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PHP設(shè)計模式之狀態(tài)模式定義與用法詳解

本文實(shí)例講述了PHP設(shè)計模式之狀態(tài)模式定義與用法。分享給大家供大家參考，具體如下：

什么是狀態(tài)設(shè)計模式

當(dāng)一個對象的內(nèi)在狀態(tài)改變時允許改變其行為，這個對象看起來像是改變了其類。

狀態(tài)模式主要解決的是當(dāng)控制一個對象狀態(tài)的條件表達(dá)式過于復(fù)雜時的情況。把狀態(tài)的判斷邏輯轉(zhuǎn)移到表示不同狀態(tài)的一系列類中，可以把復(fù)雜的判斷邏輯簡化。

什么時候使用狀態(tài)模式

對象中頻繁改變非常依賴于條件語句。就其自身來說，條件語句本身沒有什么問題（如switch語句或帶else子句的語句）,不過, 如果選項(xiàng)太多, 以到程序開始出現(xiàn)混亂, 或者增加或改變選項(xiàng)需要花費(fèi)太多時間, 甚至成為一種負(fù)擔(dān), 這就出現(xiàn)了問題

對于狀態(tài)設(shè)計模式, 每個狀態(tài)都有自己的具體類, 它們實(shí)現(xiàn)一個公共接口. 我們不用查看對象的控制流, 而是從另一個角度來考慮, 即對象的狀態(tài).

狀態(tài)機(jī)是一個模型, 其重點(diǎn)包括不同的狀態(tài), 一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的變遷, 以及導(dǎo)致狀態(tài)改變的觸發(fā)器.

以開燈關(guān)燈為例子, 狀態(tài)模型的本質(zhì)分為3點(diǎn):

①狀態(tài)(關(guān)燈和開燈)
②變遷(從關(guān)燈到開燈, 以及從開燈到關(guān)燈)
③觸發(fā)器(燈開關(guān))

所以狀態(tài)模式都需要一個參與者來跟蹤對象所處的狀態(tài). 以Light為例, Light需要知道當(dāng)前狀態(tài)是什么.

示例:開燈關(guān)燈

Light.php

?php
class Light
{
  private $offState; //關(guān)閉狀態(tài)
  private $onState;  //開啟狀態(tài)
  private $currentState; //當(dāng)前狀態(tài)
  public function __construct()
  {
    $this->offState = new OffState($this);
    $this->onState = new OnState($this);
    //開始狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)Off
    $this->currentState = $this->offState;
  }
  //調(diào)用狀態(tài)方法觸發(fā)器
  public function turnLightOn()
  {
    $this->currentState->turnLightOn();
  }
  public function turnLightOff()
  {
    $this->currentState->turnLightOff();
  }
  //設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)
  public function setState(IState $state)
  {
    $this->currentState = $state;
  }
  //獲取狀態(tài)
  public function getOnState()
  {
    return $this->onState;
  }
  public function getOffState()
  {
    return $this->offState;
  }
}

在構(gòu)造函數(shù)中, Light實(shí)例化IState實(shí)現(xiàn)的兩個實(shí)例-----一個對應(yīng)關(guān), 一個對應(yīng)開

$this->offState = new OffState($this);
$this->onState = new OnState($this);

這個實(shí)例化過程用到了一種遞歸, 稱為自引用(self-referral)

構(gòu)造函數(shù)參數(shù)中的實(shí)參寫為$this, 這是Light類自身的一個引用. 狀態(tài)類希望接收一個Light類實(shí)例做參數(shù),.

setState方法是為了設(shè)置一個當(dāng)前狀態(tài) 需要一個狀態(tài)對象作為實(shí)參, 一旦觸發(fā)一個狀態(tài), 這個狀態(tài)就會向Light類發(fā)送信息, 指定當(dāng)前狀態(tài).

狀態(tài)實(shí)例

IState接口

IState.php

?php
interface IState
{
  public function turnLightOn();
  public function turnLightOff();
}

該接口的實(shí)現(xiàn)類

OnState.php

?php
class OnState implements IState
{
  private $light;
  public function __construct(Light $light)
  {
    $this->light = $light;
  }
  public function turnLightOn()
  {
    echo "燈已經(jīng)打開了->不做操作br />";
  }
  public function turnLightOff()
  {
    echo "燈關(guān)閉!看不見帥哥chenqionghe了!br />";
    $this->light->setState($this->light->getOffState());
  }
}

OffState.php

?php
class OffState implements IState
{
  private $light;
  public function __construct(Light $light)
  {
    $this->light = $light;
  }
  public function turnLightOn()
  {
    echo "燈打開!可以看見帥哥chenqionghe了!br />";
    $this->light->setState($this->light->getOnState());
  }
  public function turnLightOff()
  {
    echo "燈已經(jīng)關(guān)閉了->不做操作br />";
  }
}

默認(rèn)狀態(tài)是OffState, 它必須實(shí)現(xiàn)IState方法turnLightOn和turnLightOff, Light調(diào)用turnLightOn方法, 會顯示(燈打開!可以看見帥哥chenqionghe了), 然后將OnState設(shè)置為當(dāng)前狀態(tài), 不過,如果是調(diào)用 OffState的turnLightOff方法, 就只有提示燈已經(jīng)被關(guān)閉了不會有其他動作.

客戶

Client的所有請求都是通過Light發(fā)出, Client和任何狀態(tài)類之間都沒有直接連接, 包括IState接口.下面的Client顯示了觸發(fā)兩個狀態(tài)中所有方法的請求.

Client.php

?php
function __autoload($class_name)
{
  include_once $class_name.'.php';
}
class Client
{
  private $light;
  public function __construct()
  {
    $this->light = new Light();
    $this->light->turnLightOn();
    $this->light->turnLightOn();
    $this->light->turnLightOff();
    $this->light->turnLightOff();
  }
}
$worker = new Client();

增加狀態(tài)

對于所有的設(shè)計模式來說,很重要的一個方面是: 利用這些設(shè)計模式可以很容易地做出修改. 與其他模式一樣,狀態(tài)模式也很易于更新和改變. 下面在這個燈的示例上再加兩個狀態(tài):更亮(Brighter)和最亮(Brightest)

現(xiàn)在變成了4個狀態(tài), 序列有所改變. '關(guān)'(off)狀態(tài)只能變到"開"(on)狀態(tài), on狀態(tài)不能變到off狀態(tài). on狀態(tài)只能變到"更亮"(brighter)狀態(tài)和"最亮"(brightest)狀態(tài). 只能最亮狀態(tài)才可能變到關(guān)狀態(tài).

改變接口

要改變的第一個參與者是接口IState, 這個接口中必須指定相應(yīng)的方法, 可以用來遷移到brighter和brightest狀態(tài).

IState.php

?php
interface IState
{
  public function turnLightOn();
  public function turnLightOff();
  public function turnBrighter();
  public function turnBrightest();
}

現(xiàn)在所有狀態(tài)類都必須包含這4個方法, 它們都需要結(jié)合到Light類中.

改變狀態(tài)

狀態(tài)設(shè)計模式中有改變時, 這些新增的改變會對模式整體的其他方面帶來影響. 不過, 增加改變相當(dāng)簡單, 每個狀態(tài)只有一個特定的變遷.

四個狀態(tài)

OnState.php

?php
class OnState implements IState
{
  private $light;
  public function __construct(Light $light)
  {
    $this->light = $light;
  }
  public function turnLightOn()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
  public function turnLightOff()
  {
    echo "燈關(guān)閉!看不見帥哥chenqionghe了!br />";
    $this->light->setState($this->light->getOffState());
  }
  public function turnBrighter()
  {
    echo "燈更亮了, 看帥哥chenqionghe看得更真切了!br />";
    $this->light->setState($this->light->getBrighterState());
  }
  public function turnBrightest()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
}

OffState.php

?php
class OffState implements IState
{
  private $light;
  public function __construct(Light $light)
  {
    $this->light = $light;
  }
  public function turnLightOn()
  {
    echo "燈打開!可以看見帥哥chenqionghe了!br />";
    $this->light->setState($this->light->getOnState());
  }
  public function turnLightOff()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
  public function turnBrighter()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
  public function turnBrightest()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
}

Brighter.php

?php
class BrighterState implements IState
{
  private $light;
  public function __construct(Light $light)
  {
    $this->light = $light;
  }
  public function turnLightOn()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
  public function turnLightOff()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
  public function turnBrighter()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
  public function turnBrightest()
  {
    echo "燈最亮了, 看帥哥chenqionghe已經(jīng)帥到無敵!br />";
    $this->light->setState($this->light->getBrightestState());
  }
}

Brightest.php

?php
class BrightestState implements IState
{
  private $light;
  public function __construct(Light $light)
  {
    $this->light = $light;
  }
  public function turnLightOn()
  {
    echo "燈已經(jīng)打開了->不做操作br />";
  }
  public function turnLightOff()
  {
    echo "燈關(guān)閉!看不見帥哥chenqionghe了!br />";
    $this->light->setState($this->light->getOffState());
  }
  public function turnBrighter()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
  public function turnBrightest()
  {
    echo "不合法的操作!br />";
  }
}

更新Light類

Light.php

?php
class Light
{
  private $offState; //關(guān)閉狀態(tài)
  private $onState;  //開啟狀態(tài)
  private $brighterState; //更亮狀態(tài)
  private $brightestState;//最亮狀態(tài)
  private $currentState; //當(dāng)前狀態(tài)
  public function __construct()
  {
    $this->offState = new OffState($this);
    $this->onState = new OnState($this);
    $this->brighterState = new BrighterState($this);
    $this->brightestState = new BrightestState($this);
    //開始狀態(tài)為關(guān)閉狀態(tài)Off
    $this->currentState = $this->offState;
  }
  //調(diào)用狀態(tài)方法觸發(fā)器
  public function turnLightOn()
  {
    $this->currentState->turnLightOn();
  }
  public function turnLightOff()
  {
    $this->currentState->turnLightOff();
  }
  public function turnLightBrighter()
  {
    $this->currentState->turnBrighter();
  }
  public function turnLigthBrightest()
  {
    $this->currentState->turnBrightest();
  }
  //設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)
  public function setState(IState $state)
  {
    $this->currentState = $state;
  }
  //獲取狀態(tài)
  public function getOnState()
  {
    return $this->onState;
  }
  public function getOffState()
  {
    return $this->offState;
  }
  public function getBrighterState()
  {
    return $this->brighterState;
  }
  public function getBrightestState()
  {
    return $this->brightestState;
  }
}

更新客戶

?php
function __autoload($class_name)
{
  include_once $class_name.'.php';
}
class Client
{
  private $light;
  public function __construct()
  {
    $this->light = new Light();
    $this->light->turnLightOn();
    $this->light->turnLightBrighter();
    $this->light->turnLigthBrightest();
    $this->light->turnLightOff();
    $this->light->turnLigthBrightest();
  }
}
$worker = new Client();

運(yùn)行結(jié)果如下

燈打開!可以看見帥哥chenqionghe了!
燈更亮了, 看帥哥chenqionghe看得更真切了!
燈最亮了, 看帥哥chenqionghe已經(jīng)帥到無敵!
燈關(guān)閉!看不見帥哥chenqionghe了!
不合法的操作!

九宮格移動示例

九宮格的移動分為4個移動:

上(Up)
下(Down)
左(Left)
右(Right)

對于這些移動,規(guī)則是要求單元格之間不能沿對角線方向移動. 另外, 從一個單元格移動到下一個單元格時, 一次只能移動一個單元格

要使用狀態(tài)設(shè)計模式來建立一個九宮格移動示例,

建立接口

IMatrix.php

?php
interface IMatrix
{
  public function goUp();
  public function goDown();
  public function goLeft();
  public function goRight();
}

雖然這個狀態(tài)設(shè)計模式有9個狀態(tài), 分別對應(yīng)九個單元格, 但一個狀態(tài)最多只需要4個變遷

上下文

對于狀態(tài)中的4個變遷或移動方法, 上下文必須提供相應(yīng)方法來調(diào)用這些變遷方法, 另外還要完成各個狀態(tài)的實(shí)例化.

Context.php

?php
class Context
{
  private $cell1;
  private $cell2;
  private $cell3;
  private $cell4;
  private $cell5;
  private $cell6;
  private $cell7;
  private $cell8;
  private $cell9;
  private $currentState;
  public function __construct()
  {
    $this->cell1 = new Cell1State($this);
    $this->cell2 = new Cell2State($this);
    $this->cell3 = new Cell3State($this);
    $this->cell4 = new Cell4State($this);
    $this->cell5 = new Cell5State($this);
    $this->cell6 = new Cell6State($this);
    $this->cell7 = new Cell7State($this);
    $this->cell8 = new Cell8State($this);
    $this->cell9 = new Cell9State($this);
    $this->currentState = $this->cell5;
  }
  //調(diào)用方法
  public function doUp()
  {
    $this->currentState->goUp();
  }
  public function doDown()
  {
    $this->currentState->goDown();
  }
  public function doLeft()
  {
    $this->currentState->goLeft();
  }
  public function doRight()
  {
    $this->currentState->goRight();
  }
  //設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)
  public function setState(IMatrix $state)
  {
    $this->currentState = $state;
  }
  //獲取狀態(tài)
  public function getCell1State()
  {
    return $this->cell1;
  }
  public function getCell2State()
  {
    return $this->cell2;
  }
  public function getCell3State()
  {
    return $this->cell3;
  }
  public function getCell4State()
  {
    return $this->cell4;
  }
  public function getCell5State()
  {
    return $this->cell5;
  }
  public function getCell6State()
  {
    return $this->cell6;
  }
  public function getCell7State()
  {
    return $this->cell7;
  }
  public function getCell8State()
  {
    return $this->cell8;
  }
  public function getCell9State()
  {
    return $this->cell9;
  }
}

狀態(tài)

9個狀態(tài)表示九宮格中的不同單元格, 為了唯一顯示單元格,會分別輸出相應(yīng)到達(dá)的單元格數(shù)字, 這樣能夠更清楚地看出穿過矩陣的路線.

Cell1State

?php
class Cell1State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goRight()
  {
    echo '走到strong>2/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell2State());
  }
  public function goUp()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goDown()
  {
    echo '走到strong>4/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell4State());
  }
}

Cell2State

?php
class Cell2State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '走到strong>1/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell1State());
  }
  public function goRight()
  {
    echo '走到strong>3/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell3State());
  }
  public function goUp()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goDown()
  {
    echo '走到strong>5/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell5State());
  }
}

Cell3State

?php
class Cell3State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '走到strong>2/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell2State());
  }
  public function goRight()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goUp()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goDown()
  {
    echo '走到strong>6/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell6State());
  }
}

Cell4State

?php
class Cell4State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goRight()
  {
    echo '走到strong>5/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell5State());
  }
  public function goUp()
  {
    echo '走到strong>1/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell1State());
  }
  public function goDown()
  {
    echo '走到strong>7/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell7State());
  }
}

Cell5State

?php
class Cell5State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '走到strong>4/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell4State());
  }
  public function goRight()
  {
    echo '走到strong>6/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell6State());
  }
  public function goUp()
  {
    echo '走到strong>2/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell2State());
  }
  public function goDown()
  {
    echo '走到strong>8/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell8State());
  }
}

Cell6State

?php
class Cell6State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '走到strong>5/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell5State());
  }
  public function goRight()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goUp()
  {
    echo '走到strong>3/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell3State());
  }
  public function goDown()
  {
    echo '走到strong>9/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell9State());
  }
}

Cell7State

?php
class Cell7State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goRight()
  {
    echo '走到strong>8/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell8State());
  }
  public function goUp()
  {
    echo '走到strong>4/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell4State());
  }
  public function goDown()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
}

Cell8State

?php
class Cell8State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '走到strong>7/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell7State());
  }
  public function goRight()
  {
    echo '走到strong>9/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell9State());
  }
  public function goUp()
  {
    echo '走到strong>5/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell5State());
  }
  public function goDown()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
}

Cell9State

?php
class Cell9State implements IMatrix
{
  private $context;
  public function __construct(Context $contextNow)
  {
    $this->context = $contextNow;
  }
  public function goLeft()
  {
    echo '走到strong>8/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell8State());
  }
  public function goRight()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
  public function goUp()
  {
    echo '走到strong>6/strong>br />';
    $this->context->setState($this->context->getCell6State());
  }
  public function goDown()
  {
    echo '不合法的移動!br />';
  }
}

要想有效地使用狀態(tài)設(shè)計模式, 真正的難點(diǎn)在于要想象現(xiàn)實(shí)或模擬世界是怎么樣

客戶Client

下面從單元格5開始進(jìn)行一個上,右,下, 下,左,上的移動

Client.php

?php
function __autoload($class_name)
{
  include_once $class_name.'.php';
}
class Client
{
  private $context;
  public function __construct()
  {
    $this->context = new Context();
    $this->context->doUp();
    $this->context->doRight();
    $this->context->doDown();
    $this->context->doDown();
    $this->context->doLeft();
    $this->context->doUp();
  }
}
$worker = new Client();

運(yùn)行結(jié)果如下

走到2
走到3
走到6
走到9
走到8
走到5

狀態(tài)模式與PHP

很多人把狀態(tài)設(shè)計模式看做是實(shí)現(xiàn)模擬器和游戲的主要方法.總的說來, 這確實(shí)是狀態(tài)模式的目標(biāo),不過險些之外, 狀態(tài)模型(狀態(tài)引擎)和狀態(tài)設(shè)計模式在PHP中也有很多應(yīng)用.用PHP完成更大的項(xiàng)目時, 包括Facebook和WordPress, 會有更多的新增特性和當(dāng)前狀態(tài)需求.對于這種不斷有改變和增長的情況, 就可以采用可擴(kuò)展的狀態(tài)模式來管理.

PHP開發(fā)人員如何創(chuàng)建包含多個狀態(tài)的程序, 將決定狀態(tài)模式的使用范圍. 所以不僅狀態(tài)機(jī)在游戲和模擬世界中有很多應(yīng)用, 實(shí)際上狀態(tài)模型還有更多適用的領(lǐng)域.只要PHP程序的用戶會用到一組有限的狀態(tài), 開發(fā)人員就可以使用狀態(tài)設(shè)計模式.

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希望本文所述對大家PHP程序設(shè)計有所幫助。

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