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状态

Go 状态模式讲解和代码示例

状态是一种行为设计模式 让你能在一个对象的内部状态变化时改变其行为

该模式将与状态相关的行为抽取到独立的状态类中 让原对象将工作委派给这些类的实例 而不是自行进行处理

概念示例

让我们在一台自动售货机上使用状态设计模式 为简单起见 让我们假设自动售货机仅会销售一种类型的商品 同时 依然为了简单起见 我们假设自动售货机可处于 4 种不同的状态中

  • 有商品 has­Item
  • 无商品 no­Item
  • 商品已请求 item­Requested
  • 收到纸币 has­Money

同时 自动售货机也会有不同的操作 再一次的 为了简单起见 我们假设其只会执行 4 种操作

  • 选择商品
  • 添加商品
  • 插入纸币
  • 提供商品

当对象可以处于许多不同的状态中时应使用状态设计模式 同时根据传入请求的不同 对象需要变更其当前状态

在我们的例子中 自动售货机可以有多种不同的状态 同时会在这些状态之间持续不断地互相转换 我们假设自动售货机处于 商品已请求状态中 插入纸币 的操作发生后 机器将自动转换至 收到纸币状态

根据其当前状态 机器可就相同请求采取不同的行为 例如 如果用户想要购买一件商品 机器将在 有商品状态时继续操作 而在 无商品状态时拒绝操作

自动售货机的代码不会被这一逻辑污染 所有依赖于状态的代码都存在于各自的状态实现中

vendingMachine.go: 背景

package main

import "fmt"

type vendingMachine struct {
	hasItem       state
	itemRequested state
	hasMoney      state
	noItem        state

	currentState state

	itemCount int
	itemPrice int
}

func newVendingMachine(itemCount, itemPrice int) *vendingMachine {
	v := &vendingMachine{
		itemCount: itemCount,
		itemPrice: itemPrice,
	}
	hasItemState := &hasItemState{
		vendingMachine: v,
	}
	itemRequestedState := &itemRequestedState{
		vendingMachine: v,
	}
	hasMoneyState := &hasMoneyState{
		vendingMachine: v,
	}
	noItemState := &noItemState{
		vendingMachine: v,
	}

	v.setState(hasItemState)
	v.hasItem = hasItemState
	v.itemRequested = itemRequestedState
	v.hasMoney = hasMoneyState
	v.noItem = noItemState
	return v
}

func (v *vendingMachine) requestItem() error {
	return v.currentState.requestItem()
}

func (v *vendingMachine) addItem(count int) error {
	return v.currentState.addItem(count)
}

func (v *vendingMachine) insertMoney(money int) error {
	return v.currentState.insertMoney(money)
}

func (v *vendingMachine) dispenseItem() error {
	return v.currentState.dispenseItem()
}

func (v *vendingMachine) setState(s state) {
	v.currentState = s
}

func (v *vendingMachine) incrementItemCount(count int) {
	fmt.Printf("Adding %d items\n", count)
	v.itemCount = v.itemCount + count
}

state.go: 状态接口

package main

type state interface {
	addItem(int) error
	requestItem() error
	insertMoney(money int) error
	dispenseItem() error
}

noItemState.go: 具体状态

package main

import "fmt"

type noItemState struct {
	vendingMachine *vendingMachine
}

func (i *noItemState) requestItem() error {
	return fmt.Errorf("Item out of stock")
}

func (i *noItemState) addItem(count int) error {
	i.vendingMachine.incrementItemCount(count)
	i.vendingMachine.setState(i.vendingMachine.hasItem)
	return nil
}

func (i *noItemState) insertMoney(money int) error {
	return fmt.Errorf("Item out of stock")
}
func (i *noItemState) dispenseItem() error {
	return fmt.Errorf("Item out of stock")
}

hasItemState.go: 具体状态

package main

import "fmt"

type hasItemState struct {
	vendingMachine *vendingMachine
}

func (i *hasItemState) requestItem() error {
	if i.vendingMachine.itemCount == 0 {
		i.vendingMachine.setState(i.vendingMachine.noItem)
		return fmt.Errorf("No item present")
	}
	fmt.Printf("Item requestd\n")
	i.vendingMachine.setState(i.vendingMachine.itemRequested)
	return nil
}

func (i *hasItemState) addItem(count int) error {
	fmt.Printf("%d items added\n", count)
	i.vendingMachine.incrementItemCount(count)
	return nil
}

func (i *hasItemState) insertMoney(money int) error {
	return fmt.Errorf("Please select item first")
}
func (i *hasItemState) dispenseItem() error {
	return fmt.Errorf("Please select item first")
}

itemRequestedState.go: 具体状态

package main

import "fmt"

type itemRequestedState struct {
	vendingMachine *vendingMachine
}

func (i *itemRequestedState) requestItem() error {
	return fmt.Errorf("Item already requested")
}

func (i *itemRequestedState) addItem(count int) error {
	return fmt.Errorf("Item Dispense in progress")
}

func (i *itemRequestedState) insertMoney(money int) error {
	if money < i.vendingMachine.itemPrice {
		fmt.Errorf("Inserted money is less. Please insert %d", i.vendingMachine.itemPrice)
	}
	fmt.Println("Money entered is ok")
	i.vendingMachine.setState(i.vendingMachine.hasMoney)
	return nil
}
func (i *itemRequestedState) dispenseItem() error {
	return fmt.Errorf("Please insert money first")
}

hasMoneyState.go: 具体状态

package main

import "fmt"

type hasMoneyState struct {
	vendingMachine *vendingMachine
}

func (i *hasMoneyState) requestItem() error {
	return fmt.Errorf("Item dispense in progress")
}

func (i *hasMoneyState) addItem(count int) error {
	return fmt.Errorf("Item dispense in progress")
}

func (i *hasMoneyState) insertMoney(money int) error {
	return fmt.Errorf("Item out of stock")
}
func (i *hasMoneyState) dispenseItem() error {
	fmt.Println("Dispensing Item")
	i.vendingMachine.itemCount = i.vendingMachine.itemCount - 1
	if i.vendingMachine.itemCount == 0 {
		i.vendingMachine.setState(i.vendingMachine.noItem)
	} else {
		i.vendingMachine.setState(i.vendingMachine.hasItem)
	}
	return nil
}

main.go: 客户端代码

package main

import (
	"fmt"
	"log"
)

func main() {
	vendingMachine := newVendingMachine(1, 10)

	err := vendingMachine.requestItem()
	if err != nil {
		log.Fatalf(err.Error())
	}

	err = vendingMachine.insertMoney(10)
	if err != nil {
		log.Fatalf(err.Error())
	}

	err = vendingMachine.dispenseItem()
	if err != nil {
		log.Fatalf(err.Error())
	}

	fmt.Println()

	err = vendingMachine.addItem(2)
	if err != nil {
		log.Fatalf(err.Error())
	}

	fmt.Println()

	err = vendingMachine.requestItem()
	if err != nil {
		log.Fatalf(err.Error())
	}

	err = vendingMachine.insertMoney(10)
	if err != nil {
		log.Fatalf(err.Error())
	}

	err = vendingMachine.dispenseItem()
	if err != nil {
		log.Fatalf(err.Error())
	}
}

output.txt: 执行结果

Item requestd
Money entered is ok
Dispensing Item

Adding 2 items

Item requestd
Money entered is ok
Dispensing Item

状态在其他编程语言中的实现

Java 状态模式讲解和代码示例 C# 状态模式讲解和代码示例 C++ 状态模式讲解和代码示例 PHP 状态模式讲解和代码示例 Python 状态模式讲解和代码示例 Ruby 状态模式讲解和代码示例 Swift 状态模式讲解和代码示例 TypeScript 状态模式讲解和代码示例