状态模式
目录
- 状态模式
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- 分析
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- 应用场景
- 代码实现
- 总结
- 实例
-
- 代码
- 单元测试
状态模式使用的相对较少，主要是因为会引入大量的状态类，导致代码比较难维护。但是合适的场景使用状态模式，可以把复杂的判断逻辑简化。
状态模式：当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。
UML：
分析
状态机有3个组成部分：状态（State）、事件（Event）、动作（Action）。事件触发状态的转移及动作的执行。
只看定义和UML，可能比较难理解使用状态模式有什么好处，举个例子就清晰了。
假设有四种状态A、B、C、D，同时有四种触发事件E1、E2、E3、E4，如果不使用状态模式，写出来的样子是这样的：
func E1() {
if status == "A" {
//状态迁移+动作执行
} else if status == "B" {
//状态迁移+动作执行
} else if status == "C" {
//状态迁移+动作执行
} else if status == "D" {
//状态迁移+动作执行
}
}
func E2() {
if status == "A" {
//状态迁移+动作执行
} else if status == "B" {
//状态迁移+动作执行
} else if status == "C" {
//状态迁移+动作执行
} else if status == "D" {
//状态迁移+动作执行
}
}
单看伪代码可能觉得还好，但是细想一想，如果动作执行比较复杂，代码是不是就很丑了。后期如果状态或者事件变更，如何确保每一处都进行了更改？这时候状态模式便起作用了。
我们创建四个类，如UML中的ConcreteStateA、ConcreteStateB、ConcreteStateC、ConcreteStateD，分别代表四种状态。每个状态类中有4个Handle函数，分别对应4个事件。通过这种方式，将糅杂在一起的逻辑进行了拆分，代码看起来优雅了很多。
应用场景
实际业务场景中做过跨境履约单的状态机，履约单需要经历接单、清关中、清关成功、发货等状态。这种场景相对简单，状态只能单方向流转、单独的接口触发指定状态流转到下一个状态，复杂的部分在于下一个状态可能有多个，有的可以跳过。这种情况下，使用数组维护状态机，比状态模式要好。
如果状态多、动作执行逻辑复杂，那使用状态模式还是挺合理的，一般游戏中使用状态模式相对多一些。本次借用《设计模式之美》里超级马里奥的例子，使用超级马里奥介绍实在是太合适了，一是因为马里奥有多种状态、多种触发事件，特别适合使用状态模式；二是超级马里奥大家都玩过，业务情况大家都熟悉。为了帮助大家回忆，我找了马里奥全系列变身形态https://zhuanlan.zhihu.com/p/250931383。
代码实现
马里奥状态有小马里奥（Small Mario）、超级马里奥（Super Mario）、斗篷马里奥（Cape Mario），小马里奥吃了蘑菇变为超级马里奥，小马里奥和超级马里奥获得斗篷变成斗篷马里奥，超级马里奥和斗篷马里奥碰到怪物变成小马里奥。
package main
import "fmt"
type Mario struct {
score int64
status MarioStatus
}
type MarioStatus interface {
Name()
ObtainMushroom()
ObtainCape()
MeetMonster()
SetMario(mario *Mario)
}
/**
* @Description: 小马里奥
*/
type SmallMarioStatus struct {
mario *Mario
}
/**
* @Description: 设置马里奥
* @receiver s
* @param mario
*/
func (s *SmallMarioStatus) SetMario(mario *Mario) {
s.mario = mario
}
func (s *SmallMarioStatus) Name() {
fmt.Println("小马里奥")
}
/**
* @Description: 获得蘑菇变为超级马里奥
* @receiver s
*/
func (s *SmallMarioStatus) ObtainMushroom() {
s.mario.status = &SuperMarioStatus{
mario: s.mario,
}
s.mario.score += 100
}
/**
* @Description: 获得斗篷变为斗篷马里奥
* @receiver s
*/
func (s *SmallMarioStatus) ObtainCape() {
s.mario.status = &CapeMarioStatus{
mario: s.mario,
}
s.mario.score += 200
}
/**
* @Description: 遇到怪兽减100
* @receiver s
*/
func (s *SmallMarioStatus) MeetMonster() {
s.mario.score -= 100
}
/**
* @Description: 超级马里奥
*/
type SuperMarioStatus struct {
mario *Mario
}
/**
* @Description: 设置马里奥
* @receiver s
* @param mario
*/
func (s *SuperMarioStatus) SetMario(mario *Mario) {
s.mario = mario
}
func (s *SuperMarioStatus) Name() {
fmt.Println("超级马里奥")
}
/**
* @Description: 获得蘑菇无变化
* @receiver s
*/
func (s *SuperMarioStatus) ObtainMushroom() {
}
/**
* @Description:获得斗篷变为斗篷马里奥
* @receiver s
*/
func (s *SuperMarioStatus) ObtainCape() {
s.mario.status = &CapeMarioStatus{
mario: s.mario,
}
s.mario.score += 200
}
/**
* @Description: 遇到怪兽变为小马里奥
* @receiver s
*/
func (s *SuperMarioStatus) MeetMonster() {
s.mario.status = &SmallMarioStatus{
mario: s.mario,
}
s.mario.score -= 200
}
/**
* @Description: 斗篷马里奥
*/
type CapeMarioStatus struct {
mario *Mario
}
/**
* @Description: 设置马里奥
* @receiver s
* @param mario
*/
func (c *CapeMarioStatus) SetMario(mario *Mario) {
c.mario = mario
}
func (c *CapeMarioStatus) Name() {
fmt.Println("斗篷马里奥")
}
/**
* @Description:获得蘑菇无变化
* @receiver c
*/
func (c *CapeMarioStatus) ObtainMushroom() {
}
/**
* @Description: 获得斗篷无变化
* @receiver c
*/
func (c *CapeMarioStatus) ObtainCape() {
}
/**
* @Description: 遇到怪兽变为小马里奥
* @receiver c
*/
func (c *CapeMarioStatus) MeetMonster() {
c.mario.status = &SmallMarioStatus{
mario: c.mario,
}
c.mario.score -= 200
}
func main() {
mario := Mario{
status: &SmallMarioStatus{
},
score: 0,
}
mario.status.SetMario(&mario)
mario.status.Name()
fmt.Println("-------------------获得蘑菇\n")
mario.status.ObtainMushroom()
mario.status.Name()
fmt.Println("-------------------获得斗篷\n")
mario.status.ObtainCape()
mario.status.Name()
fmt.Println("-------------------遇到怪兽\n")
mario.status.MeetMonster()
mario.status.Name()
}
输出：
*myproject go run main.go
小马里奥
——————-获得蘑菇
超级马里奥
——————-获得斗篷
斗篷马里奥
——————-遇到怪兽
小马里奥
总结
仔细看上面的代码
- 对事件触发状态的转移及动作的执行的改动会很简单
- 可快速增加新的事件
- 增加新的状态也方便，只需添加新的状态类，少量修改已有代码
坏处就是类特别多，类里的函数也会特别多，即使这些函数根本无用。不过能获得更好的扩展性，还是值得的。
实例
通过下面的例子可以发现，引入状态模式来写状态机会有引入比较多的结构体，并且改动代码的时候如果要新增或者是删除某一个状态的话，修改也需要在其他状态的结构体方法中修改，所以这个不太适合状态经常变更或者是状态很多的情况
代码
// Package state 状态模式
// 笔记请查看: https://lailin.xyz/state.html
// 这是一个工作流的例子，在企业内部或者是学校我们经常会看到很多审批流程
// 假设我们有一个报销的流程: 员工提交报销申请 -> 直属部门领导审批 -> 财务审批 -> 结束
// 在这个审批流中，处在不同的环节就是不同的状态
// 而流程的审批、驳回就是不同的事件
package state
import "fmt"
// Machine 状态机
type Machine struct {
state IState
}
// SetState 更新状态
func (m *Machine) SetState(state IState) {
m.state = state
}
// GetStateName 获取当前状态
func (m *Machine) GetStateName() string {
return m.state.GetName()
}
func (m *Machine) Approval() {
m.state.Approval(m)
}
func (m *Machine) Reject() {
m.state.Reject(m)
}
// IState 状态
type IState interface {
// 审批通过
Approval(m *Machine)
// 驳回
Reject(m *Machine)
// 获取当前状态名称
GetName() string
}
// leaderApproveState 直属领导审批
type leaderApproveState struct{
}
// Approval 获取状态名字
func (leaderApproveState) Approval(m *Machine) {
fmt.Println("leader 审批成功")
m.SetState(GetFinanceApproveState())
}
// GetName 获取状态名字
func (leaderApproveState) GetName() string {
return "LeaderApproveState"
}
// Reject 获取状态名字
func (leaderApproveState) Reject(m *Machine) {
}
func GetLeaderApproveState() IState {
return &leaderApproveState{
}
}
// financeApproveState 财务审批
type financeApproveState struct{
}
// Approval 审批通过
func (f financeApproveState) Approval(m *Machine) {
fmt.Println("财务审批成功")
fmt.Println("出发打款操作")
}
// 拒绝
func (f financeApproveState) Reject(m *Machine) {
m.SetState(GetLeaderApproveState())
}
// GetName 获取名字
func (f financeApproveState) GetName() string {
return "FinanceApproveState"
}
// GetFinanceApproveState GetFinanceApproveState
func GetFinanceApproveState() IState {
return &financeApproveState{
}
}
单元测试
package state
import (
"testing"
"github.com/stretchr/testify/assert"
)
func TestMachine_GetStateName(t *testing.T) {
m := &Machine{
state: GetLeaderApproveState()}
assert.Equal(t, "LeaderApproveState", m.GetStateName())
m.Approval()
assert.Equal(t, "FinanceApproveState", m.GetStateName())
m.Reject()
assert.Equal(t, "LeaderApproveState", m.GetStateName())
m.Approval()
assert.Equal(t, "FinanceApproveState", m.GetStateName())
m.Approval()
}
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