摘要

状态模式是一种行为型设计模式，它允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。状态模式将对象的行为封装在不同的状态类中，使得对象可以根据其内部状态的变化而改变其行为，而无需在对象中使用大量的条件语句。

正文

应用场景

状态模式适用于以下场景：

• 当一个对象的行为取决于其内部状态，并且该行为在运行时可能发生变化时。
• 当一个类有多个状态，且这些状态之间可以相互转换时。
• 当需要在运行时动态地添加新的状态时。

状态模式可以帮助我们将复杂的条件逻辑分散到不同的状态类中，使得代码更加清晰、可维护和可扩展。

示例：电梯控制系统

假设我们正在开发一个电梯控制系统，该系统可以控制电梯的运行和停止。电梯有三个状态：停止状态、运行状态和故障状态。在不同的状态下，电梯的行为是不同的。

首先，我们创建一个状态接口IElevatorState，定义了电梯状态的方法：

C#
public interface IElevatorState
{
    void Open();
    void Close();
    void Run();
    void Stop();
}

然后，我们创建三个具体状态类，分别实现了状态接口：

C#
public class StoppedState : IElevatorState
{
    public void Open()
    {
        Console.WriteLine("The elevator door is open.");
    }

    public void Close()
    {
        Console.WriteLine("The elevator door is closed.");
    }

    public void Run()
    {
        Console.WriteLine("The elevator starts running.");
    }

    public void Stop()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is already stopped.");
    }
}

public class RunningState : IElevatorState
{
    public void Open()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is running and cannot open the door.");
    }

    public void Close()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is running and cannot close the door.");
    }

    public void Run()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is already running.");
    }

    public void Stop()
    {
        Console.WriteLine("The elevator stops running.");
    }
}

public class FaultState : IElevatorState
{
    public void Open()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is in fault state and cannot open the door.");
    }

    public void Close()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is in fault state and cannot close the door.");
    }

    public void Run()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is in fault state and cannot run.");
    }

    public void Stop()
    {
        Console.WriteLine("The elevator is already stopped.");
    }
}

接下来，我们创建一个电梯类Elevator，该类包含了一个当前状态的成员变量，并提供了对状态的操作方法：

C#
public class Elevator
{
    private IElevatorState _state;

    public Elevator()
    {
        _state = new StoppedState();
    }

    public void SetState(IElevatorState state)
    {
        _state = state;
    }

    public void Open()
    {
        _state.Open();
    }

    public void Close()
    {
        _state.Close();
    }

    public void Run()
    {
        _state.Run();
    }

    public void Stop()
    {
        _state.Stop();
    }
}

最后，我们可以在客户端代码中使用状态模式来控制电梯的运行：

C#
var elevator = new Elevator();

elevator.Open();  // 输出：The elevator door is open.
elevator.Close();  // 输出：The elevator door is closed.
elevator.Run();  // 输出：The elevator starts running.
elevator.Stop();  // 输出：The elevator stops running.

elevator.SetState(new RunningState());

elevator.Open();  // 输出：The elevator is running and cannot open the door.
elevator.Close();  // 输出：The elevator is running and cannot close the door.
elevator.Run();  // 输出：The elevator is already running.
elevator.Stop();  // 输出：The elevator stops running.

elevator.SetState(new FaultState());

elevator.Open();  // 输出：The elevator is in fault state and cannot open the door.
elevator.Close();  // 输出：The elevator is in fault state and cannot close the door.
elevator.Run();  // 输出：The elevator is in fault state and cannot run.
elevator.Stop();  // 输出：The elevator is already stopped.

通过使用状态模式，我们可以根据电梯的状态来改变其行为，而无需在电梯类中使用大量的条件语句。状态模式可以帮助我们更好地组织和管理复杂的状态逻辑。