我的设计模式之旅、08 状态模式

编程旅途是漫长遥远的，在不同时刻有不同的感悟，本文会一直更新下去。

程序介绍

本程序实现状态模式。一个玩家从满血到死亡的过程有多个状态，假定健康、轻伤、重伤、死亡状态，当玩家扣血时判断并切换状态，触发不同状态的行为。

健康状态 HP 90
健康状态->轻伤状态
轻伤状态 HP 70
轻伤状态->重伤状态
重伤状态 HP 50
重伤状态 HP 30
重伤状态 HP 10
重伤状态->死亡状态
玩家已死亡
强制玩家复活
健康状态->轻伤状态
轻伤状态->重伤状态
重伤状态->死亡状态
玩家已死亡
强制玩家复活

程序代码

statePattern.go

package main

type ICharacter interface {
	DecreaseHP(hp float64)
	Respawn()
}

type Player struct {
	*Life
}

func (p *Player) DecreaseHP(hp float64) {
	p.Life.HP -= hp
	p.Life.Request()
}

func (p *Player) Respawn() {
	p.Life.HP = 100
	p.Life.Request()
}

type ILifeState interface {
	Handle(c *Life)
}

type Life struct {
	state ILifeState
	HP    float64
}

func (c *Life) SetState(state ILifeState) {
	c.state = state
}

func (c *Life) Request() {
	c.state.Handle(c)
}

lifeStates.go

package main

import "fmt"

type HighHP struct{}
type MiddleHP struct{}
type LowHP struct{}
type ZeroHP struct{}

func (hp HighHP) Handle(Life *Life) {
	if Life.HP > 80 {
		fmt.Println("健康状态 HP", Life.HP)
	} else {
		fmt.Println("健康状态->轻伤状态")
		Life.SetState(&MiddleHP{})
		Life.Request()
	}
}

func (hp MiddleHP) Handle(Life *Life) {
	if Life.HP > 50 {
		fmt.Println("轻伤状态 HP", Life.HP)
	} else {
		fmt.Println("轻伤状态->重伤状态")
		Life.SetState(&LowHP{})
		Life.Request()
	}
}

func (hp LowHP) Handle(Life *Life) {
	if Life.HP > 0 {
		fmt.Println("重伤状态 HP", Life.HP)
	} else {
		fmt.Println("重伤状态->死亡状态")
		Life.SetState(&ZeroHP{})
		Life.Request()
	}
}

func (hp ZeroHP) Handle(Life *Life) {
	if Life.HP <= 0 {
		fmt.Println("玩家已死亡")
	} else {
		fmt.Println("强制玩家复活")
		Life.SetState(&HighHP{})
	}
}

main.go

package main

func main() {
	p1 := Player{&Life{HP: 100, state: &HighHP{}}}
	p1.DecreaseHP(10)
	p1.DecreaseHP(20)
	p1.DecreaseHP(20)
	p1.DecreaseHP(20)
	p1.DecreaseHP(20)
	p1.DecreaseHP(20)
	p1.Respawn()
	p1.DecreaseHP(999)
	p1.Respawn()
}

Console

健康状态 HP 90
健康状态->轻伤状态
轻伤状态 HP 70
轻伤状态->重伤状态
重伤状态 HP 50
重伤状态 HP 30
重伤状态 HP 10
重伤状态->死亡状态
玩家已死亡
强制玩家复活
健康状态->轻伤状态
轻伤状态->重伤状态
重伤状态->死亡状态
玩家已死亡
强制玩家复活

思考总结

什么是状态模式

状态模式（State Pattern）中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为型模式。

状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。

状态模式：允许对象（Context）在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

如果不用状态模式，在多分支判断调用各个行为导致方法过长，责任过大。面向对象设计其实就是希望做到代码的责任分解。需要想办法把各个行为变成一个又一个的类，增加时不会影响其他类。状态的变化在各自的类中完成。

主要解决：

• 当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂时的，把状态的判断逻辑转移到不同状态的一系列类当中。

• 对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。

何时使用：代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。

如何解决：将各种具体的状态类抽象出来。

应用实例：

• 打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。

优点：

• 封装了转换规则，状态转移是在各个具体状态中进行的，用户无需知道状态转移过程。
• 枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。
• 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"的支持并不太好，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。

使用场景：

• 行为随状态改变而改变的场景。
• 条件、分支语句的代替者。

注意事项：在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。

参考资料

• 《Go语言核心编程》李文塔
• 《Go语言高级编程》柴树彬、曹春辉
• 《大话设计模式》程杰
• 单例模式 | 菜鸟教程