python设计模式20-状态模式

1. 状态模式(State)介绍

UML类图

应用场景

行为状态改变的场景。这点在各种控制器中非常常见，同时，逻辑结构为状态转移图的场景中都非常适用。

优点

• 状态模式的优点是结构清晰，相比于if…else…简约了不少；
• 封装性好，外部调用不必知道内部实现细节。

缺点

• 在状态比较多时，子类也会非常多，不便于管理。

2. 示例

• 电梯在我们周边随处可见，电梯的控制逻辑中心是由电梯控制器实现的。电梯的控制逻辑，即使简单点设计，把状态分成开门状态，停止状态和运行状态，操作分成开门、关门、运行、停止，那流程也是很复杂的。首先，开门状态不能开门、运行、停止；停止状态不能关门，停止；运行状态不能开门、关门、运行。要用一个一个if…else…实现，首先代码混乱，不易维护；二是不易扩展。
• 那该如何实现？每个操作仅仅是一个操作，状态切换与操作是分离的，这也造成后来操作和状态“相互配合”的“手忙脚乱”。如果把状态抽象成一个类，每个状态为一个子类，每个状态实现什么操作，不实现什么操作，仅仅在这个类中具体实现就可以了。

"""State Pattern with Python Code
"""

from abc import abstractmethod, ABCMeta


# 抽象的状态类
class LiftState(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def open(self):
        pass

    @abstractmethod
    def close(self):
        pass

    @abstractmethod
    def run(self):
        pass   
 
    @abstractmethod
    def stop(self):
        pass


class OpenState(LiftState):
    def open(self):
        print("OPEN:The door is opened...")
        return self

    def close(self):
        print("OPEN:The door start to close...")
        print("OPEN:The door is closed")
        return StopState()

    def run(self):
        print("OPEN:Run Forbidden.")
        return self
    
    def stop(self):
        print("OPEN:Stop Forbidden.")
        return self


class RunState(LiftState):
    def open(self):
        print("RUN:Open Forbidden.")
        return self

    def close(self):
        print("RUN:Close Forbidden.")
        return self

    def run(self):
        print("RUN:The lift is running...")
        return self

    def stop(self):
        print("RUN:The lift start to stop...")
        print("RUN:The lift stopped...")
        return StopState()


class StopState(LiftState):
    def open(self):
        print("STOP:The door is opening...")
        print("STOP:The door is opened...")
        return OpenState()

    def close(self):
        print("STOP:Close Forbidden")
        return self
    
    def run(self):
        print("STOP:The lift start to run...")
        return RunState()

    def stop(self):
        print("STOP:The lift is stopped.")
        return self


class Context(LiftState):
    def getState(self):
        return self._state

    def setState(self, state):
        self._state = state
    
    def open(self):
        self.setState(self._state.open())
    
    def close(self):
        self.setState(self._state.close())
    
    def run(self):
        self.setState(self._state.run())

    def stop(self):
        self.setState(self._state.stop())
    

# 电梯先在STOP状态，然后开门，开门时运行Run，被禁止，然后，关门、运行、停止。
class Client(object):
    def main(self):
        ctx = Context()
        ctx.setState(StopState())
        ctx.open()
        ctx.run()
        ctx.close()
        ctx.run()
        ctx.stop() 


if __name__ == "__main__":
    Client().main()

输出：

# ./State.py
STOP:The door is opening...
STOP:The door is opened...
OPEN:Run Forbidden.
OPEN:The door start to close...
OPEN:The door is closed
STOP:The lift start to run...
RUN:The lift start to stop...
RUN:The lift stopped...

参考：
https://www.cnblogs.com/jokezl/p/10227328.html