类库之间的耦合增强。在这些条件语句中包含了对象的行为，而且这些条件对应于对象的各种状态

3 实现方式

在这里以酒店房间预定为案例说明：
在这里插入图片描述
状态变迁：

然后是3个状态类,这个三个状态分别对应：空闲、预订、入住。其中空闲可以完成预订和入住两个动作，预订可以完成入住和退订两个动作，入住可以退房。

状态接口

public interface IState{/// <summary>/// 预定房间/// </summary>void bookRoom();/// <summary>/// 退订房间/// </summary>void UnSubscribeRoom();/// <summary>/// 入住/// </summary>void CheckInRoom();/// <summary>/// 退房/// </summary>void CheckOutRoom();}

房间类（包含状态的环境角色）

	public class Room{/// <summary>/// 房间的当前状态/// </summary>private IState _state;public IState State{get { return _state; }set { _state = value; }}/// <summary>/// 房间的三个状态/// </summary>private IState _freeTimeState; //空闲状态private IState _checkInState;  //入住状态private IState _bookedState;   //预定状态/// <summary>/// 空闲状态/// </summary>public IState FreeTimeState{get { return _freeTimeState; }set { _freeTimeState = value; }}/// <summary>/// 入住状态/// </summary>public IState CheckInState{get { return _checkInState; }set { _checkInState = value; }}/// <summary>/// 预定状态/// </summary>public IState BookedState{get { return _bookedState; }set { _bookedState = value; }}public Room(){this._freeTimeState = new FreeTimeState(this);this._checkInState = new CheckInState(this);this._bookedState = new BookedState(this);this._state = this._freeTimeState;}/// <summary>/// 预定房间/// </summary>public void bookRoom(){this._state.bookRoom();}/// <summary>/// 退订房间/// </summary>public void UnSubscribeRoom(){this._state.UnSubscribeRoom();}/// <summary>/// 入住/// </summary>public void CheckInRoom(){this._state.CheckInRoom();}/// <summary>/// 退房/// </summary>public void CheckOutRoom(){this._state.CheckOutRoom();}public string getRoomState(){return "该房间的状态是:" + this.State.GetType().ToString();}}

空闲状态

	public class FreeTimeState:IState{private Room _room;public FreeTimeState(){ }public FreeTimeState(Room room){this._room= room;}public void bookRoom(){//设置状态为已经预定状态this._room.State = this._room.BookedState;Console.WriteLine("您已经成功预定了...");}public void UnSubscribeRoom(){//暂不操作}public void CheckInRoom(){this._room.State = this._room.CheckInState;Console.WriteLine("您已经成功入住...");}public void CheckOutRoom(){//暂不操作}}

预定状态

	public class BookedState:IState{private Room _room;public BookedState(){ }public BookedState(Room room){this._room= room;}public void bookRoom(){Console.WriteLine("该房间已经预定了...");}public void UnSubscribeRoom(){this._room.State = this._room.FreeTimeState;Console.WriteLine("退订成功,欢迎下次光临...。");}public void CheckInRoom(){this._room.State = this._room.CheckInState;Console.WriteLine("入住成功...");}public void CheckOutRoom(){//暂不操作}}

入住状态

	public class CheckInState:IState{private Room _room;public CheckInState(){ }public CheckInState(Room room){this._room= room;}public void bookRoom(){Console.WriteLine("该房间已经入住...");}public void UnSubscribeRoom(){//暂不操作}public void CheckInRoom(){Console.WriteLine("该房间已经入住...");}public void CheckOutRoom(){this._room.State = this._room.FreeTimeState;Console.WriteLine("退房成功...");}}

客户端调用：

		static void Main(string[] args){//创建俩间房子Room[] rooms = new Room[2];//初始化for (int i = 0; i < rooms.Length; i++){rooms[i] = new Room();}//第一间房子rooms[0].bookRoom(); //预定rooms[0].CheckInRoom();//入住rooms[0].bookRoom(); //再次预定Console.WriteLine(rooms[0].State);Console.WriteLine("-------------------");//第二间房子rooms[1].CheckInRoom(); //入住rooms[1].bookRoom(); //预定rooms[1].CheckInRoom(); //入住rooms[1].bookRoom();//再次预定Console.WriteLine(rooms[1].State);Console.WriteLine("-------------------");Console.Read();}