110、23种设计模式之状态模式（19/23）
一、定义
状态模式是一种行为型设计模式，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它的类。
核心思想：将对象的状态封装为独立的状态类，对象在不同状态下的行为由对应状态类实现，而非通过大量 if-else 或 switch 判断。
二、优缺点
优点：
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封装了状态的转换逻辑和不同状态下的行为，符合单一职责原则。
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避免了冗长的条件判断语句，代码可读性和可维护性更高。
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新增状态时只需扩展状态类，符合开闭原则。
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状态转换的逻辑清晰，便于跟踪和调试。
缺点：
- 状态较多时，会导致状态类数量激增，增加系统复杂度。
- 状态类之间可能存在依赖关系，增加了维护难度。
三、应用场景
- 对象的行为依赖于其状态，且状态会频繁变化（如订单状态、支付状态）。
- 代码中存在大量与状态相关的条件判断（if-else/switch），且难以维护。
- 需要动态切换对象的行为，且不同行为之间有明确的状态边界（如游戏角色的 “存活”“受伤”“死亡” 状态）。
四、关键点总结
角色划分：
- 环境类（Context）：维护当前状态，负责状态切换，对外提供交互接口。
- 抽象状态类（State）：定义所有状态的公共行为接口。
- 具体状态类（ConcreteState）：实现抽象状态类，定义特定状态下的行为，并可触发状态转换。
核心逻辑
环境类通过委托当前状态对象处理请求，状态转换由具体状态类内部或环境类控制。
状态独立性
每个状态类专注于自身行为，降低耦合。
五、C# 代码示例
以 “订单状态流转” 为例，订单有 “待支付”“已支付”“已发货”“已完成” 四种状态，每种状态下的行为（如支付、发货、确认收货）不同。
using System;// 抽象状态类：定义订单状态的行为接口
public abstract class OrderState
{protected OrderContext context;// 设置环境类引用（用于状态切换）public void SetContext(OrderContext context){this.context = context;}// 抽象方法：支付订单public abstract void Pay();// 抽象方法：发货public abstract void Ship();// 抽象方法：确认收货public abstract void ConfirmReceipt();
}// 具体状态：待支付
public class PendingPaymentState : OrderState
{public override void Pay(){Console.WriteLine("订单已支付，状态更新为【已支付】");// 切换状态为“已支付”context.State = new PaidState();context.State.SetContext(context);}public override void Ship(){Console.WriteLine("错误：订单未支付，无法发货");}public override void ConfirmReceipt(){Console.WriteLine("错误：订单未支付，无法确认收货");}
}// 具体状态：已支付
public class PaidState : OrderState
{public override void Pay(){Console.WriteLine("错误：订单已支付，无需重复支付");}public override void Ship(){Console.WriteLine("订单已发货，状态更新为【已发货】");// 切换状态为“已发货”context.State = new ShippedState();context.State.SetContext(context);}public override void ConfirmReceipt(){Console.WriteLine("错误：订单未发货，无法确认收货");}
}// 具体状态：已发货
public class ShippedState : OrderState
{public override void Pay(){Console.WriteLine("错误：订单已支付，无需重复支付");}public override void Ship(){Console.WriteLine("错误：订单已发货，无需重复发货");}public override void ConfirmReceipt(){Console.WriteLine("订单已确认收货，状态更新为【已完成】");// 切换状态为“已完成”context.State = new CompletedState();context.State.SetContext(context);}
}// 具体状态：已完成
public class CompletedState : OrderState
{public override void Pay(){Console.WriteLine("错误：订单已完成，无需支付");}public override void Ship(){Console.WriteLine("错误：订单已完成，无需发货");}public override void ConfirmReceipt(){Console.WriteLine("错误：订单已完成，无需重复确认");}
}// 环境类：订单上下文，维护当前状态并提供交互接口
public class OrderContext
{private OrderState _state;// 初始状态为“待支付”public OrderContext(){_state = new PendingPaymentState();_state.SetContext(this);}// 当前状态（用于状态切换）public OrderState State{get => _state;set => _state = value;}// 委托当前状态处理支付public void PayOrder(){_state.Pay();}// 委托当前状态处理发货public void ShipOrder(){_state.Ship();}// 委托当前状态处理确认收货public void ConfirmOrder(){_state.ConfirmReceipt();}
}// 客户端调用
class Client
{static void Main(string[] args){OrderContext order = new OrderContext();// 模拟订单流程order.PayOrder(); // 订单已支付，状态更新为【已支付】order.ShipOrder(); // 订单已发货，状态更新为【已发货】order.ConfirmOrder();// 订单已确认收货，状态更新为【已完成】order.PayOrder(); // 错误：订单已完成，无需支付}
}
输出结果：
订单已支付，状态更新为【已支付】
订单已发货，状态更新为【已发货】
订单已确认收货，状态更新为【已完成】
错误：订单已完成，无需支付
说明：
- 环境类 OrderContext 封装了订单状态的切换逻辑，客户端只需调用其公共方法（如 PayOrder）。
- 每个具体状态类（如 PendingPaymentState）实现了对应状态下的行为，并在合适时机触发状态转换。
- 新增状态（如 “已取消”）时，只需添加新的具体状态类，无需修改现有代码，符合开闭原则。
