Go设计模式(22)-状态模式

原创已于 2022-06-02 10:58:55 修改 · 407 阅读

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#设计模式 #后端

于 2021-08-03 13:14:08 首次发布

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状态模式使用的相对较少，主要是因为会引入大量的状态类，导致代码比较难维护。但是合适的场景使用状态模式，可以把复杂的判断逻辑简化。

UML类图位置：https://www.processon.com/view/link/60d29bf3e401fd49502afd25

本文代码链接为：https://github.com/shidawuhen/asap/blob/master/controller/design/22status.go

1.定义

1.1状态模式

状态模式：当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

UML：

1.2分析

状态机有3个组成部分：状态（State）、事件（Event）、动作（Action）。事件触发状态的转移及动作的执行。

只看定义和UML，可能比较难理解使用状态模式有什么好处，举个例子就清晰了。

假设有四种状态A、B、C、D，同时有四种触发事件E1、E2、E3、E4，如果不使用状态模式，写出来的样子是这样的：

func E1() {
   if status == "A" {
      //状态迁移+动作执行
   } else if status == "B" {
      //状态迁移+动作执行
   } else if status == "C" {
      //状态迁移+动作执行
   } else if status == "D" {
      //状态迁移+动作执行
   }
}

func E2() {
   if status == "A" {
      //状态迁移+动作执行
   } else if status == "B" {
      //状态迁移+动作执行
   } else if status == "C" {
      //状态迁移+动作执行
   } else if status == "D" {
      //状态迁移+动作执行
   }
}

单看伪代码可能觉得还好，但是细想一想，如果动作执行比较复杂，代码是不是就很丑了。后期如果状态或者事件变更，如何确保每一处都进行了更改？这时候状态模式便起作用了。

我们创建四个类，如UML中的ConcreteStateA、ConcreteStateB、ConcreteStateC、ConcreteStateD，分别代表四种状态。每个状态类中有4个Handle函数，分别对应4个事件。通过这种方式，将糅杂在一起的逻辑进行了拆分，代码看起来优雅了很多。

2.应用场景

这么多年都没有用过状态模式，使用场景确实有点少。

实际业务场景中做过跨境履约单的状态机，履约单需要经历接单、清关中、清关成功、发货等状态。这种场景相对简单，状态只能单方向流转、单独的接口触发指定状态流转到下一个状态，复杂的部分在于下一个状态可能有多个，有的可以跳过。这种情况下，使用数组维护状态机，比状态模式要好。

如果状态多、动作执行逻辑复杂，那使用状态模式还是挺合理的，一般游戏中使用状态模式相对多一些。本次借用《设计模式之美》里超级马里奥的例子，使用超级马里奥介绍实在是太合适了，一是因为马里奥有多种状态、多种触发事件，特别适合使用状态模式；二是超级马里奥大家都玩过，业务情况大家都熟悉。为了帮助大家回忆，我找了马里奥全系列变身形态https://zhuanlan.zhihu.com/p/250931383。

3.代码实现

马里奥状态有小马里奥（Small Mario）、超级马里奥（Super Mario）、斗篷马里奥（Cape Mario），小马里奥吃了蘑菇变为超级马里奥，小马里奥和超级马里奥获得斗篷变成斗篷马里奥，超级马里奥和斗篷马里奥碰到怪物变成小马里奥。

package main

import "fmt"

type Mario struct {
  score  int64
  status MarioStatus
}

type MarioStatus interface {
  Name()
  ObtainMushroom()
  ObtainCape()
  MeetMonster()
  SetMario(mario *Mario)
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 小马里奥
 */
type SmallMarioStatus struct {
  mario *Mario
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 设置马里奥
 * @receiver s
 * @param mario
 */
func (s *SmallMarioStatus) SetMario(mario *Mario) {
  s.mario = mario
}

func (s *SmallMarioStatus) Name() {
  fmt.Println("小马里奥")
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 获得蘑菇变为超级马里奥
 * @receiver s
 */
func (s *SmallMarioStatus) ObtainMushroom() {
  s.mario.status = &SuperMarioStatus{
    mario: s.mario,
  }
  s.mario.score += 100
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 获得斗篷变为斗篷马里奥
 * @receiver s
 */
func (s *SmallMarioStatus) ObtainCape() {
  s.mario.status = &CapeMarioStatus{
    mario: s.mario,
  }
  s.mario.score += 200
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 遇到怪兽减100
 * @receiver s
 */
func (s *SmallMarioStatus) MeetMonster() {
  s.mario.score -= 100
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 超级马里奥
 */

type SuperMarioStatus struct {
  mario *Mario
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 设置马里奥
 * @receiver s
 * @param mario
 */
func (s *SuperMarioStatus) SetMario(mario *Mario) {
  s.mario = mario
}

func (s *SuperMarioStatus) Name() {
  fmt.Println("超级马里奥")
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 获得蘑菇无变化
 * @receiver s
 */
func (s *SuperMarioStatus) ObtainMushroom() {

}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description:获得斗篷变为斗篷马里奥
 * @receiver s
 */
func (s *SuperMarioStatus) ObtainCape() {
  s.mario.status = &CapeMarioStatus{
    mario: s.mario,
  }
  s.mario.score += 200
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 遇到怪兽变为小马里奥
 * @receiver s
 */
func (s *SuperMarioStatus) MeetMonster() {
  s.mario.status = &SmallMarioStatus{
    mario: s.mario,
  }
  s.mario.score -= 200
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 斗篷马里奥
 */
type CapeMarioStatus struct {
  mario *Mario
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 设置马里奥
 * @receiver s
 * @param mario
 */
func (c *CapeMarioStatus) SetMario(mario *Mario) {
  c.mario = mario
}

func (c *CapeMarioStatus) Name() {
  fmt.Println("斗篷马里奥")
}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description:获得蘑菇无变化
 * @receiver c
 */
func (c *CapeMarioStatus) ObtainMushroom() {

}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 获得斗篷无变化
 * @receiver c
 */
func (c *CapeMarioStatus) ObtainCape() {

}

/**
 * @Author: Jason Pang
 * @Description: 遇到怪兽变为小马里奥
 * @receiver c
 */
func (c *CapeMarioStatus) MeetMonster() {
  c.mario.status = &SmallMarioStatus{
    mario: c.mario,
  }
  c.mario.score -= 200
}
func main() {
  mario := Mario{
    status: &SmallMarioStatus{},
    score:  0,
  }
  mario.status.SetMario(&mario)

  mario.status.Name()
  fmt.Println("-------------------获得蘑菇\n")
  mario.status.ObtainMushroom()

  mario.status.Name()
  fmt.Println("-------------------获得斗篷\n")
  mario.status.ObtainCape()

  mario.status.Name()
  fmt.Println("-------------------遇到怪兽\n")
  mario.status.MeetMonster()

  mario.status.Name()
}