设计模式之状态STATE模式（C++）

状态模式：属于行为型模式的其中一种，其允许一个对象在内部改变状态时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。

状态模式主要解决的是当控制一个对象的状态转换条件表达式过于复杂时的情况，把状态的逻辑判断转移到表示不同状态的一系列类中，可以把复杂的判断逻辑简化。好处就是讲于特定状态相关的行为局部化，并且将不同的状态行为分割开来。比如说我们有一个DoSomeThing的函数，该函数内有大量的if else 分支或者case分支，函数在不同的分支下执行不同的操作。在编程中有一个基本的准则是代码坏味道，就是函数代码过长往往是一个坏味道，通常做法是将函数剥离成几个小函数，而在面向对象中，就可以利用状态模式，将特性的状态以及该状态下的相关行为分割成一个独立的状态类，把复杂的状态逻辑判断分割开，有利于系统的拓展新，当需要增加条件判断分支时仅需要增加一个状态类即可，同时而不需要再原来的函数中增加判断分支(破坏开放-封闭原则)。

通用STATE模式的UML类图

Context:定义客户感兴趣的接口，维护一个State的引用，该引用保存着当前的状态。

State:抽象状态类，定义各个状态下需要执行的相应行为的统一抽象接口。

ConcreteState:具体状态类，实现抽象State状态的接口，定义自己状态下的相关行为。

以一个基本的SOCKET的通信代码为例，写了一个简约版的示例代码：

State.h

class TCPState;
class TCPConn
{
public:
	TCPConn(TCPState* state){ this->m_state = state; }
	void SetTCPState(TCPState* state);
	void Request();
private:
	TCPState* m_state;
};

class TCPState
{
public:
	virtual void Handle(TCPConn*) = 0;
	virtual ~TCPState(){};
};

class TCPClose : public TCPState
{
public:
	virtual~TCPClose(){};
	virtual void Handle(TCPConn*);
};


class TCPListen :public TCPState
{
public:
	virtual ~TCPListen(){};
	virtual void Handle(TCPConn*);
};

class TCPAccepted :public TCPState
{
public:
	virtual ~TCPAccepted(){};
	virtual void Handle(TCPConn*);
};

class TCPConnected :public TCPState
{
public:
	virtual ~TCPConnected(){};
	virtual void Handle(TCPConn*);
};

State.cpp

#include "State.h"
#include 
void TCPListen::Handle(TCPConn* tcpConn)
{
	//可以调用socket bind, listen等函数
	std::cout << "TCP STAT Listening\n";
	tcpConn->SetTCPState(new TCPAccepted());
}

void TCPAccepted::Handle(TCPConn* tcpConn)
{
	//可以调用accepted 等待客户端连接
	std::cout << "TCP STAT Accepted\n";
	tcpConn->SetTCPState(new TCPConnected());
}

void TCPConnected::Handle(TCPConn* tcpConn)
{
	//可以在这里写读写函数 send recv
	std::cout << "Tcp STAT connected\n";
	tcpConn->SetTCPState(new TCPClose());
}

void TCPClose::Handle(TCPConn* tcpConn)
{
	//可以再这里调用close 关闭socket
	std::cout << "TCP STAT Close\n";
	tcpConn->SetTCPState(new TCPListen());
}

void TCPConn::SetTCPState(TCPState* state)
{
	if (NULL != m_state)
		delete m_state;
	this->m_state = state;
}

void TCPConn::Request()
{
	m_state->Handle(this);
}

客户端代码：

#include "State.h"

int main()
{
	TCPConn* tcpconn = new TCPConn(new TCPListen());
	tcpconn->Request();
	tcpconn->Request();
	tcpconn->Request();
	tcpconn->Request();
	delete tcpconn;
}

代码运行截图：