状态模式 (State)

模式特点

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。状态模式将状态逻辑从对象中分离出来。

• 每个状态封装为独立类，行为随状态切换而变化
• 消除大量的 if-else / switch 状态判断
• 状态转换逻辑由状态类自身管理
• 新增状态只需新增状态类，符合开闭原则

类图

应用场景

• Qt 中 QStateMachine 状态机框架
• 机器人运行状态：空闲 → 运动 → 暂停 → 异常 → 急停
• TCP 连接状态：CLOSED → SYN_SENT → ESTABLISHED → CLOSED
• 示教器模式切换：示教模式 → 运行模式 → 调试模式
• 媒体播放器：停止 → 播放 → 暂停 → 缓冲

示例代码（C++）

class RobotContext;

// 抽象状态
class RobotState {
public: virtual void handle(RobotContext* ctx) = 0;
          virtual ~RobotState() = default; };

// 上下文
class RobotContext {
    RobotState* m_state;
public:
    RobotContext(RobotState* s) : m_state(s) {}
    void setState(RobotState* s) { m_state = s; }
    void request() { m_state->handle(this); }
};

// 具体状态 - 空闲
class IdleState : public RobotState {
public: void handle(RobotContext* ctx) override {
    std::cout << "[空闲] 收到启动指令，切换到运动状态" << std::endl;
    ctx->setState(new RunningState());  // 需要前向声明
}};

// 具体状态 - 运动中
class RunningState : public RobotState {
public: void handle(RobotContext* ctx) override {
    std::cout << "[运动中] 收到停止指令，切换到空闲状态" << std::endl;
    ctx->setState(new IdleState());
}};

// 使用：状态自动切换，无需 if-else
RobotContext robot(new IdleState());
robot.request();  // 空闲 → 运动
robot.request();  // 运动 → 空闲