C#设计模式（行为型模式）：状态模式

C#设计模式：状态模式

在软件开发中，我们经常会遇到对象的行为取决于其状态的情况。例如，一个订单对象可能处于“待支付”、“已支付”、“已发货”等不同状态，而每个状态下订单的行为（例如是否可以支付、是否可以发货）是不同的。

传统的处理方式是使用大量的 if-else 或 switch-case 语句来判断对象的状态，然后执行相应的行为。这种方式虽然直观，但随着状态数量的增加，代码会变得臃肿、难以维护，并且违背了开放-封闭原则。

状态模式 (State Pattern) 提供了一种优雅的解决方案，它将对象的状态抽象成独立的类，并将对象的行为委托给当前状态对象。这样，对象就可以在不同的状态下表现出不同的行为，而无需修改自身的代码。

一、状态模式的结构

状态模式主要包含以下几个角色：

• Context（上下文）: 定义客户感兴趣的接口，并维护一个具体状态对象的实例，该实例定义了对象的当前状态。
• State（状态）: 定义一个接口，用于封装与 Context 的特定状态相关的行为。
• ConcreteState（具体状态）: 实现 State 接口，每个具体状态类对应对象的一种状态，并实现该状态下的行为。

二、状态模式的实现

以下是一个简单的 C# 示例，演示如何使用状态模式实现一个订单系统：

// Context 类
public class Order
{
    private OrderState _state;

    public Order()
    {
        // 初始状态为待支付
        _state = new PendingPaymentState(this);
    }

    public void SetState(OrderState state)
    {
        _state = state;
    }

    public void Pay()
    {
        _state.Pay();
    }

    public void Ship()
    {
        _state.Ship();
    }

    public void Cancel()
    {
        _state.Cancel();
    }
}

// State 接口
public interface OrderState
{
    void Pay();
    void Ship();
    void Cancel();
}

// 具体状态类：待支付
public class PendingPaymentState : OrderState
{
    private Order _order;

    public PendingPaymentState(Order order)
    {
        _order = order;
    }

    public void Pay()
    {
        Console.WriteLine("订单支付成功！");
        _order.SetState(new PaidState(_order));
    }

    public void Ship()
    {
        Console.WriteLine("订单未支付，无法发货！");
    }

    public void Cancel()
    {
        Console.WriteLine("订单已取消！");
        _order.SetState(new CancelledState(_order));
    }
}

// 具体状态类：已支付
public class PaidState : OrderState
{
    private Order _order;

    public PaidState(Order order)
    {
        _order = order;
    }

    public void Pay()
    {
        Console.WriteLine("订单已支付，无需重复支付！");
    }

    public void Ship()
    {
        Console.WriteLine("订单发货成功！");
        _order.SetState(new ShippedState(_order));
    }

    public void Cancel()
    {
        Console.WriteLine("订单已支付，无法取消！");
    }
}

// 具体状态类：已发货
public class ShippedState : OrderState
{
    private Order _order;

    public ShippedState(Order order)
    {
        _order = order;
    }

    public void Pay()
    {
        Console.WriteLine("订单已发货，无法支付！");
    }

    public void Ship()
    {
        Console.WriteLine("订单已发货，无需重复发货！");
    }

    public void Cancel()
    {
        Console.WriteLine("订单已发货，无法取消！");
    }
}

// 具体状态类：已取消
public class CancelledState : OrderState
{
    private Order _order;

    public CancelledState(Order order)
    {
        _order = order;
    }

    public void Pay()
    {
        Console.WriteLine("订单已取消，无法支付！");
    }

    public void Ship()
    {
        Console.WriteLine("订单已取消，无法发货！");
    }

    public void Cancel()
    {
        Console.WriteLine("订单已取消，无需重复取消！");
    }
}

// 客户端代码
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Order order = new Order();

        order.Pay();   // 输出：订单支付成功！
        order.Ship();  // 输出：订单发货成功！
        order.Cancel(); // 输出：订单已发货，无法取消！
    }
}

三、状态模式的优点

• 将状态相关的行为局部化： 将与特定状态相关的行为封装在独立的类中，使得代码更加清晰、易于理解和维护。
• 避免使用大量的条件语句： 通过将状态转换逻辑分散到各个状态类中，可以避免使用大量的 if-else 或 switch-case 语句，提高代码的可读性和可维护性。
• 方便添加新的状态： 如果需要添加新的状态，只需要创建新的具体状态类，并实现相应的行为即可，无需修改现有的代码，符合开放-封闭原则。

四、状态模式的适用场景

• 对象的行为取决于其状态，并且状态数量较多。
• 需要在运行时根据状态改变对象的行为。
• 需要避免使用大量的条件语句来判断对象的状态。

五、总结

状态模式是一种非常有用的设计模式，它可以帮助我们更好地组织和管理对象的状态和行为。通过将状态抽象成独立的类，并将行为委托给当前状态对象，我们可以使代码更加清晰、易于理解和维护。