python設計模式20-狀態模式

1. 狀態模式(State)介紹

UML類圖

應用場景

行爲狀態改變的場景。這點在各種控制器中非常常見，同時，邏輯結構爲狀態轉移圖的場景中都非常適用。

優點

• 狀態模式的優點是結構清晰，相比於if…else…簡約了不少；
• 封裝性好，外部調用不必知道內部實現細節。

缺點

• 在狀態比較多時，子類也會非常多，不便於管理。

2. 示例

• 電梯在我們周邊隨處可見，電梯的控制邏輯中心是由電梯控制器實現的。電梯的控制邏輯，即使簡單點設計，把狀態分成開門狀態，停止狀態和運行狀態，操作分成開門、關門、運行、停止，那流程也是很複雜的。首先，開門狀態不能開門、運行、停止；停止狀態不能關門，停止；運行狀態不能開門、關門、運行。要用一個一個if…else…實現，首先代碼混亂，不易維護；二是不易擴展。
• 那該如何實現？每個操作僅僅是一個操作，狀態切換與操作是分離的，這也造成後來操作和狀態“相互配合”的“手忙腳亂”。如果把狀態抽象成一個類，每個狀態爲一個子類，每個狀態實現什麼操作，不實現什麼操作，僅僅在這個類中具體實現就可以了。

"""State Pattern with Python Code
"""

from abc import abstractmethod, ABCMeta


# 抽象的狀態類
class LiftState(metaclass=ABCMeta):
    @abstractmethod
    def open(self):
        pass

    @abstractmethod
    def close(self):
        pass

    @abstractmethod
    def run(self):
        pass   
 
    @abstractmethod
    def stop(self):
        pass


class OpenState(LiftState):
    def open(self):
        print("OPEN:The door is opened...")
        return self

    def close(self):
        print("OPEN:The door start to close...")
        print("OPEN:The door is closed")
        return StopState()

    def run(self):
        print("OPEN:Run Forbidden.")
        return self
    
    def stop(self):
        print("OPEN:Stop Forbidden.")
        return self


class RunState(LiftState):
    def open(self):
        print("RUN:Open Forbidden.")
        return self

    def close(self):
        print("RUN:Close Forbidden.")
        return self

    def run(self):
        print("RUN:The lift is running...")
        return self

    def stop(self):
        print("RUN:The lift start to stop...")
        print("RUN:The lift stopped...")
        return StopState()


class StopState(LiftState):
    def open(self):
        print("STOP:The door is opening...")
        print("STOP:The door is opened...")
        return OpenState()

    def close(self):
        print("STOP:Close Forbidden")
        return self
    
    def run(self):
        print("STOP:The lift start to run...")
        return RunState()

    def stop(self):
        print("STOP:The lift is stopped.")
        return self


class Context(LiftState):
    def getState(self):
        return self._state

    def setState(self, state):
        self._state = state
    
    def open(self):
        self.setState(self._state.open())
    
    def close(self):
        self.setState(self._state.close())
    
    def run(self):
        self.setState(self._state.run())

    def stop(self):
        self.setState(self._state.stop())
    

# 電梯先在STOP狀態，然後開門，開門時運行Run，被禁止，然後，關門、運行、停止。
class Client(object):
    def main(self):
        ctx = Context()
        ctx.setState(StopState())
        ctx.open()
        ctx.run()
        ctx.close()
        ctx.run()
        ctx.stop() 


if __name__ == "__main__":
    Client().main()

輸出：

# ./State.py
STOP:The door is opening...
STOP:The door is opened...
OPEN:Run Forbidden.
OPEN:The door start to close...
OPEN:The door is closed
STOP:The lift start to run...
RUN:The lift start to stop...
RUN:The lift stopped...

參考：
https://www.cnblogs.com/jokezl/p/10227328.html