PHP 状态模式

原文作者: xingguang
原文链接：https://www.tiance.club/post/1157327802.html

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。

原文作者: xingguang
原文链接：https://www.tiance.club/post/1157327802.html

4.适用性

在下面的两种情况下均可使用State模式:
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。

5.结构

6.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。

原文作者: xingguang
原文链接：https://www.tiance.club/post/1157327802.html

7.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。

8.实现

我们用电梯的例子来说明：

简单地实现代码：

<?php  
abstract class ILift {  
    //电梯的四个状态  
    const OPENING_STATE = 1;  //门敞状态  
    const CLOSING_STATE = 2;  //门闭状态  
    const RUNNING_STATE = 3;  //运行状态  
    const STOPPING_STATE = 4; //停止状态；  
  
      
    //设置电梯的状态  
    public abstract function setState($state);  
  
    //首先电梯门开启动作  
    public abstract function open();  
  
    //电梯门有开启，那当然也就有关闭了  
    public abstract function close();  
  
    //电梯要能上能下，跑起来  
    public abstract function run();  
  
    //电梯还要能停下来，停不下来那就扯淡了  
    public abstract function stop();  
}  
  
/** 
 * 电梯的实现类  
 */   
class Lift extends  ILift {  
    private $state;  
  
    public function setState($state) {  
        $this->state = $state;  
    }  
    //电梯门关闭  
    public function close() {  
        //电梯在什么状态下才能关闭  
        switch($this->state){  
            case ILift::OPENING_STATE:  //如果是则可以关门，同时修改电梯状态  
                $this->setState(ILift::CLOSING_STATE);  
            break;  
            case ILift::CLOSING_STATE:  //如果电梯就是关门状态，则什么都不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
            case ILift::RUNNING_STATE: //如果是正在运行，门本来就是关闭的，也说明都不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
            case ILift::STOPPING_STATE:  //如果是停止状态，本也是关闭的，什么也不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
        }  
                echo 'Lift colse <br>';  
    }  
  
    //电梯门开启  
    public function open() {  
        //电梯在什么状态才能开启  
        switch($this->state){  
            case ILift::OPENING_STATE: //如果已经在门敞状态，则什么都不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
            case ILift::CLOSING_STATE: //如是电梯时关闭状态，则可以开启  
                $this->setState(ILift::OPENING_STATE);  
            break;  
            case ILift::RUNNING_STATE: //正在运行状态，则不能开门，什么都不做  
            //do nothing;  
                return ;  
            break;  
            case ILift::STOPPING_STATE: //停止状态，淡然要开门了  
                $this->setState(ILift::OPENING_STATE);  
            break;  
        }  
        echo 'Lift open <br>';  
    }  
    ///电梯开始跑起来  
    public function run() {  
        switch($this->state){  
            case ILift::OPENING_STATE: //如果已经在门敞状态，则不你能运行，什么都不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
            case ILift::CLOSING_STATE: //如是电梯时关闭状态，则可以运行  
                $this->setState(ILift::RUNNING_STATE);  
            break;  
            case ILift::RUNNING_STATE: //正在运行状态，则什么都不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
            case ILift::STOPPING_STATE: //停止状态，可以运行  
                $this->setState(ILift::RUNNING_STATE);  
        }  
        echo 'Lift run <br>';  
    }  
  
    //电梯停止  
    public function stop() {  
        switch($this->state){  
            case ILift::OPENING_STATE: //如果已经在门敞状态，那肯定要先停下来的，什么都不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
            case ILift::CLOSING_STATE: //如是电梯时关闭状态，则当然可以停止了  
                $this->setState(ILift::CLOSING_STATE);  
            break;  
            case ILift::RUNNING_STATE: //正在运行状态，有运行当然那也就有停止了  
                $this->setState(ILift::CLOSING_STATE);  
            break;  
            case ILift::STOPPING_STATE: //停止状态，什么都不做  
                //do nothing;  
                return ;  
            break;  
        }  
        echo 'Lift stop <br>';  
    }  
      
}  
$lift = new Lift();   
     
//电梯的初始条件应该是停止状态   
$lift->setState(ILift::STOPPING_STATE);   
//首先是电梯门开启，人进去   
$lift->open();   
     
//然后电梯门关闭   
$lift->close();   
     
//再然后，电梯跑起来，向上或者向下   
$lift->run();      
 //最后到达目的地，电梯挺下来   
$lift->stop();  

显然我们已经完成了我们的基本业务操作，但是，我们在程序中使用了大量的switch…case这样的判断（if…else也是一样),首先是程序的可阅读性很差，其次扩展非常不方便。一旦我们有新的状态加入的话，例如新加通电和断点状态。我们势必要在每个业务方法里边增加相应的case语句。也就是四个函数open，close，run，stop都需要修改相应case语句。

状态模式：把不同状态的操作分散到不同的状态对象里去完成。看看状态类的uml类图：

代码实现：

<?php  
/** 
 *  
 * 定义一个电梯的接口  
 */   
abstract class LiftState{  
  
    //定义一个环境角色，也就是封装状态的变换引起的功能变化  
    protected  $_context;  
  
    public function setContext(Context $context){  
        $this->_context = $context;  
    }  
  
    //首先电梯门开启动作  
    public abstract function open();  
  
    //电梯门有开启，那当然也就有关闭了  
    public abstract function close();  
  
    //电梯要能上能下，跑起来  
    public abstract function run();  
  
    //电梯还要能停下来，停不下来那就扯淡了  
    public abstract function stop();  
  
}  
  
  
/** 
 * 环境类: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。 
 */   
class Context {  
    //定义出所有的电梯状态  
    static  $openningState = null;  
    static  $closeingState = null;  
    static  $runningState  = null;  
    static  $stoppingState = null;  
  
    public function __construct() {  
        self::$openningState = new OpenningState();  
        self::$closeingState = new ClosingState();  
        self::$runningState =  new RunningState();  
        self::$stoppingState = new StoppingState();  
  
    }  
  
    //定一个当前电梯状态  
    private  $_liftState;  
  
    public function getLiftState() {  
        return $this->_liftState;  
    }  
  
    public function setLiftState($liftState) {  
        $this->_liftState = $liftState;  
        //把当前的环境通知到各个实现类中  
        $this->_liftState->setContext($this);  
    }  
  
  
    public function open(){  
        $this->_liftState->open();  
    }  
  
    public function close(){  
        $this->_liftState->close();  
    }  
  
    public function run(){  
        $this->_liftState->run();  
    }  
  
    public function stop(){  
        $this->_liftState->stop();  
    }  
}  
  
/** 
 * 在电梯门开启的状态下能做什么事情  
 */   
class OpenningState extends LiftState {  
  
    /** 
     * 开启当然可以关闭了，我就想测试一下电梯门开关功能 
     * 
     */  
    public function close() {  
        //状态修改  
        $this->_context->setLiftState(Context::$closeingState);  
        //动作委托为CloseState来执行  
        $this->_context->getLiftState()->close();  
    }  
  
    //打开电梯门  
    public function open() {  
        echo 'lift open...', '<br/>';  
    }  
    //门开着电梯就想跑，这电梯，吓死你！  
    public function run() {  
        //do nothing;  
    }  
  
    //开门还不停止？  
    public function stop() {  
        //do nothing;  
    }  
  
}  
  
/** 
 * 电梯门关闭以后，电梯可以做哪些事情  
 */   
class ClosingState extends LiftState {  
  
    //电梯门关闭，这是关闭状态要实现的动作  
    public function close() {  
        echo 'lift close...', '<br/>';  
  
    }  
    //电梯门关了再打开，逗你玩呢，那这个允许呀  
    public function open() {  
        $this->_context->setLiftState(Context::$openningState);  //置为门敞状态  
        $this->_context->getLiftState()->open();  
    }  
  
    //电梯门关了就跑，这是再正常不过了  
    public function run() {  
        $this->_context->setLiftState(Context::$runningState); //设置为运行状态；  
        $this->_context->getLiftState()->run();  
    }  
  
    //电梯门关着，我就不按楼层  
      
    public function stop() {  
        $this->_context->setLiftState(Context::$stoppingState);  //设置为停止状态；  
        $this->_context->getLiftState()->stop();  
    }  
  
}  
  
/** 
 * 电梯在运行状态下能做哪些动作  
 */   
class RunningState extends LiftState {  
  
    //电梯门关闭？这是肯定了  
    public function close() {  
        //do nothing  
    }  
  
    //运行的时候开电梯门？你疯了！电梯不会给你开的  
    public function open() {  
        //do nothing  
    }  
  
    //这是在运行状态下要实现的方法  
    public function run() {  
        echo 'lift run...', '<br/>';  
    }  
  
    //这个事绝对是合理的，光运行不停止还有谁敢做这个电梯？！估计只有上帝了  
    public function stop() {  
        $this->_context->setLiftState(Context::$stoppingState); //环境设置为停止状态；  
        $this->_context->getLiftState()->stop();  
    }  
  
}  
  
  
  
/** 
 * 在停止状态下能做什么事情  
 */   
class StoppingState extends LiftState {  
  
    //停止状态关门？电梯门本来就是关着的！  
    public function close() {  
        //do nothing;  
    }  
  
    //停止状态，开门，那是要的！  
    public function open() {  
        $this->_context->setLiftState(Context::$openningState);  
        $this->_context->getLiftState()->open();  
    }  
    //停止状态再跑起来，正常的很  
    public function run() {  
        $this->_context->setLiftState(Context::$runningState);  
        $this->_context->getLiftState()->run();  
    }  
    //停止状态是怎么发生的呢？当然是停止方法执行了  
    public function stop() {  
        echo 'lift stop...', '<br/>';  
    }  
  
}  
  
/** 
 * 模拟电梯的动作  
 */   
class Client {  
  
    public static function main() {  
        $context = new Context();  
        $context->setLiftState(new ClosingState());  
  
        $context->open();  
        $context->close();  
        $context->run();  
        $context->stop();  
    }  
}  
Client::main();  

原文作者: xingguang
原文链接：https://www.tiance.club/post/1157327802.html