Паттерн Состояние

Часть раздела Объектно-ориентированное программирование путешествия по Dart на Coddy — урок 98 из 110.

Паттерн Состояние (State pattern) позволяет объекту изменять свое поведение при изменении его внутреннего состояния, создавая впечатление, что объект изменил свой класс. Вместо использования сложных условных операторов для обработки различных состояний, вы инкапсулируете каждое состояние в отдельный класс и делегируете поведение текущему объекту состояния.

Паттерн состоит из Context, который хранит ссылку на текущее состояние, и классов State, которые определяют поведение для каждого возможного состояния. Когда состояние контекста изменяется, его поведение меняется автоматически:

abstract class DocumentState {
  void publish(Document doc);
  String getStatus();
}

class DraftState implements DocumentState {
  @override
  void publish(Document doc) {
    print('Moving to review...');
    doc.setState(ReviewState());
  }

  @override
  String getStatus() => 'Draft';
}

class ReviewState implements DocumentState {
  @override
  void publish(Document doc) {
    print('Document published!');
    doc.setState(PublishedState());
  }

  @override
  String getStatus() => 'Under Review';
}

class PublishedState implements DocumentState {
  @override
  void publish(Document doc) {
    print('Already published.');
  }

  @override
  String getStatus() => 'Published';
}

class Document {
  DocumentState _state = DraftState();

  void setState(DocumentState state) => _state = state;
  void publish() => _state.publish(this);
  String getStatus() => _state.getStatus();
}

void main() {
  var doc = Document();
  print(doc.getStatus());  // Draft
  doc.publish();           // Moving to review...
  print(doc.getStatus());  // Under Review
  doc.publish();           // Document published!
  print(doc.getStatus());  // Published
}

Каждый класс состояния обрабатывает действие publish() по-разному и может переводить документ в следующее состояние. Классу Document не требуются условные операторы для проверки своего текущего состояния — он просто делегирует выполнение тому объекту состояния, который активен в данный момент. Этот паттерн идеально подходит для объектов с четко выраженными режимами поведения, таких как системы обработки заказов, медиаплееры или системы документооборота.

Задание

Легко

Давайте создадим систему светофора, используя паттерн Состояние (State)! Вы создадите светофор, который циклически переключается между различными состояниями, где каждое состояние определяет цвет светофора и то, как он переходит в следующее состояние.

Вы организуете свой код в двух файлах:

traffic_light.dart: Этот файл содержит ваши классы состояний и контекст светофора. Создайте абстрактный класс TrafficLightState с двумя методами: String getColor(), который возвращает текущий цвет светофора, и void next(TrafficLight light), который переводит светофор в следующее состояние. Реализуйте три конкретных класса состояний:
- RedState — возвращает 'RED' в качестве цвета и выводит 'Stop! Light is red.' при вызове next(), затем переходит в GreenState
- GreenState — возвращает 'GREEN' в качестве цвета и выводит 'Go! Light is green.' при вызове next(), затем переходит в YellowState
- YellowState — возвращает 'YELLOW' в качестве цвета и выводит 'Caution! Light is yellow.' при вызове next(), затем переходит в RedState
Затем создайте класс TrafficLight (контекст), который начинает работу в состоянии RedState. У него должен быть метод setState() для изменения текущего состояния, метод getColor(), который делегирует выполнение текущему состоянию, и метод change(), который вызывает next() у текущего состояния.
main.dart: Импортируйте файл светофора и продемонстрируйте работу паттерна Состояние. Создайте объект TrafficLight и выведите его начальный цвет. Затем вызовите change() три раза, выводя цвет после каждого изменения. Это покажет, как светофор проходит через все состояния и возвращается к началу.

Обратите внимание, что классу TrafficLight не нужны никакие условные операторы для определения поведения — каждое состояние знает свой цвет и то, какое состояние следует за ним. Светофор просто делегирует выполнение тому состоянию, которое активно в данный момент!

Ожидаемый вывод:

RED
Stop! Light is red.
GREEN
Go! Light is green.
YELLOW
Caution! Light is yellow.
RED

Шпаргалка

Паттерн Состояние (State) позволяет объекту изменять свое поведение при изменении его внутреннего состояния. Вместо использования сложных условных операторов каждое состояние инкапсулируется в отдельный класс.

Паттерн состоит из:

Контекст (Context): Хранит ссылку на текущее состояние
Классы состояний (State classes): Определяют поведение для каждого возможного состояния

Базовая структура:

abstract class DocumentState {
  void publish(Document doc);
  String getStatus();
}

class DraftState implements DocumentState {
  @override
  void publish(Document doc) {
    print('Moving to review...');
    doc.setState(ReviewState());
  }

  @override
  String getStatus() => 'Draft';
}

class Document {
  DocumentState _state = DraftState();

  void setState(DocumentState state) => _state = state;
  void publish() => _state.publish(this);
  String getStatus() => _state.getStatus();
}

Контекст делегирует поведение текущему объекту состояния. Каждый класс состояния обрабатывает действия по-разному и может инициировать переход в следующее состояние. Это избавляет от необходимости использовать условные операторы для проверки текущего состояния.

Идеально подходит для объектов с четко выраженными режимами поведения, таких как обработка заказов, медиаплееры или системы документооборота.

Попробуйте сами

import 'traffic_light.dart';

void main() {
  // TODO: Создайте экземпляр TrafficLight
  
  // TODO: Выведите начальный цвет
  
  // TODO: Вызовите change() и выведите цвет (3 раза, чтобы пройти через все состояния)
  // Первое изменение: RED -> GREEN
  
  // Второе изменение: GREEN -> YELLOW
  
  // Третье изменение: YELLOW -> RED
}