设计模式之状态黑板模式

状态黑板模式（State Blackboard Pattern）是一种设计模式，结合了状态模式和黑板模式，常用于复杂系统中进行状态管理和信息共享。它允许多个状态处理器通过一个共享的黑板（数据结构）进行交互，方便地管理和响应不同系统状态。

1、概述

• 黑板：一个中央数据结构，存储系统的共享状态信息。
• 状态处理器：多个处理器根据当前状态在黑板上进行操作，可以读取和修改黑板上的数据。

2、优点

• 解耦：处理器之间不直接相互依赖，降低耦合度。
• 扩展性：可以轻松添加新的状态处理器或修改现有处理器，适应变化。
• 动态管理：状态和处理器可以在运行时动态添加、删除或修改。

3、应用场景

• 游戏AI中的状态管理。
• 复杂系统的事件处理，如机器人控制。
• 需要多种状态共同影响的系统。

4、C++代码示例

#include <iostream>
#include <vector>
#include <memory>
#include <string>

// 黑板类
class Blackboard {
public:
    void setData(const std::string& key, const std::string& value) {
        data[key] = value;
    }

    std::string getData(const std::string& key) {
        return data[key];
    }

private:
    std::unordered_map<std::string, std::string> data;
};

// 状态处理器基类
class StateHandler {
public:
    virtual ~StateHandler() {}
    virtual void handle(Blackboard& blackboard) = 0;
};

// 具体状态处理器
class IdleStateHandler : public StateHandler {
public:
    void handle(Blackboard& blackboard) override {
        std::cout << "Idle state handling..." << std::endl;
        blackboard.setData("state", "Idle");
    }
};

class RunningStateHandler : public StateHandler {
public:
    void handle(Blackboard& blackboard) override {
        std::cout << "Running state handling..." << std::endl;
        blackboard.setData("state", "Running");
    }
};

class StoppedStateHandler : public StateHandler {
public:
    void handle(Blackboard& blackboard) override {
        std::cout << "Stopped state handling..." << std::endl;
        blackboard.setData("state", "Stopped");
    }
};

// 状态管理器
class StateManager {
public:
    void setHandler(std::shared_ptr<StateHandler> handler) {
        currentHandler = handler;
    }

    void update(Blackboard& blackboard) {
        if (currentHandler) {
            currentHandler->handle(blackboard);
        }
    }

private:
    std::shared_ptr<StateHandler> currentHandler;
};

// 主函数
int main() {
    Blackboard blackboard;
    StateManager stateManager;

    // 设置不同状态处理器
    stateManager.setHandler(std::make_shared<IdleStateHandler>());
    stateManager.update(blackboard);
    std::cout << "Current state: " << blackboard.getData("state") << std::endl;

    stateManager.setHandler(std::make_shared<RunningStateHandler>());
    stateManager.update(blackboard);
    std::cout << "Current state: " << blackboard.getData("state") << std::endl;

    stateManager.setHandler(std::make_shared<StoppedStateHandler>());
    stateManager.update(blackboard);
    std::cout << "Current state: " << blackboard.getData("state") << std::endl;

    return 0;
}

说明

• Blackboard：用于存储和共享状态数据。
• StateHandler：状态处理器的基类，提供接口供具体处理器实现。
• 具体状态处理器：如IdleStateHandler、RunningStateHandler和StoppedStateHandler，实现了对黑板状态的处理。
• StateManager：管理当前的状态处理器，并调用其处理方法。

这个简单的实现展示了状态黑板模式的基本结构，可以根据需要扩展更多的功能和复杂性。