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程序设计模式 —— State 状态模式
我应该如何阅读？
本文将使用优雅的文字风格来告诉你什么是状态模式。
注意：
1.在阅读本文之前请保证你已经掌控了 面对对象的思想与 多态的基本概念，否则将难以理解。
2.本文实现将用C++实现，你不一定必须学会C++，这些代码都有非常丰富的注释和简单的语法。
3.请不要跳着看，除非你已经学会。
那么现在开始吧
或许你会以为是类的各种状态，其实差不多。但是还有各种行为
允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。实例化的对象看起来似乎修改了它的类
首先，状态，顾名思义你应该就差不多明白。它可以表示一个类中的状态，但是不仅仅只是状态。
它也包括了 行为，有点儿类似于策略模式，但是又不是策略模式。
我一直坚信。这个设计模式，只需要仅仅一张图片即可完成说明：这张三个片段代表飞机的三个不同状态
你懂了吗？根据日常生活的常识，你应该明白飞机这几种状态，但是我相信你应该还不太明白如何实现具体代码。
你也应该明白 “没有动力” 的时候是不能飞行的。
你也应该明白 “正在飞行” 的时候是不能再飞行的。
正是因为如此，我们就可以直接在不同的状态子类，实现不同的方法，比如 “没有动力” 的时候，如果使用 “起飞” 成员函数，将会提示没有动力，起飞失败。
而 “没有飞行” 的时候却是可以 使用 “起飞” 成员函数。
那么我应该具体怎么做？
实现的代码很简单。并且有丰富的注释，希望你能理解。
大致框架图：
飞机类是可以使用 任何一个 状态类，表示不同的状态。
注意：如果你不会 C++，也没有关系，”Virtual” 关键字你可以无视，至于成员函数后面有一个 "=0"，你可以理解为抽象方法，子类必须实现它，用Java的思想去看待代码
状态类的基类
下面我们来具体实现：基类永远都是这么简单，对吧？
1 /* 状态类的基类 抽象类*/ 2 class State 3 { 4 public: 5 State() 6 { 7 8 }; 9 virtual ~State()10 {11 12 };13 virtual void fly()=0; //起飞 =0是纯虚函数，可以理解为子类必须实现的 抽象方法14 virtual void stopfly()=0; //停止飞行，降落15 virtual void up()=0; //拉升飞行高度16 virtual void down()=0; //拉低飞行高度17 18 };
实现状态类的各个子类
然后我们应该来实现 各种状态了
代码有点多，但是都是很容易的。而且有丰富的注释。。
1 //状态类: 正在飞行 状态类 2 class StateFlying : public State 3 { 4 public: 5 StateFlying() 6 { 7 8 }; 9 virtual ~StateFlying() 10 { 11 12 }; 13 virtual void fly() 14 { 15 //因为飞机正在飞行，所以不能再度起飞 16 cout << "ERROR: Can‘t do this!! You are not ‘stopfly‘! " <<endl; 17 }; //起飞 18 virtual void stopfly() 19 { 20 //正在飞行的时候当然可以降落 21 cout << "INFO: OK! stopfly" << endl; 22 }; //停止飞行，降落 23 virtual void up() 24 { 25 //目前的状况当然可以这样做 26 cout << "INFO: OK! up" << endl; 27 }; //拉升飞行高度 28 virtual void down() 29 { 30 //目前的状况当然可以这样做 31 cout << "INFO: OK! down" << endl; 32 }; //拉低飞行高度 33 }; 34 35 //状态类: 停机状态 36 class StateNotFly : public State 37 { 38 public: 39 StateNotFly() 40 { 41 42 }; 43 virtual ~StateNotFly() 44 { 45 46 }; 47 virtual void fly() 48 { 49 //因为是 停机状态，所以是可以起飞的 50 cout << "INFO: OK! " << endl; 51 }; //起飞 52 virtual void stopfly() 53 { 54 //你难道可以 停机之后 再停机么？ 55 cout << "ERROR: Can‘t do this!! You are not ‘Flying‘! " <<endl; 56 }; //停止飞行，降落 57 virtual void up() 58 { 59 //停机的时候这些空中动作就算了吧 60 cout << "ERROR: Can‘t do up!! You are not ‘Flying‘! " <<endl; 61 }; //拉升飞行高度 62 virtual void down() 63 { 64 //停机的时候这些空中动作就算了吧 65 cout << "ERROR: Can‘t do down!! You are not ‘Flying‘! " <<endl; 66 }; //拉低飞行高度 67 }; 68 69 //状态类: 没有动力状态 70 class StateNotPower : public State 71 { 72 public: 73 StateNotPower() 74 { 75 76 }; 77 virtual ~StateNotPower() 78 { 79 80 }; 81 virtual void fly() 82 { 83 //没有动力了，无法起飞！ 84 cout << "ERROR: Can‘t do fly!! You are not Power! " <<endl; 85 }; //起飞 86 virtual void stopfly() 87 { 88 //没有动力了，赶紧降落 89 cout << "INFO: OK! stopfly" << endl; 90 }; //停止飞行，降落 91 virtual void up() 92 { 93 //没有动力，你是没法爬升的，等死吧！ 94 cout << "ERROR: Can‘t do up!! You are not Power! " <<endl; 95 }; //拉升飞行高度 96 virtual void down() 97 { 98 //没有了动力了，但是可以 滑翔下降 99 cout << "INFO: OK! down" << endl;100 }; //拉低飞行高度101 };102 103 /*104 如果你学过其他设计模式，或者了解代码复用，你可能会说上面的代码可以复用（我是指各个成员函数中的输出），完全不必要这样写。105 这里仅仅只是为了举例，尽量少的牵扯到其他。106 */
这样，我们的三个状态就好了。从代码中你也可以看见一件事情，每个状态都有自己的各自的具体处理。
但是你现在可能会问，为什么要浪费时间写这么多看起来都是差不多的功能呢？
其实这样的话，你在飞机类里面就会出现一种现象，就是需要一个个判断当前的状态然后做相应的事情。类似于这样：
1 //假设你要执行停飞，但是不使用状态模式，将会有这种代码的出现 2 if(/*当前不是飞行ing*/) 3 { 4 //提示不能停飞 5 } 6 if(/*当前是飞行*/) 7 { 8 //执行停飞 9 }10 if(/*当前没有动力*/)11 {12 //不能停飞13 }
这种代码不但枯燥无趣，而且难以维护。如果哪天你加了一个“即将坠机”的状态，你需要修改每个类的每个方法。。。
实现飞机类 AirPlane 类
好了，回归正题，我们来实现飞机！看看飞机是如何不需要进行 状态 判断就可以直接用：
1 /*这是 飞机类 这个类才是正在 在用上面的各种类*/ 2 class AirPlane 3 { 4 private: 5 string name; 6 State *state; //状态 7 8 public: 9 AirPlane()10 {11 this->state = new StateNotPower(); //初始化状态为 “没有动力” 状态12 };13 ~AirPlane()14 {15 delete this->state; //记得释放喔~16 };17 void setName(const char* name)18 {19 this->name = name; //复制20 }21 void setState(State * state)22 {23 delete this->state; //先释放原来的24 this->state = state; //改成新的 状态25 };26 void fly()27 {28 cout << "[AirPlane][" << this->name << "] ";29 this->state->fly();30 }; //起飞31 void stopfly() 32 {33 cout << "[AirPlane][" << this->name << "] ";34 this->state->stopfly();35 }; //停止飞行，降落36 void up() 37 {38 cout << "[AirPlane][" << this->name << "] ";39 this->state->up();40 }; //拉升飞行高度41 void down() 42 {43 cout << "[AirPlane][" << this->name << "] ";44 this->state->down();45 }; //拉低飞行高度46 //你可以发现，我们将具体的实现全部交给了 子类去实现，我们完全不必管到底如何进行。47 //当然了，如果你会策略模式，或许你能更加灵活运用，策略模式与本模式很相似。48 };
你可以看见，我们已经将方法全部委托给了 状态 类。对吧。这有什么问题？
你根本无需在乎飞机到底是什么状态，完全就是直接用 状态类 的方法就好了。
现在我们来战斗吧
“作为 Pattern Art Online （AR）空战游戏的 元老玩家。你接到上级命令需要赶快去前线实行救援，你的队友几乎已经死绝了，你感到万分悲伤，你决定报仇”
“但是 你本来就很少上前线，因为你已经普升到 军长了，但是你手上已经没有任何战斗飞行员了，你必须亲自上阵，因为如果一旦退缩的话，后面就是你的家乡”
1 #include "State.h" 2 3 using namespace std; 4 5 int main(int argc, char const *argv[]) 6 { 7 /* 8 你实例化了一架 新的飞机，这个时候 作为 Pattern Art Online 游戏的 元老玩家。 9 你需要赶过去支援你的 队友！10 前线目前已经非常紧张，导致你起飞的动作僵硬无比。11 */12 /*好的，我创建了一架飞机*/13 AirPlane *air = new AirPlane();14 /*随便取个名字，Alier Two 号*/15 air->setName("Alier Tow");16 /*起飞吧！我要赶快去 救我的队友*/17 air->fly(); /*输出: ERROR: Can‘t do fly!! You are not Power!*/18 /*该死，太紧张了，毕竟时间紧，你，就你，快加满油！*/19 air->setState(new StateNotFly()); //状态改成一切就绪，但没有正在飞行20 /*很好，油满了，给我拉升！*/21 air->up(); /*输出: ERROR: Can‘t do up!! You are not ‘Flying‘!*/22 /*可恶，忘记先发动 螺旋桨了。。。*/23 air->fly(); /*输出: INFO: OK!*/24 /*哈哈哈，飞起来了！*/25 air->setState(new StateFlying()); //状态改成 飞行ing26 /*给我飞高点*/27 air->up(); /*输出: INFO: OK! up*/28 29 /* ---五个小时的飞行后---*/30 31 /*咦？怎么回事，螺旋桨不转了？*/32 air->setState(new StateNotPower());33 /*卧槽，忘记带后备用油了，我可是要飞到 北美洲去啊！总部，总部！请求加油机支援！！！*/34 /*可恶。给我飞高点！！！*/35 /* ---距离地面还剩 800米--- */36 air->up(); /*输出: ERROR: Can‘t do up!! You are not Power!*/37 /*不...不要啊！不管什么，给我飞起来啊！！！*/38 air->fly(); /*救命啊： ERROR: Can‘t do fly!! You are not Power!*/39 /* ---即将坠机--- */40 /* ...砰... */41 /* --- You die--- */42 43 cin.get();44 45 delete air; /*可怜的你，还没有飞到前线就坠机了，真是.....*/46 return 0;47 }
输出：
那么，你现在明白了？状态模式。你可以轻松的复用。甚至可以定义N个状态，定义个N不同的飞机，并且飞机与状态这之间却可以轻松的反复重用！
因为状态都继承了 State 抽象类，而飞行则只管使用，定义状态，而不需要管理不同状态下的不同行为。
就这样结束了？
“你的队友对你十分失望，你的上司对你的飞行技术感到质疑，这是一个不好的现象，这意味着你很有可能要被逐出 【Fly！Fly！Fly！】战队。”
“那么。你不准备做什么？”
“听说 Pattern Art Online （VR）角色扮演类游戏开始了，你的队友貌似挺感兴趣，你决心要利用黑客技术来帮助自己取得队友的信任。”
故事后续情节请看：《程序设计模式——策略模式》
最后
但是要注意的一点，不是说有了这个模式，就必须要加进去使用，程序会更棒。
设计模式要与你的程序相互和谐，不能写个 “HelloWorld” 程序都用到了设计模式。
总的一句话，设计模式不是规则，而是你随时可以改变的模式。这也是很多设计模式书籍强调的一点。
不论对你是否有帮助，还是谢谢您的耐心查看。如有错误之处，还望指教。
程序设计模式 —— State 状态模式