Python設計模式之狀態模式

狀態模式概念

• 一個對象可以基於其內部狀態封裝多個行爲
• 也可以看做在運行時改變對象行爲的一種方式（Python正好擅長這一點）

實現

例子：收音機具有AM/FM兩種調頻方式和一個掃描按鈕，掃描可以掃描到多個FM/AM頻道。當用戶打開，設置爲FM。點擊掃描，可以掃到多個有效FM頻道。如果改變爲AM，掃描只會掃到AM頻道。
也就是根據頻道狀態，改變掃描行爲。

from abc import ABCMeta, abstractmethod


class State(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def handel(self):
        pass


class ConcreteStateA(State):
    def handel(self):
        print('A')


class ConcreteStateB(State):
    def handel(self):
        print('B')


class Context(State):
    def __init__(self):
        self.state = None

    def get_state(self):
        return self.state

    def set_state(self, state):
        self.state = state

    def handel(self):
        self.state.handel()


context = Context()
sA = ConcreteStateA()
sB = ConcreteStateB()
context.set_state(sA)
context.handel()

計算機狀態例子

假設計算機有4種狀態，開機，關機，休眠，掛起。只有開機情況下能切換到其他3種狀態，其他三種狀態只能切換到開機。利用狀態模式實現：

class ComputerState(object):
    name = 'state'  # 對象狀態名稱
    allowed = []  # 定義允許進入的狀態的對象的列表

    # 改變計算機的狀態的方法
    def switch(self, state):
        if state.name in self.allowed:
            print('現狀態：', self, '，轉換成', state.name, '成功')
            self.__class__ = state
        else:
            print('現狀態：', self, '，轉換成', state.name, '失敗!!')

    def __str__(self):
        return self.name


# 關閉
class Off(ComputerState):
    name = 'off'
    allowed = ['on']


# 打開
class On(ComputerState):
    name = 'on'
    allowed = ['suspend', 'off', 'hibernate']


# 休眠
class Suspend(ComputerState):
    name = 'suspend'
    allowed = ['on']


# 掛起
class Hibernate(ComputerState):
    name = 'hibernate'
    allowed = ['on']


class Computer(object):
    # 初始狀態
    def __init__(self, model='MacBook Pro'):
        self.model = model
        self.state = Off()

    # 改變狀態
    def change_to(self, state):
        self.state.switch(state)


if __name__ == '__main__':
    computer = Computer()
    computer.change_to(On)
    computer.change_to(Off)
    computer.change_to(On)
    computer.change_to(Suspend)
    # 這裏不能掛起，必須要轉換爲on後纔可以
    computer.change_to(Hibernate)
    computer.change_to(On)
    computer.change_to(Hibernate)
    computer.change_to(On)
    computer.change_to(Off)


'''結果
現狀態： off ，轉換成 on 成功
現狀態： on ，轉換成 off 成功
現狀態： off ，轉換成 on 成功
現狀態： on ，轉換成 suspend 成功
現狀態： suspend ，轉換成 hibernate 失敗!!
現狀態： suspend ，轉換成 on 成功
現狀態： on ，轉換成 hibernate 成功
現狀態： hibernate ，轉換成 on 成功
現狀態： on ，轉換成 off 成功
'''

狀態設計模式優缺點

優點

• 消除了對if/else或者switch的依賴
• 易於添加狀態
• 提高聚合性
• 只添加一個ConcreteState類就可以添加行爲，提高可維護性

缺點

• 類太多了，每個行爲都要寫類，結構複雜，代碼增加
• 隨着新行爲（類）的增加，Context都要進行更改，上下文更容易受到新類的影響。