Python设计模式中的状态模式你了解吗

状态模式

状态模式，当对象的内部状态发生了改变的时候，允许对象执行不同的流程。

优点：

• 封装了状态转换规则。

• 枚举了可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态的种类。

• 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。

• 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。

• 可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

缺点：

• 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。

• 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。

• 状态模式对 “开闭原则” 并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

应用场景

• 行为随状态改变而改变的场景。

• 条件、分支语句的代替者。

代码示例

这是一个状态图，具有 “有 25 分钱”、“没有 25 分钱”、“售出糖果”、“糖果售罄” 这 4 个状态。同时也对应 4 个动作：“投入 25 分钱”，“退回 25 分钱”，“转动曲柄” 和 “发放糖果”。

class State:
   # 定义state基类
   def insert_quarter(self):
       pass
   def eject_quarter(self):
       pass
   def turn_crank(self):
       pass
   def dispense(self):
       pass

class SoldOutState(State):
   # 继承State 类
   def __init__(self, gumball_machine):
       self.gumball_machine = gumball_machine
   def __str__(self):
       return "sold_out"
   def insert_quarter(self):
       print("You can't insert a quarter, the machine is sold out")
   def eject_quarter(self):
       print("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet")
   def turn_crank(self):
       print("You turned, but ther are no gumballs")
   def dispense(self):
       print("No gumball dispensed")

class SoldState(State):
   # 继承State 类
   def __init__(self, gumball_machine):
       self.gumball_machine = gumball_machine
   def __str__(self):
       return "sold"
   def insert_quarter(self):
       print("Please wait, we're already giving you a gumball")
   def eject_quarter(self):
       print("Sorry, you already turned the crank")
   def turn_crank(self):
       print("Turning twice doesn't get you another gumball")
   def dispense(self):
       self.gumball_machine.release_ball()
       if gumball_machine.count > 0:
           self.gumball_machine.state = self.gumball_machine.no_quarter_state
       else:
           print("Oops, out of gumballs!")
           self.gumball_machine.state = self.gumball_machine.soldout_state

class NoQuarterState(State):
   # 继承State 类
   def __init__(self, gumball_machine):
       self.gumball_machine = gumball_machine
   def __str__(self):
       return "no_quarter"
   def insert_quarter(self):
       # 投币 并且改变状态
       print("You inserted a quarter")
       self.gumball_machine.state = self.gumball_machine.has_quarter_state
   def eject_quarter(self):
       print("You haven't insert a quarter")
   def turn_crank(self):
       print("You turned, but there's no quarter")
   def dispense(self):
       print("You need to pay first")

class HasQuarterState(State):
   # 继承State 类
   def __init__(self, gumball_machine):
       self.gumball_machine = gumball_machine
   def __str__(self):
       return "has_quarter"
   def insert_quarter(self):
       print("You can't insert another quarter")
   def eject_quarter(self):
       print("Quarter returned")
       self.gumball_machine.state = self.gumball_machine.no_quarter_state
   def turn_crank(self):
       print("You turned...")
       self.gumball_machine.state = self.gumball_machine.sold_state
   def dispense(self):
       print("No gumball dispensed")

class GumballMachine:
   def __init__(self, count=0):
       self.count = count
       # 找出所有状态，并创建实例变量来持有当前状态，然后定义状态的值
       self.soldout_state = SoldOutState(self)
       self.no_quarter_state = NoQuarterState(self)
       self.has_quarter_state = HasQuarterState(self)
       self.sold_state = SoldState(self)
       if count > 0:
           self.state = self.no_quarter_state
       else:
           self.state = self.soldout_state
   def __str__(self):
       return ">>> Gumball machine current state: ％s" ％ self.state
   def insert_quarter(self):
       # 投入25分钱
       self.state.insert_quarter()
   def eject_quarter(self):
       # 退回25分
       self.state.eject_quarter()
       # print("state", self.state, type(self.state))
   def turn_crank(self):
       # 转动曲柄
       # print("state", self.state, type(self.state))
       self.state.turn_crank()
   def release_ball(self):
       # 发放糖果
       print("A gumball comes rolling out the slot...")
       if self.count > 0:
           self.count -= 1

if __name__ == "__main__":
   # 以下是代码测试
   gumball_machine = GumballMachine(5) # 装入5 个糖果
   print(gumball_machine)
   gumball_machine.insert_quarter() # 投入25分钱
   gumball_machine.turn_crank() # 转动曲柄
   print(gumball_machine)
   gumball_machine.insert_quarter() #投入25分钱
   gumball_machine.eject_quarter()  # 退钱
   gumball_machine.turn_crank()     # 转动曲柄
   print(gumball_machine)
   gumball_machine.insert_quarter() # 投入25分钱
   gumball_machine.turn_crank() # 转动曲柄
   gumball_machine.insert_quarter() # 投入25分钱
   gumball_machine.turn_crank()  # 转动曲柄
   gumball_machine.eject_quarter() # 退钱
   print(gumball_machine)

来源：https://blog.csdn.net/Jmilk/article/details/122933989