状态模式（State Pattern）的精髓在于将对象的行为包装在状态对象中，并通过状态对象改变对象的行为。它允许对象在内部状态改变时改变其行为，使得对象看起来好像修改了其类。
核心思想
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状态封装：
- 将不同状态下的行为封装到不同的状态类中，避免了大量的条件语句（如
if或switch）。
- 将不同状态下的行为封装到不同的状态类中，避免了大量的条件语句（如
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状态转移：
- 通过状态类的接口，允许状态对象在内部状态发生改变时切换到另一个状态。
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行为变化：
- 对象的行为随着其内部状态的改变而改变。状态模式将这些变化分散到各个状态类中，使得代码更清晰和易于维护。
状态模式的结构
状态模式的典型结构包括以下几个部分：
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Context（上下文）：
- 维护一个当前状态的实例，并将请求委托给当前状态对象处理。
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State（状态接口或抽象类）：
- 定义状态类的接口，具体状态需要实现该接口。
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ConcreteState（具体状态）：
- 实现状态接口的具体状态类，不同状态实现不同的行为。
状态模式的 UML 图
+---------+ +-----------------+| Context |<>----------| State |+---------+ +-----------------+| state | | + handle() |+---------+ +-----------------+| ^| |v |+------------------+ +------------------+| ConcreteStateA | | ConcreteStateB |+------------------+ +------------------+| + handle() | | + handle() |+------------------+ +------------------+
示例代码
下面是一个简单的状态模式示例，模拟一个电灯的状态（开和关）：
状态接口
from abc import ABC, abstractmethodclass State(ABC):@abstractmethoddef handle(self, context):pass
具体状态类
class OnState(State):def handle(self, context):print("Turning off the light.")context.state = OffState()class OffState(State):def handle(self, context):print("Turning on the light.")context.state = OnState()
上下文类
class LightSwitch:def __init__(self):self.state = OffState()def press(self):self.state.handle(self)
使用示例
if __name__ == "__main__":switch = LightSwitch()switch.press() # Turning on the light.switch.press() # Turning off the light.switch.press() # Turning on the light.switch.press() # Turning off the light.
状态模式的优点
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减少条件语句：
- 通过状态类的多态性，减少了复杂的条件判断语句，使得代码更加简洁和可维护。
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扩展性好：
- 新增状态类时，只需要添加新的状态类，不需要修改现有的状态类和上下文类，符合开闭原则。
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封装性好：
- 状态转换的逻辑封装在具体状态类中，清晰且独立，便于理解和维护。
适用场景
- 对象的行为依赖于其状态，并且必须在运行时根据状态改变其行为。
- 代码中包含大量与对象状态有关的条件语句（如
if或switch），这些条件语句依赖于对象的状态。
结论
状态模式通过将状态转换和行为封装在独立的状态类中，使得对象行为的变化变得简单而有序，极大地提高了代码的可读性和可维护性。它在实现对象状态转换、简化复杂条件判断方面有着显著的优势，是面向对象设计中非常重要的一种设计模式。
