iOS App的设计模式开发中对State状态模式的运用
1.概述
在软件开发过程中，应用程序可能会根据不同的情况作出不同的处理。最直接的解决方案是将这些所有可能发生的情况全都考虑到。然后使用if... ellse语句来做状态判断来进行不同情况的处理。但是对复杂状态的判断就显得“力不从心了”。随着增加新的状态或者修改一个状体（if else(或switch case)语句的增多或者修改）可能会引起很大的修改，而程序的可读性，扩展性也会变得很弱。维护也会很麻烦。那么我就考虑只修改自身状态的模式。
例子1：按钮来控制一个电梯的状态，一个电梯开们，关门，停，运行。每一种状态改变，都有可能要根据其他状态来更新处理。例如，开门状体，你不能在运行的时候开门，而是在电梯定下后才能开门。
例子2：我们给一部手机打电话，就可能出现这几种情况：用户开机，用户关机，用户欠费停机，用户消户等。 所以当我们拨打这个号码的时候：系统就要判断，该用户是否在开机且不忙状态，又或者是关机，欠费等状态。但不管是那种状态我们都应给出对应的处理操作。
2.问题
对象如何在每一种状态下表现出不同的行为？
3.解决方案
状态模式：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。
在很多情况下，一个对象的行为取决于一个或多个动态变化的属性，这样的属性叫做状态，这样的对象叫做有状态的(stateful)对象，这样的对象状态是从事先定义好的一系列值中取出的。当一个这样的对象与外部事件产生互动时，其内部状态就会改变，从而使得系统的行为也随之发生变化。
4.示例
先给出这个例子的类结构图。
上面的类结构图并不复杂，首先是抽象出一个状态的父类，通过工作类对时间点的设置来切换不同的状态。
逻辑结构并不复杂，还是给出简易的代码，大家可以慢慢体会一下。
注意：本文所有代码均在arc环境下编译通过。
work类接口
#import <foundation/foundation.h>
@class state;
@interface work :nsobject{
state *current;
}
@property double hour;
@property bool taskfinished;
-(void)setstate:(state*)s;
-(void)writeprogram;
@end
work类实现
#import "work.h"
#import "state.h"
#import "forenoonstate.h"
@implementation work
@synthesize hour =_hour;
@synthesize taskfinished =_taskfinished;
-(id)init{
if (self == [superinit]) {
current= [[forenoonstate alloc]init];
}
return self;
}
-(void)setstate:(state *)s{
current = s;
}
-(void)writeprogram{
[current writeprogram:self];
}
@end
state类接口
#import <foundation/foundation.h>
@class work;
@interface state:nsobject
-(void)writeprogram:(work*)w;
@end
state类实现
#import "state.h"
#import "work.h"
@implementation state
-(void)writeprogram:(work *)w{
nslog(@"当前时间:%f点下班回家了",[w hour]);
}
@end
forenoonstate类接口
#import "state.h"
@interface forenoonstate :state
@end
forenoonstate类实现
#import "forenoonstate.h"
#import "work.h"
#import "noonstate.h"
@implementation forenoonstate
-(void)writeprogram:(work *)w{
if ([w hour] < 12) {
nslog(@"当前时间:%f点上午工作,精神百倍", [w hour]);
}
else {
[w setstate:[noonstate new]];
[w writeprogram];
}
}
@end
noonstate类接口
#import "state.h"
@interface noonstate:state
@end
noonstate类实现
#import "noonstate.h"
#import "work.h"
#import "afternoonstate.h"
@implementation noonstate
-(void)writeprogram:(work *)w{
if([w hour] <13)
nslog(@"当前时间:%f点饿了,午饭;犯困,午休",[w hour]);
else {
[w setstate:[[afternoonstate alloc]init]];
[w writeprogram];
}
}
@end
afternoonstate类接口
#import "state.h"
@interface afternoonstate :state
@end
afternoonstate类实现
#import "afternoonstate.h"
#import "work.h"
#import "eveningstate.h"
@implementation afternoonstate
-(void)writeprogram:(work *)w{
if ([w hour] <17) {
nslog(@"当前时间:%f点下午状态还不错,继续努力", [w hour]);
}
else {
[w setstate:[[eveningstate alloc]init]];
[w writeprogram];
}
}
@end
eveningstate类接口
#import "state.h"
@interface eveningstate:state
@end
eveningstate类实现
#import "eveningstate.h"
#import "work.h"
#import "reststate.h"
#import "sleepingstate.h"
@implementation eveningstate
-(void)writeprogram:(work *)w{
if ([w taskfinished]) {
[w setstate:[[reststate alloc]init]];
[w writeprogram];
}
else {
if([w hour] <21)
nslog(@"当前时间:%f点加班哦,疲惫之极", [w hour]);
else {
[w setstate:[[sleepingstate alloc]init]];
[w writeprogram];
}
}
}
@end
sleepingstate类接口
#import "state.h"
@interface sleepingstate :state
@end
sleepingstate类实现
#import "sleepingstate.h"
#import "work.h"
@implementation sleepingstate
-(void)writeprogram:(work *)w{
nslog(@"当前时间:%f点不行了,睡着了", [w hour]);
}
@end
reststate类接口
#import "reststate.h"
#import "work.h"
@implementation reststate
-(void)writeprogram:(work *)w{
nslog(@"当前时间:%f点下班回家了", [w hour]);
}
@end
main方法调用
#import <foundation/foundation.h>
#import "work.h"
int main (int argc,const char *argv[])
{
@autoreleasepool{
work *emergencyprojects = [[work alloc]init];
[emergencyprojects sethour:9];
[emergencyprojects writeprogram];
[emergencyprojects sethour:10];
[emergencyprojects writeprogram];
[emergencyprojects sethour:12];
[emergencyprojects writeprogram];
[emergencyprojects sethour:13];
[emergencyprojects writeprogram];
[emergencyprojects sethour:14];
[emergencyprojects writeprogram];
[emergencyprojects sethour:17];
[emergencyprojects writeprogram];
[emergencyprojects settaskfinished:no];
[emergencyprojects sethour:19];
[emergencyprojects writeprogram];
[emergencyprojects sethour:22];
[emergencyprojects writeprogram];
}
return 0;
}
上面是用objective c语言实现的简单代码。
通过这个例子，可以看到，状态模式通过把各种状态转移逻辑分布到state的子类之间，来减少相互间的依赖。当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式了。
5.适用性
在下面的两种情况下均可使用state模式:
1) • 一个对象的行为取决于它的状态, 并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
2) • 代码中包含大量与对象状态有关的条件语句:一个操作中含有庞大的多分支的条件（if else(或switch case)语句，且这些分支依赖于该对象的状态。这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常 , 有多个操作包含这一相同的条件结构。 state模式将每一个条件分支放入一个独立的类中。这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象，这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化。
6.结构
7.模式的组成
环境类（context）: 定义客户感兴趣的接口。维护一个concretestate子类的实例，这个实例定义当前状态。
抽象状态类（state）: 定义一个接口以封装与context的一个特定状态相关的行为。
具体状态类（concretestate）: 每一子类实现一个与context的一个状态相关的行为。
8.效果
state模式有下面一些效果:
状态模式的优点：
1 ) 它将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分割开来: state模式将所有与一个特定的状态相关的行为都放入一个对象中。因为所有与状态相关的代码都存在于某一个state子类中, 所以通过定义新的子类可以很容易的增加新的状态和转换。另一个方法是使用数据值定义内部状态并且让 context操作来显式地检查这些数据。但这样将会使整个context的实现中遍布看起来很相似的条件if else语句或switch case语句。增加一个新的状态可能需要改变若干个操作, 这就使得维护变得复杂了。state模式避免了这个问题, 但可能会引入另一个问题, 因为该模式将不同状态的行为分布在多个state子类中。这就增加了子类的数目，相对于单个类的实现来说不够紧凑。但是如果有许多状态时这样的分布实际上更好一些, 否则需要使用巨大的条件语句。正如很长的过程一样，巨大的条件语句是不受欢迎的。它们形成一大整块并且使得代码不够清晰，这又使得它们难以修改和扩展。 state模式提供了一个更好的方法来组织与特定状态相关的代码。决定状态转移的逻辑不在单块的 i f或s w i t c h语句中, 而是分布在state子类之间。将每一个状态转换和动作封装到一个类中，就把着眼点从执行状态提高到整个对象的状态。这将使代码结构化并使其意图更加清晰。
2) 它使得状态转换显式化: 当一个对象仅以内部数据值来定义当前状态时 , 其状态仅表现为对一些变量的赋值，这不够明确。为不同的状态引入独立的对象使得转换变得更加明确。而且, state对象可保证context不会发生内部状态不一致的情况，因为从 context的角度看，状态转换是原子的—只需重新绑定一个变量(即context的state对象变量)，而无需为多个变量赋值
3) state对象可被共享 如果state对象没有实例变量—即它们表示的状态完全以它们的类型来编码—那么各context对象可以共享一个state对象。当状态以这种方式被共享时, 它们必然是没有内部状态, 只有行为的轻量级对象。
状态模式的缺点:
1) 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
2) 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。