设计模式｜状态机模式（State Machine Pattern）

状态机模式（State Machine Pattern）是一种用于描述对象的行为软件设计模式，属于行为型设计模式。在状态机模式中，对象的行为取决于其内部状态，并且在不同的状态下，对象可能会有不同的行为。状态机模式通常涉及定义一组状态以及状态之间的转换规则。

结构

该模式主要包含以下几个要素：

1. 状态（State）：状态机模式中的状态表示对象所处的特定状态。每个状态都定义了对象在该状态下的行为。
2. 上下文（Context）：上下文是包含状态机的对象。它维护了当前状态，并在状态之间的转换发生时更新状态。
3. 转换（Transition）：转换描述了对象从一个状态转移到另一个状态的过程。它通常受到一些条件或触发事件的影响。
4. 动作（Action）：动作是状态转换期间可能执行的操作或行为。

状态机模式的核心思想是将对象的行为与其状态解耦，从而使得状态之间的转换更加清晰和可控。它有助于简化复杂系统的设计和实现，特别是当系统具有多个可能状态和状态之间的复杂转换关系时。

使用步骤

在应用状态机模式时，通常可以采用以下步骤：

1. 确定状态：
   首先，确定系统中可能存在的状态。这些状态应该涵盖系统的所有可能情况，并且每个状态应该有清晰的定义和目的。
2. 定义状态接口：
   根据确定的状态，创建一个状态接口或抽象类，其中包含状态可能的行为。每个状态都应该实现这个接口，并提供相应的行为。
3. 实现具体状态类：
   对于每个状态，创建具体的状态类来实现状态接口。在这些具体类中，实现状态的具体行为，以及在状态转换时可能需要执行的操作。
4. 设计状态转换规则：
   确定状态之间的转换规则。这些规则可能会受到外部条件或事件的影响。定义转换规则可以帮助您确定何时应该从一个状态转换到另一个状态。
5. 实现状态机：
   创建一个包含状态的上下文类，该类负责维护当前状态并在状态转换时更新状态。在上下文类中，提供方法来执行状态之间的转换。
6. 测试和验证：
   编写测试用例来验证状态机的正确性。测试应该覆盖各种可能的状态转换情况，并确保系统在不同情况下的行为符合预期。
7. 优化和扩展：
   在实际应用中，您可能需要优化状态机的性能或扩展其功能。可以通过调整状态之间的转换规则或添加新的状态和行为来实现这一点。

这些步骤可以帮助您在设计和实现状态机时保持清晰的思路，并确保最终的系统符合预期的需求。

示例

// 灯泡类
class LightBulb {
   
    private State onState;
    private State offState;
    private State currentState;

    public LightBulb() {
   
        onState = new OnState(this);
        offState = new OffState(this);
        // 初始状态为关闭状态
        currentState = offState;
    }

    public void setState(State state) {
   
        currentState = s