22-Python與設計模式--狀態模式
一、電梯控制器
電梯在我們周邊隨處可見,電梯的控制邏輯中心是由電梯控制器實現的。電梯的控制邏輯,即使簡單點設計,把狀態分成開門狀態,停止狀態和執行狀態,操作分成開門、關門、執行、停止,那流程也是很複雜的。首先,開門狀態不能開門、執行、停止;停止狀態不能關門,停止;執行狀態不能開門、關門、執行。要用一個一個if…else…實現,首先程式碼混亂,不易維護;二是不易擴充套件。至於各種設計原則什麼的……
那該如何實現?在上邊的邏輯中,每個操作僅僅是一個操作,狀態切換與操作是分離的,這也造成後來操作和狀態“相互配合”的“手忙腳亂”。如果把狀態抽象成一個類,每個狀態為一個子類,每個狀態實現什麼操作,不實現什麼操作,僅僅在這個類中具體實現就可以了。
下面我們實現這個邏輯。
先實現抽象的狀態類:
class LiftState: def open(self): pass def close(self): pass def run(self): pass def stop(self): pass
而後實現各個具體的狀態類:
class OpenState(LiftState): def open(self): print "OPEN:The door is opened..." return self def close(self): print "OPEN:The door start to close..." print "OPEN:The door is closed" return StopState() def run(self): print "OPEN:Run Forbidden." return self def stop(self): print "OPEN:Stop Forbidden." return self class RunState(LiftState): def open(self): print "RUN:Open Forbidden." return self def close(self): print "RUN:Close Forbidden." return self def run(self): print "RUN:The lift is running..." return self def stop(self): print "RUN:The lift start to stop..." print "RUN:The lift stopped..." return StopState() class StopState(LiftState): def open(self): print "STOP:The door is opening..." print "STOP:The door is opened..." return OpenState() def close(self): print "STOP:Close Forbidden" return self def run(self): print "STOP:The lift start to run..." return RunState() def stop(self): print "STOP:The lift is stopped." return self
為在業務中排程狀態轉移,還需要將上下文進行記錄,需要一個上下文的類。
class Context: lift_state="" def getState(self): return self.lift_state def setState(self,lift_state): self.lift_state=lift_state def open(self): self.setState(self.lift_state.open()) def close(self): self.setState(self.lift_state.close()) def run(self): self.setState(self.lift_state.run()) def stop(self): self.setState(self.lift_state.stop())
這樣,在進行電梯的排程時,只需要排程Context就可以了。業務邏輯中如下所示:
if __name__=="__main__": ctx = Context() ctx.setState(StopState()) ctx.open() ctx.run() ctx.close() ctx.run() ctx.stop()
列印如下:
STOP:The door is opening...
STOP:The door is opened...
OPEN:Run Forbidden.
OPEN:The door start to close...
OPEN:The dorr is closed
STOP:The lift start to run...
RUN:The lift start to stop...
RUN:The lift stopped...
由邏輯中可知,電梯先在STOP狀態,然後開門,開門時執行Run,被禁止,然後,關門、執行、停止。
二、狀態模式
狀態模式的定義如下:當一個物件內在狀態改變時允許其改變行為,這個物件看起來像改變了其類。
三、狀態模式的優點和應用場景
優點:
1、狀態模式的優點是結構清晰,相比於if…else…簡約了不少;
2、封裝性好,外部呼叫不必知道內部實現細節。
應用場景:
1、行為狀態改變的場景。這點在各種控制器中非常常見,同時,邏輯結構為狀態轉移圖的場景中都非常適用。
四、狀態模式的缺點
1、在狀態比較多時,子類也會非常多,不便於管理。