2020HIT软件构造：从lab3看state模式

一. 引言

就如同我们在自动机课程中学到的那样，我们在写程序的时候，如果某个对象始终在有限且已知的几个状态中，我们可以将程序看成一个有限状态自动机，将这个自动机的状态抽象出来，然后对这些状态和状态之间的转化进行编程。常规的手段是用if-else语句转化状态，用枚举类型记录和表达状态。但我们有更好的手段，就是 state 模式。

二. state 模式

state 模式不是用enum来表达状态，而是用类。一般而言，每个类中没有记录内容的字段（否则切状态的时候还得把这些字段提出来存到新状态里面），这些类的意义仅仅在于（用自己的种类）表达当前的状态，同时可以对状态进行相应的操作（例如切换，观测等）。

刚刚提到的这些操作，就是用状态中的方法来实现的。以老师上课讲的内容为例，在每个状态类中，老师实现了两个（非构造器）方法，一个是move()，用来切换状态，输入参数决定了其返回值，也就是我们需要的状态。另一个是accept()，用来检测当前状态是否可接受。

至于观测当前状态的方法，老师并没有讲到，但是我猜测老师的思路如果真的没有引入任何多余的字段和方法，可能是用 instance of 来直接用类型判定状态。当然，这种模式也不是一成不变的，我们也可以根据具体情况作出一些变动，比如在lab3中，由于在整个程序中，我始终用状态的名字（例如，“WAITING”）来表示和传递状态，即使我在这里使用了 instance of，也不可避免地要将其转化为字符串，所以我就直接添加了一个和状态绑定的不可更改的字段name，通过观测这一字段来得到当前的状态。

state模式的构造器，使用的是singleton单例模式。简而言之，就是一个类（对应着一个状态）只创建一个对象实例，然后我们的记录状态的方式，就是用一个指针 state 指向其中的一个对象实例，那么我们当前的状态就是这个类对应的状态。

三. lab3中我的具体实现

首先是整体的结构：（状态太多因而略去了一部分）