漫谈计划模式 [17]：状态模式
引导性开场菜鸟：老鸟，我近来在写一个项目，遇到一个题目。我们有一个订单系统，不同的订单状态必要执行不同的操纵。如今代码里布满了各种 if-else 语句，维护起来好痛苦。有没有什么好的解决办法？
老鸟：你这个题目很常见，很多人都会遇到类似的痛点。你有没有听说过状态模式？
菜鸟：状态模式？似乎听过，但不太相识。
老鸟：没关系，我们可以一步步来。先讲讲你如今的实现方式吧。
渐进式先容概念
菜鸟：好的，我如今是这样写的：
class Order:
def __init__(self):
self.state = "pending"
def process(self):
if self.state == "pending":
print("Processing pending order")
self.state = "shipped"
elif self.state == "shipped":
print("Order has already been shipped")
elif self.state == "delivered":
print("Order has already been delivered")
order = Order()
order.process()
order.process()
老鸟：我明确了。这种方式确实可以工作，但随着状态和操纵的增多，代码会变得越来越复杂。我们可以用状态模式来改进这个题目。状态模式的核心头脑是：将状态和行为封装在独立的状态类中，通过改变状态对象来改变对象的行为。
菜鸟：听起来有点抽象，能不能用一个简单的例子表明一下？
老鸟：当然可以。你可以把订单的状态比作交通灯，不同的灯光对应不同的行为。比如，红灯停，绿灯行，黄灯警告。每种灯光都是一种状态，不同状态下有不同的行为。
Python代码示例，逐步展开
菜鸟：明确了，那我们怎么用Python实现这个状态模式呢？
老鸟：我们可以把每种状态抽象成一个类，定义它们各自的行为。然后在订单类中维护一个当前状态对象，通过调用状态对象的方法来执行相应的操纵。
第一步：定义状态接口和详细状态类
from abc import ABC, abstractmethod
class OrderState(ABC):
@abstractmethod
def process(self, order):
pass
class PendingState(OrderState):
def process(self, order):
print("Processing pending order")
order.state = ShippedState()
class ShippedState(OrderState):
def process(self, order):
print("Order has already been shipped")
class DeliveredState(OrderState):
def process(self, order):
print("Order has already been delivered")
菜鸟：这些类看起来很清楚，每个状态类都实现了 OrderState 接口，并定义了本身的 process 方法。
第二步：在订单类中利用状态对象
class Order:
def __init__(self):
self.state = PendingState()
def process(self):
self.state.process(self)
菜鸟：我明确了，我们把状态的逻辑从订单类中分离出来，每个状态类只负责本身的逻辑。订单类只必要维护一个当前状态对象，并调用它的 process 方法。
题目与反思
菜鸟：这种方式确实比 if-else 更清楚，但如果我直接修改状态对象，比如 order.state = DeliveredState()，会不会有题目？
老鸟：确实，这样会破坏状态模式的封装性。我们应该通过状态对象的方法来改变状态，而不是直接修改状态对象。你可以在状态类中添加一个方法来改变状态，比如 set_state 方法。
优化后的实现
class Order:
def __init__(self):
self.state = PendingState()
def set_state(self, state):
self.state = state
def process(self):
self.state.process(self)
更新状态类中的行为
class PendingState(OrderState):
def process(self, order):
print("Processing pending order")
order.set_state(ShippedState())
class ShippedState(OrderState):
def process(self, order):
print("Order has already been shipped")
class DeliveredState(OrderState):
def process(self, order):
print("Order has already been delivered")
优势与实用场景
老鸟：状态模式的优势在于，它将状态逻辑分散到单独的状态类中，使得代码更加清楚和易于维护。它的实用场景包罗：
[*]对象的行为依赖于其状态，并且必要在运行时根据状态改变行为。
[*]必要克制大量的条件语句来处置惩罚状态转换。
菜鸟：嗯，听起来挺有原理的。
常见误区与优化发起
老鸟：必要留意的是，状态模式也有一些常见的误区，比如：
[*]过度计划：不须要的情况下利用状态模式会增长代码复杂性。
[*]状态转换逻辑分散：状态转换逻辑分散在各个状态类中，可能会导致难以追踪。
优化发起是：在利用状态模式时，要确保确实必要这种模式，并且在计划时尽量保持状态转换逻辑的一致性和可追踪性。
总结与延伸阅读
老鸟：本日我们通过一个订单系统的例子，逐步讲解了状态模式的概念和实现。状态模式可以让你的代码更加清楚和易于维护，但在利用时也要留意克制过度计划。你可以进一步阅读《计划模式：可复用面向对象软件的基础》这本书，它详细先容了各种计划模式，包罗状态模式。
菜鸟：谢谢老鸟，本日学到了很多。我计划继续学习其他计划模式，有什么推荐的吗？
老鸟：你可以接着学习计谋模式和观察者模式，它们也是非常实用的计划模式。加油！
菜鸟：好的，我会继续学习的！
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