Pattern stato

Fa parte della sezione Programmazione orientata agli oggetti del percorso Python di Coddy. Lezione 53 di 64.

Il pattern State consente a un oggetto di cambiare comportamento quando cambia il suo stato interno. L’oggetto sembra cambiare classe in base al suo stato attuale.

Ecco semplici classi di stato per un semaforo:

class RedState:
    def next_state(self, light):
        print("Red -> Green")
        light.state = GreenState()
    
    def current_color(self):
        return "Red"

class GreenState:
    def next_state(self, light):
        print("Green -> Yellow")
        light.state = YellowState()
    
    def current_color(self):
        return "Green"

class YellowState:
    def next_state(self, light):
        print("Yellow -> Red")
        light.state = RedState()
    
    def current_color(self):
        return "Yellow"

Ogni stato definisce cosa accade durante la transizione allo stato successivo.

Crea una classe contesto che mantenga lo stato corrente:

class TrafficLight:
    def __init__(self):
        self.state = RedState()  # Inizia con il rosso
    
    def change(self):
        self.state.next_state(self)
    
    def get_color(self):
        return self.state.current_color()

Il semaforo delega il comportamento al suo oggetto di stato corrente.

Usa il semaforo:

light = TrafficLight()
print(f"Current: {light.get_color()}")

light.change()  # Rosso -> Verde
print(f"Current: {light.get_color()}")

light.change()  # Verde -> Giallo
print(f"Current: {light.get_color()}")

light.change()  # Giallo -> Rosso
print(f"Current: {light.get_color()}")

Crea un altro esempio con un semplice lettore:

class PlayingState:
    def play(self, player):
        print("Already playing")
    
    def stop(self, player):
        print("Stopping music")
        player.state = StoppedState()

class StoppedState:
    def play(self, player):
        print("Starting music")
        player.state = PlayingState()
    
    def stop(self, player):
        print("Already stopped")

class MusicPlayer:
    def __init__(self):
        self.state = StoppedState()
    
    def play(self):
        self.state.play(self)
    
    def stop(self):
        self.state.stop(self)

player = MusicPlayer()
player.play()   # Avvio della musica
player.play()   # La musica è già in riproduzione
player.stop()   # Arresto della musica
player.stop()   # La musica è già ferma

Output:

Current: Red
Red -> Green
Current: Green
Green -> Yellow
Current: Yellow
Yellow -> Red
Current: Red
Starting music
Already playing
Stopping music
Already stopped

Punto chiave: il pattern State incapsula il comportamento specifico di ciascuno stato in classi separate e consente all’oggetto contesto di delegare allo stato corrente. Quando lo stato cambia, il comportamento cambia automaticamente. Questo elimina le istruzioni if/else complesse e semplifica l’aggiunta di nuovi stati.

Sfida

Facile

Implementa il pattern State in state.py per una lampada con un pulsante. Ogni pressione fa passare la lampada attraverso tre stati in ciclo: spenta, bassa, alta e di nuovo spenta. Invece di una catena di if su una stringa, ogni stato è un proprio oggetto che sa cosa succede quando si preme il pulsante.

LampState è la classe base con press(lamp) e describe().
OffState, LowState e HighState li implementano: press chiama lamp.set_state(...) con lo stato successivo (da spenta a bassa, da bassa ad alta, da alta a spenta) e describe restituisce Lamp is off, Lamp is on low o Lamp is on high.
Lamp è il contesto: inizia in OffState, set_state sostituisce l’oggetto stato, press_button delega allo stato corrente e status restituisce la descrizione corrente.

driver.py è bloccato: preme il pulsante e stampa lo stato. Nota che Lamp non controlla mai in quale stato si trova; sono gli oggetti stato a decidere.

Provalo tu

from state import Lamp

# Gestore dei casi di test (non modificare)
test_case = input()
lamp = Lamp()

if test_case == "initial_test":
    print(lamp.status())
elif test_case == "one_press_test":
    lamp.press_button()
    print(lamp.status())
elif test_case == "cycle_test":
    for _ in range(4):
        print(lamp.status())
        lamp.press_button()
elif test_case == "many_presses_test":
    for _ in range(7):
        lamp.press_button()
    print(lamp.status())