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本文轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)「精益碼農(nóng)」，作者小碼甲 。轉(zhuǎn)載本文請(qǐng)聯(lián)系精益碼農(nóng)公眾號(hào)。

狀態(tài)機(jī)是一種行為設(shè)計(jì)模式，它允許對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)改變其行為。看起來好像對(duì)象改變了它的類。

請(qǐng)仔細(xì)理解上面每一個(gè)字。

我們以自動(dòng)售貨機(jī)為例，為簡(jiǎn)化演示，我們假設(shè)自動(dòng)售貨機(jī)只有1種商品， 故自動(dòng)售貨機(jī)有itemCount 、itemPrice 2個(gè)屬性。

不考慮動(dòng)作的前后相關(guān)性，自動(dòng)售貨機(jī)對(duì)外暴露4種行為：

• 給自動(dòng)售貨機(jī)加貨 addItem
• 選擇商品 requestItem
• 付錢 insertMoney
• 出貨 dispenseItem

重點(diǎn)來了，當(dāng)發(fā)生某種行為，自動(dòng)售貨機(jī)會(huì)進(jìn)入如下4種狀態(tài)之一， 并據(jù)此狀態(tài)做出特定動(dòng)作， 之后進(jìn)入另外一種狀態(tài).....

• 有商品 hasItem
• 無商品 noItem
• 已經(jīng)選好商品 itemRequested
• 已付錢 hasMoney

當(dāng)對(duì)象可能處于多種不同的狀態(tài)之一、根據(jù)傳入的動(dòng)作更改當(dāng)前的狀態(tài)， 繼續(xù)接受后續(xù)動(dòng)作，狀態(tài)再次發(fā)生變化.....

這樣的模式類比于機(jī)器引擎，周而復(fù)始的工作和狀態(tài)轉(zhuǎn)化，這也是狀態(tài)機(jī)的定語叫“機(jī)Machine”的原因。

有了以上思路，我們嘗試溝通UML 偽代碼：

狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)模式的偽代碼實(shí)現(xiàn)：

• 所謂的機(jī)器Machine維護(hù)了狀態(tài)切換的上下文
• 機(jī)器對(duì)外暴露的行為，驅(qū)動(dòng)機(jī)器的狀態(tài)變更， 行為和狀態(tài)是有因果關(guān)系的
• 機(jī)器到達(dá)特定的狀態(tài) 只具備特定的行為，其他行為是不被允許的， 這在外面看，貌似是對(duì)象改變了原類的行為

下面使用golang實(shí)現(xiàn)了 狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)模型：這里你也可以看下golang 是如何體現(xiàn)OOP中的類繼承、接口實(shí)現(xiàn)

goodMachine：狀態(tài)變更上下文

package main 
 
import ( 
 "fmt" 
 "reflect" 
) 
 
type goodMachine struct { 
 currentState state 
 itemCount    int 
 itemPrice    int 
} 
 
func newGoodMachine(itemCount, itemPrice int) *goodMachine { 
 v := &goodMachine{ 
  itemCount: itemCount, 
  itemPrice: itemPrice, 
 } 
 if itemCount <= 0 { 
  v.setState(&noItemState{v}) // 實(shí)現(xiàn)state接口的是*noItemState 指針類型 
 } else { 
  v.setState(&hasItemState{v}) 
 } 
 return v 
} 
 
func (v *goodMachine) setState(s state) { 
 fmt.Println("enter state: ", reflect.TypeOf(s)) 
 v.currentState = s 
} 
 
func (v *goodMachine) requestItem() error { 
 return v.currentState.requestItem() 
} 
 
func (v *goodMachine) addItem(count int) error { 
 return v.currentState.addItem(count) 
} 
 
func (v *goodMachine) insertMoney(money int) error { 
 return v.currentState.insertMoney(money) 
} 
 
func (v *goodMachine) incrementItemCount(count int) { 
 v.itemCount += count 
} 
 
func (v goodMachine) dispenseItem() error { 
 return v.currentState.dispenseItem() 
} 

自動(dòng)售貨機(jī)對(duì)外的行為，被委托給特定的state對(duì)象

state：自動(dòng)售貨機(jī)對(duì)外暴露的行為

package main 
 
//  代表某種狀態(tài)，能接受的某種動(dòng)作 
type state interface { 
 addItem(count int) error 
 requestItem() error 
 insertMoney(money int) error 
 dispenseItem() error 
} 

noItemState : 無商品

package main 
 
import "fmt" 
 
type noItemState struct { 
 *goodMachine // 存在匿名類型 goodMachine，類型是*goodMachine 
} 
 
//  給自動(dòng)售貨機(jī)供貨-----> 有貨狀態(tài) 
func (i *noItemState) addItem(count int) error { 
 i.incrementItemCount(count) 
 i.setState(&hasItemState{i.goodMachine}) 
 return nil 
} 
 
func (i *noItemState) requestItem() error { 
 return fmt.Errorf("item out of  stock") 
} 
 
func (i *noItemState) insertMoney(money int) error { 
 return fmt.Errorf("item out of stock") 
} 
 
func (i *noItemState) dispenseItem() error { 
 return fmt.Errorf("item out of stock") 
} 
 
// golang: 使用指針接受者實(shí)現(xiàn)了state接口的全部函數(shù)，那么隱式表明*noItemState 指針類型實(shí)現(xiàn)了State接口 

注意：noItemState 結(jié)構(gòu)體內(nèi)定義了 goodMachine， 就表明noItemState繼承了goodMachine類 ;

指針接受者 noItemState實(shí)現(xiàn)了state接口的所有函數(shù)，那么我們就說*noItemState實(shí)現(xiàn)了state接口。

hasItemState: 有商品

package main 
 
import "fmt" 
 
type hasItemState struct { 
 *goodMachine 
} 
 
func (v *hasItemState) addItem(count int) error { 
 v.incrementItemCount(count) 
 return nil 
} 
 
// 有人選擇了商品---> 沒貨狀態(tài)/已經(jīng)選定商品 
func (v *hasItemState) requestItem() error { 
 if v.goodMachine.itemCount == 0 { 
  v.setState(&noItemState{v.goodMachine}) 
  return fmt.Errorf("no item present") 
 } 
 
 fmt.Print("item  requested\n") 
 v.setState(&itemRequestedState{v.goodMachine}) 
 return nil 
} 
 
func (v *hasItemState) insertMoney(money int) error { 
 return fmt.Errorf("Please select item first") 
} 
 
func (v *hasItemState) dispenseItem() error { 
 return fmt.Errorf("Please select item first") 
} 

itemRequestedState：有人選定商品

package main 
 
import "fmt" 
 
type itemRequestedState struct { 
 *goodMachine 
} 
 
func (i *itemRequestedState) addItem(count int) error { 
 return fmt.Errorf("shopping is  in  process") 
} 
 
func (i *itemRequestedState) requestItem() error { 
 return fmt.Errorf("item already requested") 
} 
 
// 付錢----> 已收錢狀態(tài) 
func (i *itemRequestedState) insertMoney(money int) error { 
 if money < i.goodMachine.itemPrice { 
  fmt.Errorf("insert money is less, please insert %d", i.goodMachine) 
 } 
 fmt.Println("money entered is ok") 
 i.setState(&hasMoneyState{i.goodMachine}) 
 return nil 
} 
func (i *itemRequestedState) dispenseItem() error { 
 return fmt.Errorf("please insert money first") 
} 

hasMoneyState：已付錢

package main 
 
import "fmt" 
 
type hasMoneyState struct { 
 *goodMachine 
} 
 
func (i *hasMoneyState) addItem(count int) error { 
 return fmt.Errorf("shopping is in process") 
} 
func (i *hasMoneyState) requestItem() error { 
 return fmt.Errorf("shopping is in process") 
} 
func (i *hasMoneyState) insertMoney(money int) error { 
 return fmt.Errorf("already pay money") 
} 
func (i *hasMoneyState) dispenseItem() error { 
 fmt.Println("dispensing item") 
 i.goodMachine.itemCount = i.goodMachine.itemCount - 1 
 if i.goodMachine.itemCount == 0 { 
  i.setState(&noItemState{i.goodMachine}) 
 } else { 
  i.setState(&hasItemState{i.goodMachine}) 
 } 
 return nil 
} 

main.go 執(zhí)行

package main 
 
import ( 
  "fmt" 
  "log" 
) 
 
func main() { 
  goodMachine := newGoodMachine(1, 10) 
  err := goodMachine.requestItem() 
  if err != nil { 
    log.Fatalf(err.Error()) 
  } 
 
  err = goodMachine.insertMoney(10) 
  if err != nil { 
    log.Fatalf(err.Error()) 
  } 
 
  err = goodMachine.dispenseItem() 
  if err != nil { 
    log.Fatalf(err.Error()) 
  } 
  fmt.Println() 
 
  err = goodMachine.requestItem() 
  if err != nil { 
    log.Fatalf(err.Error()) 
  } 
  err = goodMachine.insertMoney(10) 
  if err != nil { 
    log.Fatal(err.Error()) 
  } 
  err = goodMachine.dispenseItem() 
  if err != nil { 
    log.Fatalf(err.Error()) 
  } 
} 

初始化了商品數(shù)量為1，價(jià)格為10 的自動(dòng)售貨機(jī)，連續(xù)掏10元錢買兩次, 隨時(shí)打印狀態(tài), 輸出如下：

enter state:  *main.hasItemState 
item  requested 
enter state:  *main.itemRequestedState 
money entered is ok 
enter state:  *main.hasMoneyState      
dispensing item 
enter state:  *main.noItemState        
 
2021/08/11 17:39:45 item out of  stock 
exit status 1 

狀態(tài)機(jī)為什么定語是機(jī)器?Machine?

狀態(tài)機(jī)表現(xiàn)了：

對(duì)象的狀態(tài)受外界行為所影響，不斷的切換，到達(dá)特定的狀態(tài)又只能接受特定的行為， 真實(shí)生動(dòng)的體現(xiàn)了機(jī)器Machine引擎的特征。

本文示例亦是學(xué)習(xí)golang OOP編程的范例，golang 類繼承、接口實(shí)現(xiàn)實(shí)在是太秀了。 

github: https://github.com/zaozaoniao/statemachine