一、概述

描述：一天有早中晚，不同时间下，太阳光是不一样的。所以随着早中晚的状态变化，太阳的行为也随着变化。

定义：状态模式是一种行为设计模式，让你能在一个对象的内部状态变化时改变其行为，使其看上去就像改变了自身所属的类一样。这其实就有点类似算法中的有限状态机的形式。

其主要思想是程序在任意时刻仅可处于几种有限的状态中。在任何一个特定状态中，程序的行为都不相同，且可瞬间从一个状态切换到另一个状态。不过，根据当前状态，程序可能会切换到另外一种状态，也可能会保持当前状态不变。这些数量有限且预先定义的状态切换规则被称为转移。

二、结构

上下文（Context）保存了对于一个具体状态对象的引用，并会将所有与该状态相关的工作委派给它。上下文通过状态接口与状态对象交互，且会提供一个设置器用于传递新的状态对象。
状态（State）接口会声明特定于状态的方法。这些方法应能被其他所有具体状态所理解，因为你不希望某些状态所拥有的方法永远不会被调用。
具体状态（Concrete States）会自行实现特定于状态的方法。为了避免多个状态中包含相似代码，你可以提供一个封装有部分通用行为的中间抽象类。状态对象可存储对于上下文对象的反向引用。状态可以通过该引用从上下文处获取所需信息，并且能触发状态转移。
上下文和具体状态都可以设置上下文的下个状态，并可通过替换连接到上下文的状态对象来完成实际的状态转换。

三、实例

#include<iostream>
#include<string>
#include<cstdio>
#include<memory>
using namespace std;class AbstractState;// 论坛账号
class ForumAccount {private:shared_ptr<AbstractState> state_;string name_;
public:explicit ForumAccount(string name);void set_state(shared_ptr<AbstractState> state) {state_ = state;}shared_ptr<AbstractState> get_state() {return state_;}string get_name() {return name_;}void downloadFile(int score);void writeNote(int score);void replyNote(int score);};class AbstractState {protected:ForumAccount* account_;int point_;string state_name_;
public:virtual void checkState() = 0;void set_point(int point) {point_ = point;}int get_point() {return point_;}void set_state_name(string name) {state_name_ = name;}string get_state_name() {return state_name_;}ForumAccount* get_account() {return account_;}virtual void downloadFile(int score) {printf("%s下载文件, 扣除%d积分。\n", account_->get_name().c_str(), score);point_ -= score;checkState();printf("%s剩余积分为%d, 当前级别为%s。\n", account_->get_name().c_str(), point_, account_->get_state()->get_state_name().c_str());}virtual void writeNote(int score) {printf("%s发布留言, 增加%d积分。\n", account_->get_name().c_str(), score);point_ += score;checkState();printf("%s剩余积分为%d, 当前级别为%s。\n", account_->get_name().c_str(), point_, account_->get_state()->get_state_name().c_str());}virtual void replyNote(int score) {printf("%s回复留言, 增加%d积分。\n", account_->get_name().c_str(), score);point_ += score;checkState();printf("%s剩余积分为%d, 当前级别为%s。\n", account_->get_name().c_str(), point_, account_->get_state()->get_state_name().c_str());}
};// 具体状态类: 新手
class PrimaryState : public AbstractState {public:explicit PrimaryState(AbstractState* state) {account_ = state->get_account();point_ = state->get_point();state_name_ = "新手";}explicit PrimaryState(ForumAccount* account) {account_ = account;point_ = 0;state_name_ = "新手";}void downloadFile(int score) override {printf("对不起, %s没有下载文件的权限!\n", account_->get_name().c_str());}void checkState() override;
};// 具体状态类: 高手
class MiddleState : public AbstractState {public:explicit MiddleState(AbstractState* state) {account_ = state->get_account();point_ = state->get_point();state_name_ = "高手";}void writeNote(int score) override {printf("%s发布留言, 增加%d积分。\n", account_->get_name().c_str(), score * 2);point_ += score * 2;checkState();printf("%s剩余积分为%d, 当前级别为%s。\n", account_->get_name().c_str(), point_, account_->get_state()->get_state_name().c_str());}void checkState() override;
};// 具体状态类: 专家
class HighState : public AbstractState {public:explicit HighState(AbstractState* state) {account_ = state->get_account();point_ = state->get_point();state_name_ = "专家";}void writeNote(int score) override {printf("%s发布留言, 增加%d积分。\n", account_->get_name().c_str(), score * 2);point_ += score * 2;checkState();printf("%s剩余积分为%d, 当前级别为%s。\n", account_->get_name().c_str(), point_, account_->get_state()->get_state_name().c_str());}virtual void downloadFile(int score) {printf("%s下载文件, 扣除%d积分。\n", account_->get_name().c_str(), score / 2);point_ -= score / 2;checkState();printf("%s剩余积分为%d, 当前级别为%s。\n", account_->get_name().c_str(), point_, account_->get_state()->get_state_name().c_str());}void checkState() override;
};void PrimaryState::checkState() {if (point_ >= 1000) {account_->set_state(make_shared<HighState>(this));}else if (point_ >= 100) {account_->set_state(make_shared<MiddleState>(this));}
}void MiddleState::checkState() {if (point_ >= 1000) {account_->set_state(make_shared<HighState>(this));}else if (point_ < 100) {account_->set_state(make_shared<PrimaryState>(this));}
}void HighState::checkState() {if (point_ < 100) {account_->set_state(make_shared<PrimaryState>(this));}else if (point_ < 1000) {account_->set_state(make_shared<HighState>(this));}
}ForumAccount::ForumAccount(std::string name): name_(name), state_(make_shared<PrimaryState>(this)) {printf("账号%s注册成功!\n", name.c_str());
}void ForumAccount::downloadFile(int score) {state_->downloadFile(score);
}void ForumAccount::writeNote(int score) {state_->writeNote(score);
}void ForumAccount::replyNote(int score) {state_->replyNote(score);
}int main() {// 注册新用户ForumAccount account("TOMOCAT");account.writeNote(20);account.downloadFile(20);account.replyNote(100);account.writeNote(40);account.downloadFile(80);account.writeNote(1000);account.downloadFile(80);return 0;
}

四、适用场景

对象需要根据自身当前状态进行不同行为，同时状态的数量非常多且与状态相关的代码会频繁变更的话，可使用状态模式。
某个类需要根据成员变量的当前值改变自身行为，从而需要使用大量的条件语句时，可使用该模式。
当相似状态和基于条件的状态机转换中存在许多重复代码时，可使用状态模式。

五、优缺点

优点：

单一职责原则。将与特定状态相关的代码放在单独的类中。
开闭原则。无需修改已有状态类和上下文就能引入新状态。
通过消除臃肿的状态机条件语句简化上下文代码。

缺点：

如果状态机只有很少的几个状态，或者很少发生改变，那么应用该模式可能会显得小题大作。

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