在什么情况下应该采用状态模式？

Question

在什么情况下我们应该采用状态模式？

我已经被分配去维护一个项目，项目状态机是通过2000年以上的开关盒实现的。扩展功能将很困难，因此我想对其进行重构。我正在调查状态设计模式，但是有些困惑。

一个简单的例子：

1。初始状态为“ WAIT”，等待用户发送下载命令

2。用户发送下载命令时，进入“连接”状态，连接到服务器

3。建立连接后，进入“下载中”状态，继续接收来自服务器的数据

4。数据下载完成后，移至“ DISCONNECT”，断开与服务器的链接

5。断开连接后，进入“等待”状态，等待用户发送下载命令

A simple state machine pic

• 方法1：在研究状态模式之前，我认为是一种简单的方法---在不同的函数中包装不同的状态行为，使用函数指针数组指向每个状态函数，并通过调用函数更改状态。

  typedef enum {
      WAIT,
      CONNECT,
      DOWNLOADING,
      DISCONNECT
  }state;
  void (*statefunction[MAX_STATE])(void) = 
  {
      WAITState,
      CONNECTState,
      DOWNLOADINGState,
      DISCONNECTState
  };
  void WAITState(void)
  {
      //do wait behavior
      //while receive download command
      //statefunction[CONNECT]();
  }
  void CONNECTState(void)
  {
      //do connect behavior
      //while connect complete
      //statefunction[DOWNLOADING]();
  }
  void DOWNLOADINGState(void)
  {
      //do downloading behavior
      //while download complete
      //statefunction[DISCONNECT]();
  }
  void DISCONNECTState(void)
  {
      //do disconnect behavior
      //while disconnect complete
      //statefunction[WAIT]();
  }
  

• 方法2：状态模式将不同的状态及其行为封装在不同的类（面向对象的状态机）中，使用多态性实现不同的状态行为，并为所有具体状态定义一个公共接口。

  class State
  {
  public:
       virtual void Handle(Context *pContext) = 0;
  };
  class Context
  {
  public:
      Context(State *pState) : m_pState(pState){}
  
      void Request()
      {
          if (m_pState)
          {             
              m_pState->Handle(this);           
          }
       }   
  private:
      State *m_pState;
  };
  class WAIT : public State
  {
  public:
      virtual void Handle(Context *pContext)
      {
          //do wait behavior
      }
  };
  class CONNECT : public State
  {
  public:
      virtual void Handle(Context *pContext)
      {
          //do connect behavior
      }
  };
  class DOWNLOADING : public State
  {
  public:
      virtual void Handle(Context *pContext)
      {
          //do downloading behavior
      }
  };
  class DISCONNECT : public State
  {
  public:
      virtual void Handle(Context *pContext)
      {
          //do disconnect behavior
      }
  };
  

我想知道在这种情况下状态模式是否比函数指针更糟糕...仅使用函数指针还可以提高可读性（与切换用例相比），并且更简单。状态模式将创建几个类，并且比仅使用函数指针要复杂得多。使用状态模式有什么优势？

感谢您的时间！

Answer 1

使用状态模式有什么好处？

首先，需要注意的是，您提供的方法中的both，实际上是the same pattern的示例。其中一种方法描述了基于函数的implementation，而另一种方法则采用了更多的面向对象方法。话虽这么说，该模式本身具有一些优点：

它限制了状态的数量，程序可以进入，因此-消除了未定义的状态，
1. 通过添加新状态，而不是重构整个代码，它使应用程序的扩展更容易，
2. 从公司的角度来看，这是
3. 安全
，即使有多个人在同一堂课上工作，由于您已将问题标记为与c++有关，所以最好考虑该语言提供和要求的语言。尽管classes提供了继承，但是大量的类会大大增加编译时间。因此，在实现方面，如果您的状态机为

large

，则可能要使用static polymorphism。