Шаблон проектирования «состояние» двадцать лет спустя. Паттерн состояние UML схема паттерна "Состояние"

Windows 10
24.02.2024

Поведенческий шаблон проектирования. Используется в тех случаях, когда во время выполнения программы объект должен менять своё поведение в зависимости от своего состояния. Классическая реализация предполагает создание базового абстрактного класса или интерфейса, содержащего все методы и по одному классу на каждое возможно состояние. Шаблон представляет собой частный случай рекомендации «заменяйте условные операторы полиморфизмом ».

Казалось бы, все по книжке, но есть нюанс. Как правильно реализовать методы не релевантные для данного состояния? Например, как удалить товар из пустой корзины или оплатить пустую корзину? Обычно каждый state-класс реализует только релевантные методы, а в остальных случаях выбрасывает InvalidOperationException .

Нарушение принципа подстановки Лисков на лицо. Yaron Minsky предложил альтернативный подход : сделайте недопустимые состояния непредставимыми (make illegal states unrepresentable) . Это дает возможность перенести проверку ошибок со времени исполнения на время компиляции. Однако control flow в этом случае будет организован на основе сопоставления с образцом, а не с помощью полиморфизма. К счастью, частичная поддержка pattern matching появилась в C#7 .

Более подробно на примере F# тема make illegal states unrepresentable раскрыта на сайте Скотта Влашина .

Рассмотрим реализацию «состояния» на примере корзины. В C# нет встроенного типа union . Разделим данные и поведение. Само состояние будем кодировать с помощью enum, а поведение отдельным классом. Для удобства объявим атрибут, связывающий enum и соответствующий класс поведения, базовый класс «состояния» и допишем метод расширения для перехода от enum к классу поведения.

Инфраструктура

public class StateAttribute: Attribute { public Type StateType { get; } public StateAttribute(Type stateType) { StateType = stateType ?? throw new ArgumentNullException(nameof(stateType)); } } public abstract class State where T: class { protected State(T entity) { Entity = entity ?? throw new ArgumentNullException(nameof(entity)); } protected T Entity { get; } } public static class StateCodeExtensions { public static State ToState(this Enum stateCode, object entity) where T: class // да, да reflection медленный. Замените компилируемыми expression tree // или IL Emit и будет быстро => (State) Activator.CreateInstance(stateCode .GetType() .GetCustomAttribute() .StateType, entity); }

Предметная область

Объявим сущность «корзина»:

Public interface IHasState where TEntity: class { TStateCode StateCode { get; } State State { get; } } public partial class Cart: IHasState { public User User { get; protected set; } public CartStateCode StateCode { get; protected set; } public State State => StateCode.ToState(this); public decimal Total { get; protected set; } protected virtual ICollectionProducts { get; set; } = new List(); // ORM Only protected Cart() { } public Cart(User user) { User = user ?? throw new ArgumentNullException(nameof(user)); StateCode = StateCode = CartStateCode.Empty; } public Cart(User user, IEnumerableProducts) : this(user) { StateCode = StateCode = CartStateCode.Empty; foreach (var product in products) { Products.Add(product); } } public Cart(User user, IEnumerableProducts, decimal total) : this(user, products) { if (total <= 0) { throw new ArgumentException(nameof(total)); } Total = total; } }
Реализуем по одному классу на каждое состояние корзины: пустую, активную и оплаченную, но не будем объявлять общий интерфейс. Пусть каждое состояние реализует только релевантное поведение. Это не значит, что классы EmptyCartState , ActiveCartState и PaidCartState не могут реализовать один интерфейс. Они могут, но такой интерфейс должен содержать только методы, доступные в каждом состоянии. В нашем случае метод Add доступен в EmptyCartState и ActiveCartState , поэтому можно унаследовать их от абстрактного AddableCartStateBase . Однако, добавлять товары можно только в неоплаченную корзину, поэтому общего интерфейса для всех состояний не будет. Таким образом мы гарантируем отсутствие InvalidOperationException в нашем коде на этапе компиляции.

Public partial class Cart { public enum CartStateCode: byte { Empty, Active, Paid } public interface IAddableCartState { ActiveCartState Add(Product product); IEnumerableProducts { get; } } public interface INotEmptyCartState { IEnumerableProducts { get; } decimal Total { get; } } public abstract class AddableCartState: State, IAddableCartState { protected AddableCartState(Cart entity): base(entity) { } public ActiveCartState Add(Product product) { Entity.Products.Add(product); Entity.StateCode = CartStateCode.Active; return (ActiveCartState)Entity.State; } public IEnumerableProducts => Entity.Products; } public class EmptyCartState: AddableCartState { public EmptyCartState(Cart entity): base(entity) { } } public class ActiveCartState: AddableCartState, INotEmptyCartState { public ActiveCartState(Cart entity): base(entity) { } public PaidCartState Pay(decimal total) { Entity.Total = total; Entity.StateCode = CartStateCode.Paid; return (PaidCartState)Entity.State; } public State Remove(Product product) { Entity.Products.Remove(product); if(!Entity.Products.Any()) { Entity.StateCode = CartStateCode.Empty; } return Entity.State; } public EmptyCartState Clear() { Entity.Products.Clear(); Entity.StateCode = CartStateCode.Empty; return (EmptyCartState)Entity.State; } public decimal Total => Products.Sum(x => x.Price); } public class PaidCartState: State, INotEmptyCartState { public IEnumerableProducts => Entity.Products; public decimal Total => Entity.Total; public PaidCartState(Cart entity) : base(entity) { } } }
Состояния объявлены вложенными (nested ) классами не случайно. Вложенные классы имеют доступ к защищенным членам класса Cart , а значит нам не придется жертвовать инкапсуляцией сущности для реализации поведения. Чтобы не мусорить в файле класса сущности я разделил объявление на два: Cart.cs и CartStates.cs с помощью ключевого слова partial .

Public ActionResult GetViewResult(State cartState) { switch (cartState) { case Cart.ActiveCartState activeState: return View("Active", activeState); case Cart.EmptyCartState emptyState: return View("Empty", emptyState); case Cart.PaidCartState paidCartState: return View("Paid", paidCartState); default: throw new InvalidOperationException(); } }
В зависимости от состояния корзины будем использовать разные представления. Для пустой корзины выведем сообщение «ваша корзина пуста». В активной корзине будет список товаров, возможность изменить количество товаров и удалить часть из них, кнопка «оформить заказ» и общая сумма покупки.

Оплаченная корзина будет выглядеть также, как и активная, но без возможности что-либо отредактировать. Этот факт можно отметить выделением интерфейса INotEmptyCartState . Таким образом мы не только избавились от нарушения принципа подстановки Лисков, но и применили принцип разделения интерфейса.

Заключение

В прикладном коде мы можем работать по интерфейсным ссылкам IAddableCartState и INotEmptyCartState , чтобы повторно использовать код, отвечающий за добавление товаров в корзину и вывод товаров в корзине. Я считаю, что pattern matching подходит для control flow в C# только когда между типами нет ничего общего. В остальных случаях работа по базовой ссылке удобнее. Аналогичный прием можно применить не только для кодирования поведения сущности, но и для

Поведенческий шаблон проектирования. Используется в тех случаях, когда во время выполнения программы объект должен менять своё поведение в зависимости от своего состояния. Классическая реализация предполагает создание базового абстрактного класса или интерфейса, содержащего все методы и по одному классу на каждое возможно состояние. Шаблон представляет собой частный случай рекомендации «заменяйте условные операторы полиморфизмом ».

Казалось бы, все по книжке, но есть нюанс. Как правильно реализовать методы не релевантные для данного состояния? Например, как удалить товар из пустой корзины или оплатить пустую корзину? Обычно каждый state-класс реализует только релевантные методы, а в остальных случаях выбрасывает InvalidOperationException .

Нарушение принципа подстановки Лисков на лицо. Yaron Minsky предложил альтернативный подход : сделайте недопустимые состояния непредставимыми (make illegal states unrepresentable) . Это дает возможность перенести проверку ошибок со времени исполнения на время компиляции. Однако control flow в этом случае будет организован на основе сопоставления с образцом, а не с помощью полиморфизма. К счастью, .

Более подробно на примере F# тема make illegal states unrepresentable раскрыта на сайте Скотта Влашина .

Рассмотрим реализацию «состояния» на примере корзины. В C# нет встроенного типа union . Разделим данные и поведение. Само состояние будем кодировать с помощью enum, а поведение отдельным классом. Для удобства объявим атрибут, связывающий enum и соответствующий класс поведения, базовый класс «состояния» и допишем метод расширения для перехода от enum к классу поведения.

Инфраструктура

public class StateAttribute: Attribute { public Type StateType { get; } public StateAttribute(Type stateType) { StateType = stateType ?? throw new ArgumentNullException(nameof(stateType)); } } public abstract class State where T: class { protected State(T entity) { Entity = entity ?? throw new ArgumentNullException(nameof(entity)); } protected T Entity { get; } } public static class StateCodeExtensions { public static State ToState(this Enum stateCode, object entity) where T: class // да, да reflection медленный. Замените компилируемыми expression tree // или IL Emit и будет быстро => (State) Activator.CreateInstance(stateCode .GetType() .GetCustomAttribute() .StateType, entity); }

Предметная область

Объявим сущность «корзина»:

Public interface IHasState where TEntity: class { TStateCode StateCode { get; } State State { get; } } public partial class Cart: IHasState { public User User { get; protected set; } public CartStateCode StateCode { get; protected set; } public State State => StateCode.ToState(this); public decimal Total { get; protected set; } protected virtual ICollectionProducts { get; set; } = new List(); // ORM Only protected Cart() { } public Cart(User user) { User = user ?? throw new ArgumentNullException(nameof(user)); StateCode = StateCode = CartStateCode.Empty; } public Cart(User user, IEnumerableProducts) : this(user) { StateCode = StateCode = CartStateCode.Empty; foreach (var product in products) { Products.Add(product); } } public Cart(User user, IEnumerableProducts, decimal total) : this(user, products) { if (total <= 0) { throw new ArgumentException(nameof(total)); } Total = total; } }
Реализуем по одному классу на каждое состояние корзины: пустую, активную и оплаченную, но не будем объявлять общий интерфейс. Пусть каждое состояние реализует только релевантное поведение. Это не значит, что классы EmptyCartState , ActiveCartState и PaidCartState не могут реализовать один интерфейс. Они могут, но такой интерфейс должен содержать только методы, доступные в каждом состоянии. В нашем случае метод Add доступен в EmptyCartState и ActiveCartState , поэтому можно унаследовать их от абстрактного AddableCartStateBase . Однако, добавлять товары можно только в неоплаченную корзину, поэтому общего интерфейса для всех состояний не будет. Таким образом мы гарантируем отсутствие InvalidOperationException в нашем коде на этапе компиляции.

Public partial class Cart { public enum CartStateCode: byte { Empty, Active, Paid } public interface IAddableCartState { ActiveCartState Add(Product product); IEnumerableProducts { get; } } public interface INotEmptyCartState { IEnumerableProducts { get; } decimal Total { get; } } public abstract class AddableCartState: State, IAddableCartState { protected AddableCartState(Cart entity): base(entity) { } public ActiveCartState Add(Product product) { Entity.Products.Add(product); Entity.StateCode = CartStateCode.Active; return (ActiveCartState)Entity.State; } public IEnumerableProducts => Entity.Products; } public class EmptyCartState: AddableCartState { public EmptyCartState(Cart entity): base(entity) { } } public class ActiveCartState: AddableCartState, INotEmptyCartState { public ActiveCartState(Cart entity): base(entity) { } public PaidCartState Pay(decimal total) { Entity.Total = total; Entity.StateCode = CartStateCode.Paid; return (PaidCartState)Entity.State; } public State Remove(Product product) { Entity.Products.Remove(product); if(!Entity.Products.Any()) { Entity.StateCode = CartStateCode.Empty; } return Entity.State; } public EmptyCartState Clear() { Entity.Products.Clear(); Entity.StateCode = CartStateCode.Empty; return (EmptyCartState)Entity.State; } public decimal Total => Products.Sum(x => x.Price); } public class PaidCartState: State, INotEmptyCartState { public IEnumerableProducts => Entity.Products; public decimal Total => Entity.Total; public PaidCartState(Cart entity) : base(entity) { } } }
Состояния объявлены вложенными (nested ) классами не случайно. Вложенные классы имеют доступ к защищенным членам класса Cart , а значит нам не придется жертвовать инкапсуляцией сущности для реализации поведения. Чтобы не мусорить в файле класса сущности я разделил объявление на два: Cart.cs и CartStates.cs с помощью ключевого слова partial .

Public ActionResult GetViewResult(State cartState) { switch (cartState) { case Cart.ActiveCartState activeState: return View("Active", activeState); case Cart.EmptyCartState emptyState: return View("Empty", emptyState); case Cart.PaidCartState paidCartState: return View("Paid", paidCartState); default: throw new InvalidOperationException(); } }
В зависимости от состояния корзины будем использовать разные представления. Для пустой корзины выведем сообщение «ваша корзина пуста». В активной корзине будет список товаров, возможность изменить количество товаров и удалить часть из них, кнопка «оформить заказ» и общая сумма покупки.

Оплаченная корзина будет выглядеть также, как и активная, но без возможности что-либо отредактировать. Этот факт можно отметить выделением интерфейса INotEmptyCartState . Таким образом мы не только избавились от нарушения принципа подстановки Лисков, но и применили принцип разделения интерфейса.

Заключение

В прикладном коде мы можем работать по интерфейсным ссылкам IAddableCartState и INotEmptyCartState , чтобы повторно использовать код, отвечающий за добавление товаров в корзину и вывод товаров в корзине. Я считаю, что pattern matching подходит для control flow в C# только когда между типами нет ничего общего. В остальных случаях работа по базовой ссылке удобнее. Аналогичный прием можно применить не только для кодирования поведения сущности, но и для .

Позволяет объекту варьировать свое поведение в зависимости от внутреннего состояния. Извне создается впечатление, что изменился класс объекта.

Паттерн «Состояние» предполагает выделение базового класса или интерфейса для всех допустимых операций и наследника для каждого возможного состояния

Когда использовать Паттерн State

    Когда поведение объекта должно зависеть от его состояния и может изменяться динамически во время выполнения

    Когда в коде методов объекта используются многочисленные условные конструкции, выбор которых зависит от текущего состояния объекта

UML схема паттерна "Состояние":

Реализация шаблона "состояние" на C#

using System; namespace DoFactory.GangOfFour.State.Structural { /// /// MainApp startup class for Structural /// State Design Pattern. /// class MainApp { /// /// Entry point into console application. /// static void Main() { // Setup context in a state Context c = new Context(new ConcreteStateA()); // Issue requests, which toggles state c.Request(); c.Request(); c.Request(); c.Request(); // Wait for user Console.ReadKey(); } } /// /// The "State" abstract class /// abstract class State { public abstract void Handle(Context context); } /// class ConcreteStateA: State { public override void Handle(Context context) { context.State = new ConcreteStateB(); } } /// /// A "ConcreteState" class /// class ConcreteStateB: State { public override void Handle(Context context) { context.State = new ConcreteStateA(); } } /// /// The "Context" class /// class Context { private State _state; // Constructor public Context(State state) { this.State = state; } // Gets or sets the state public State State { get { return _state; } set { _state = value; Console.WriteLine("State: " + _state.GetType().Name); } } public void Request() { _state.Handle(this); } } }

Пример паттерна State из реальной жизни

Примеры в.NET Framework

  • CommunicationObject реализует конечный автомат перехода между состояниями WCF клиента: Created, Opening, Opened, Closing, Closed и Faulted.
  • Task реализует конечный автомат перехода между состояниями задачи: Created, WaitingForActivation, WaitingToRun, Running, Run ToCompletion, Canceled, Faulted.

В режиме государственного (государственного образца), поведение класса основывается на его статус изменился. Этот тип шаблонов проектирования относятся поведенческие модели.

В государственной модели, мы создаем объекты и различные поведенческие состояний наряду с состоянием объекта изменяется измененном представления контекста объекта.

введение

Намерение: Позволяет объекту изменять свое поведение во внутреннем состоянии изменяется, то объект появляется, чтобы изменить свой класс.

Главным образом решить: поведение объекта зависит от его состояния (атрибутов), и вы можете изменить его в соответствии с его государством, связанные с изменением поведения.

Когда использовать: Код содержит большое количество объектов, связанных со статусом условных операторов.

Как исправить: статус конкретных классов абстрактных вне.

Ключевой код: режим командного интерфейса, как правило, только один метод. Статус интерфейса, в котором один или несколько методов. Кроме того, метод государственного режима класса реализации, как правило, возвращаемого значения, или изменить значение переменной экземпляра. То есть, состояние и состояние объектной модели, как правило, актуальны. Методы класса реализации имеют различные функции, методы интерфейса охвачены. Режим Состояние и командный режим то же самое может быть использован для устранения других условий, если... Else выбор.

Примеры применения: 1, играть в баскетбол игрок может иметь нормальное состояние, а не нормальное состояние и ненормальное состояние. 2, маркиза Yi Цзэн колокола, то "часы абстрактный интерфейс", "часы А" и другие конкретные состояния, специфическая среда "" китайские колокола (контекст).

Преимущества: 1, инкапсулирует правила преобразования. 2, перечислить возможные состояния, прежде чем перечисление государству необходимо определить статус видов. 3, все с поведением государства, связанных в класс, и вы можете легко добавить новое состояние, нужно только изменить состояние объекта может изменить поведение объектов. 4, что позволяет осуществить переход состояния логическое состояние объекта в одном, а не один огромный блок условных операторов. 5, позволяет использовать несколько объектов разделяют среду состояние объекта, тем самым уменьшая количество объектов в системе.

Недостатки: 1, Паттерн состояние использования связано с увеличением числа системных классов и объектов. 2, структура и реализация государственной формы являются более сложными, при неправильном использовании может вызвать путаницу структуру программы и код. 3, поддержка государственного образца "Открытый Закрытый принцип" не очень хорошо, вы можете переключать состояние государственной модели, добавляя новые классы нужно изменить статус лиц, ответственных за переходы состояний исходного кода, или не может перейти в новое состояние, и изменить состояние класс действовать также необходимо модифицировать исходный код соответствующего класса.

Сценарии использования: 1, с поведением изменения состояния и изменения сцены. 2, условный переход утверждение заменой.

Примечание: При использовании ограниченного государственного поведения путем государственного режима, а государство не более пяти.

реализация

Мы создадим интерфейс статуса и сущностигосударственный класс реализации интерфейсаState. Контекст представляет собой класс с определенным состоянием.

StatePatternDemo, мы демонстрируем использование объектовКонтекст Контекст класса и статуса, чтобы продемонстрировать изменение поведения в состоянии изменения.

Шаг 1

Создайте интерфейс.

State.java

Public interface State { public void doAction(Context context); }

Шаг 2

Создать класс сущностей, который реализует интерфейс.

StartState.java

Открытый класс StartState реализует государство { общественного недействительными DoAction (контекст Контекст) { System.out.println ("Игрок находится в стартовом состоянии"); context.setState (это); } общественного Строка ToString () { вернуть "начальное состояние"; } }

StopState.java

Public class StopState implements State { public void doAction(Context context) { System.out.println("Player is in stop state"); context.setState(this); } public String toString(){ return "Stop State"; } }

Шаг 3

Создание классаконтекста.

Context.java

Открытый класс {Context частное Государственное государство; общественный контекст () { состояние = NULL; } общественного недействительными SetState (Государственное государство) { this.state = состояние; } общенародного государства GetState () { возвращать состояние; } }

Шаг 4

Используйтеконтекст , чтобы увидеть поведение при изменении состояния измененийсостояния.

StatePatternDemo.java

Открытый класс StatePatternDemo { государственной статической силы основных (String ) {агдз Контекст Контекст = новый контекст (); StartState startState = новый StartState (); startState.doAction (контекст); System.out.println (context.getState () ToString ().); StopState stopState = новый StopState (); stopState.doAction (контекст); System.out.println (context.getState () ToString ().); } }

Шаг 5

Проверьте выход.

Игрок находится в стартовом состоянии Start государственный Игрок находится в состоянии останова остановленном

«Паттерн State» источник.ru

Состояние - паттерн поведения объектов, задающий разную функциональность в зависимости от внутреннего состояния объекта. сайт сайт источник оригинал

Условия, Задача, Назначение

Позволяет объекту варьировать свое поведение в зависимости от внутреннего состояния. Поскольку поведение может меняться совершенно произвольно без каких-либо ограничений, извне создается впечатление, что изменился класс объекта.

Мотивация

Рассмотрим класс TCPConnection , с помощью которого представлено сетевое соединение. Объект этого класса может находиться в одном из нескольких состояний: Established (установлено), Listening (прослушивание), Closed (закрыто). Когда объект TCPConnection получает запросы от других объектов, то в зависимости от текущего состояния он отвечает по-разному. Например, ответ на запрос Open (открыть) зависит от того, находится ли соединение в состоянии Closed или Established . Паттерн состояние описывает, каким образом объект TCPConnection может вести себя по-разному, находясь в различных состояниях. сайт источник оригинал сайт

Основная идея этого паттерна заключается в том, чтобы ввести абстрактный класс TCPState для представления различных состояний соединения. Этот класс объявляет интерфейс, единый для всех классов, описывающих различные рабочие оригинал источник.ru

состояния. В этих подклассах TCPState реализуется поведение, специфичное для конкретного состояния. Например, в классах TCPEstablished и TCPClosed реализовано поведение, характерное для состояний Established и Closed соответственно. сайт сайт оригинал источник

оригинал.ru

Класс TCPConnection хранит у себя объект состояния (экземпляр подкласса TCPState ), представляющий текущее состояние соединения, и делегирует все зависящие от состояния запросы этому объекту. TCPConnection использует свой экземпляр подкласса TCPState достаточно просто: вызывая методы единого интерфейса TCPState , только в зависимости от того какой в данный момент хранится конкретный подкласс TCPState -а - результат получается разным, т.е. в реальности выполняются операции, свойственные только данному состоянию соединения. оригинал.ru источник

А при каждом изменении состояния соединения TCPConnection изменяет свой объект-состояние. Например, когда установленное соединение закрывается, TCPConnection заменяет экземпляр класса TCPEstablished экземпляром TCPClosed . сайт оригинал источник сайт

Признаки применения, использования паттерна Состояние (State)

Используйте паттерн состояние в следующих случаях: источник.ru
  1. Когда поведение объекта зависит от его состояния и при этом должно изменяться во время выполнения. источник оригинал.ru
  2. Когда в коде операций встречаются состоящие из многих ветвей условные операторы, в которых выбор ветви зависит от состояния. Обычно в таком случае состояние представлено перечисляемыми константами. Часто одна и та же структура условного оператора повторяется в нескольких операциях.Паттерн состояние предлагает поместить каждую ветвь в отдельный класс. Это позволяет трактовать состояние объекта как самостоятельный объект, который может изменяться независимо от других. сайт источник оригинал сайт

Решение

сайт сайт оригинал источник

источник.ru

Участники паттерна Состояние (State)

источник.ru
  1. Context (TCPConnection) - контекст.
    Определяет единый интерфейс для клиентов.
    Хранит экземпляр подкласса ConcreteState , которым определяется текущее состояние. codelab.
  2. State (TCPState) - состояние.
    Определяет интерфейс для инкапсуляции поведения, ассоциированного с конкретным состоянием контекста Context. сайт источник сайт оригинал
  3. Подклассы ConcreteState (TCPEstablished, TCPListen, TCPClosed) - конкретное состояние.
    Каждый подкласс реализует поведение, ассоциированное с некоторым состоянием контекста Context . сайт оригинал источник сайт

Схема использования паттерна Состояние (State)

Класс Context делегирует запросы текущему объекту ConcreteState . сайт оригинал источник сайт

Контекст может передать себя в качестве аргумента объекту State , который будет обрабатывать запрос. Это дает возможность объекту-состоянию (ConcreteState ) при необходимости получить доступ к контексту. codelab.

Context - это основной интерфейс для клиентов. Клиенты могут конфигурировать контекст объектами состояния State (точнее ConcreteState ). Один раз сконфигурировав контекст, клиенты уже не должны напрямую связываться с объектами состояния (только через общий интерфейс State ). источник.ru

При этом либо Context , либо сами подклассы ConcreteState могут решить, при каких условиях и в каком порядке происходит смена состояний. сайт сайт источник оригинал

Вопросы, касающиеся реализации паттерна Состояние (State)

Вопросы, касающиеся реализации паттерна State: источник оригинал.ru

  1. Что определяет переходы между состояниями.
    Паттерн состояние ничего не сообщает о том, какой участник определяет условия (критерии) перехода между состояниями. Если критерии зафиксированы, то их можно реализовать непосредственно в классе Context . Однако в общем случае более гибкий и правильный подход заключается в том, чтобы позволить самим подклассам класса State определять следующее состояние и момент перехода. Для этого в класс Context надо добавить интерфейс, позволяющий из объектов State установить его состояние.
    Такую децентрализованную логику переходов проще модифицировать и расширять - нужно лишь определить новые подклассы State . Недостаток децентрализации в том, что каждый подкласс State должен «знать» еще хотя бы об одном подклассе другого состояния (на которое собственно он и сможет переключить текущее состояние), что вносит реализационные зависимости между подклассами. сайт источник сайт оригинал

    источник оригинал.ru

  2. Табличная альтернатива.
    Существует еще один способ структурирования кода, управляемого сменой состояний. Это принцип конечного автомата. Он использует таблицу для отображения входных данных на переходы между состояниями. С ее помощью можно определить, в какое состояние нужно перейти при поступлении некоторых входных данных. По существу, тем самым мы заменяем условный код поиском в таблице.
    Основное преимущество автомата - в его регулярности: для изменения критериев перехода достаточно модифицировать только данные, а не код. Но есть и недостатки:
    - поиск в таблице часто менее эффективен, чем вызов функции,
    - представление логики переходов в однородном табличном формате делает критерии менее явными и, стало быть, более сложными для понимания,
    - обычно трудно добавить действия, которыми сопровождаются переходы между состояниями. Табличный метод учитывает состояния и переходы между ними, но его необходимо дополнить, чтобы при каждом изменении состоянии можно было выполнять произвольные вычисления.
    Главное различие между конечными автоматами на базе таблиц и Паттерн состояние можно сформулировать так: Паттерн состояние моделирует поведение, зависящее от состояния, а табличный метод акцентирует внимание на определении переходов между состояниями. оригинал.ru

    сайт оригинал источник сайт

  3. Создание и уничтожение объектов состояния.
    В процессе разработки обычно приходится выбирать между:
    - созданием объектов состояния, когда в них возникает необходимость, и уничтожением сразу после использования,
    - созданием их заранее и навсегда.

    Первый вариант предпочтителен, когда заранее неизвестно, в какие состояния будет попадать система, и контекст изменяет состояние сравнительно редко. При этом мы не создаем объектов, которые никогда не будут использованы, что существенно, если в объектах состояния хранится много информации. Когда изменения состояния происходят часто, поэтому не хотелось бы уничтожать представляющие их объекты (ибо они могут очень скоро понадобиться вновь), следует воспользоваться вторым подходом. Время на создание объектов затрачивается только один раз, в самом начале, а на уничтожение - не затрачивается вовсе. Правда, этот подход может оказаться неудобным, так как в контексте должны храниться ссылки на все состояния, в которые система теоретически может попасть. источник оригинал.ru

    источник.ru оригинал

  4. Использование динамического изменения.
    Варьировать поведение по запросу можно, меняя класс объекта во время выполнения, но в большинстве объектно-ориентированных языков это не поддерживается. Исключение составляет Perl, JavaScript и другие основанные на скриптовом движке языки, которые предоставляют такой механизм и, следовательно, поддерживают Паттерн состояние напрямую. Это позволяет объектам варьировать поведение путем изменения кода своего класса. источник.ru

    .ru источник оригинал

Результаты

Результаты использования паттерна состояние : оригинал.ru источник
  1. Локализует зависящее от состояния поведение.
    И делит его на части, соответствующие состояниям. Паттерн состояние помещает все поведение, ассоциированное с конкретным состоянием, в отдельный объект. Поскольку зависящий от состояния код целиком находится в одном из подклассов класса State , то добавлять новые состояния и переходы можно просто путем порождения новых подклассов.
    Вместо этого можно было бы использовать данные-члены для определения внутренних состояний, тогда операции объекта Context проверяли бы эти данные. Но в таком случае похожие условные операторы или операторы ветвления были бы разбросаны по всему коду класса Context . При этом добавление нового состояния потребовало бы изменения нескольких операций, что затруднило бы сопровождение. Паттерн состояние позволяет решить эту проблему, но одновременно порождает другую, поскольку поведение для различных состояний оказывается распределенным между несколькими подклассами State . Это увеличивает число классов. Конечно, один класс компактнее, но если состояний много, то такое распределение эффективнее, так как в противном случае пришлось бы иметь дело с громоздкими условными операторами.
    Наличие громоздких условных операторов нежелательно, равно как и наличие длинных процедур. Они слишком монолитны, вот почему модификация и расширение кода становится проблемой. Паттерн состояние предлагает более удачный способ структурирования зависящего от состояния кода. Логика, описывающая переходы между состояниями, больше не заключена в монолитные операторы if или switch , а распределена между подклассами State . При инкапсуляции каждого перехода и действия в класс - состояние становится полноценным объектом. Это улучшает структуру кода и проясняет его назначение. оригинал.ru
  2. Делает явными переходы между состояниями.
    Если объект определяет свое текущее состояние исключительно в терминах внутренних данных, то переходы между состояниями не имеют явного представления; они проявляются лишь как присваивания некоторым переменным. Ввод отдельных объектов для различных состояний делает переходы более явными. Кроме того, объекты State могут защитить контекст Context от рассогласования внутренних переменных, поскольку переходы с точки зрения контекста - это атомарные действия. Для осуществления перехода надо изменить значение только одной переменной (объектной переменной State в классе Context ), а не нескольких. источник.ru
  3. Объекты состояния можно разделять.
    Если в объекте состояния State отсутствуют переменные экземпляра, то есть представляемое им состояние кодируется исключительно самим типом, то разные контексты могут разделять один и тот же объект State . Когда состояния разделяются таким образом, они являются, по сути дела, приспособленцами (см. паттерн-приспособленец), у которых нет внутреннего состояния, а есть только поведение. сайт источник оригинал сайт

Пример

Рассмотрим реализацию примера из раздела « », т.е. построение некоторой простенькой архитектуры TCP соединения. Это упрощенный вариант протокола TCP, в нем, конечно же, представлен не весь протокол и даже не все состояния TCP-соединений. источник.ru оригинал

Прежде всего определим класс TCPConnection , который предоставляет интерфейс для передачи данных и обрабатывает запросы на изменение состояния: TCPConnection . источник.ru оригинал

В переменной-члене state класса TCPConnection хранится экземпляр класса TCPState . Этот класс дублирует интерфейс изменения состояния, определенный в классе TCPConnection . оригинал.ru источник

сайт оригинал источник сайт

TCPConnection делегирует все зависящие от состояния запросы хранимому в state экземпляру TCPState . Кроме того, в классе TCPConnection существует операция ChangeState , с помощью которой в эту переменную можно записать указатель на другой объект TCPState . Конструктор класса TCPConnection инициализирует state указателем на состояние-закрытия TCPClosed (мы определим его ниже). источник оригинал.ru

источник.ru оригинал

Каждая операция TCPState принимает экземпляр TCPConnection как параметр, тем самым, позволяя объекту TCPState получить доступ к данным объекта TCPConnection и изменить состояние соединения. .ru

В классе TCPState реализовано поведение по умолчанию для всех делегированных ему запросов. Он может также изменить состояние объекта TCPConnection посредством операции ChangeState . TCPState располагается в том же пакете, что и TCPConnection , поэтому также имеет доступ к этой операции: TCPState . сайт оригинал источник сайт

оригинал.ru

В подклассах TCPState реализовано поведение, зависящее от состояния. Соединение TCP может находиться во многих состояниях: Established (установлено), Listening (прослушивание), Closed (закрыто) и т.д., и для каждого из них есть свой подкласс TCPState . Для простоты подробно рассмотрим лишь 3 подкласса - TCPEstablished , TCPListen и TCPClosed . сайт сайт оригинал источник

Ru источник

В подклассах TCPState реализуется зависящее от состояния поведение для тех запросов, которые допустимы в этом состоянии. .ru

сайт оригинал источник сайт

После выполнения специфичных для своего состояния действий эти операции источник оригинал.ru

вызывают ChangeState для изменения состояния объекта TCPConnection . У него же самого нет никакой информации о протоколе TCP. Именно подклассы TCPState определяют переходы между состояниями и действия, диктуемые протоколом. оригинал.ru

источник оригинал.ru

Известные применения паттерна Состояние (State)

Ральф Джонсон и Джонатан Цвейг характеризуют паттерн состояние и описывают его применительно к протоколу TCP.
Наиболее популярные интерактивные программы рисования предоставляют «инструменты» для выполнения операций прямым манипулированием. Например, инструмент для рисования линий позволяет пользователю щелкнуть в произвольной точке мышью, а затем, перемещая мышь, провести из этой точки линию. Инструмент для выбора позволяет выбирать некоторые фигуры. Обычно все имеющиеся инструменты размещаются в палитре. Работа пользователя заключается в том, чтобы выбрать и применить инструмент, но на самом деле поведение редактора варьируется при смене инструмента: посредством инструмента для рисования мы создаем фигуры, при помощи инструмента выбора - выбираем их и т.д. сайт сайт оригинал источник

Чтобы отразить зависимость поведения редактора от текущего инструмента, можно воспользоваться паттерном состояние . оригинал источник.ru

Можно определить абстрактный класс Tool , подклассы которого реализуют зависящее от инструмента поведение. Графический редактор хранит ссылку на текущий объект Too l и делегирует ему поступающие запросы. При выборе инструмента редактор использует другой объект, что приводит к изменению поведения. .ru

Данная техника используется в каркасах графических редакторов HotDraw и Unidraw. Она позволяет клиентам легко определять новые виды инструментов. В HotDraw класс DrawingController переадресует запросы текущему объекту Tool . В Unidraw соответствующие классы называются Viewer и Tool . На приведенной ниже диаграмме классов схематично представлены интерфейсы классов Tool

оригинал.ru