Паттерн: Состояние (State)

1️⃣ Как кратко ответить

Паттерн "Состояние" (State) — это поведенческий паттерн проектирования, который позволяет объекту изменять свое поведение в зависимости от его внутреннего состояния. Он инкапсулирует состояния в отдельные классы и делегирует им выполнение соответствующих действий, что упрощает добавление новых состояний и изменение логики без изменения самого объекта.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Паттерн "Состояние" (State) — это один из поведенческих паттернов проектирования, который помогает управлять изменением поведения объекта в зависимости от его состояния.

Зачем нужен паттерн "Состояние"?

Представьте себе объект, который может находиться в нескольких состояниях, и его поведение меняется в зависимости от текущего состояния. Например, автомат по продаже напитков может находиться в состоянии "ожидание монеты", "выбор напитка" или "выдача напитка". Без паттерна "Состояние" код такого автомата может быстро стать сложным и запутанным из-за множества условных операторов (if/else или switch), которые проверяют текущее состояние.

Паттерн "Состояние" решает эту проблему, позволяя:

• Инкапсулировать состояния: Каждое состояние представлено отдельным классом, что делает код более организованным и легким для понимания.
• Упрощать добавление новых состояний: Чтобы добавить новое состояние, достаточно создать новый класс, не изменяя существующий код.
• Избегать громоздких условных операторов: Вместо проверки состояния с помощью условных операторов, объект делегирует выполнение действий текущему состоянию.

Как работает паттерн "Состояние"?

1. Контекст: Это основной объект, который имеет внутреннее состояние. Он хранит ссылку на объект состояния и делегирует ему выполнение действий.

2. Интерфейс состояния: Определяет методы, которые должны реализовать все конкретные состояния.

3. Конкретные состояния: Реализуют поведение, специфичное для каждого состояния. Они могут изменять состояние контекста.

Пример использования

Рассмотрим пример с автоматом по продаже напитков:

class State:
    def insert_coin(self):
        pass
​
    def select_drink(self):
        pass
​
    def dispense(self):
        pass
​
class WaitingForCoin(State):
    def insert_coin(self):
        print("Монета вставлена. Выберите напиток.")
        return SelectingDrink()
​
class SelectingDrink(State):
    def select_drink(self):
        print("Напиток выбран. Выдача напитка.")
        return Dispensing()
​
class Dispensing(State):
    def dispense(self):
        print("Напиток выдан. Ожидание следующей монеты.")
        return WaitingForCoin()
​
class VendingMachine:
    def __init__(self):
        self.state = WaitingForCoin()
​
    def insert_coin(self):
        self.state = self.state.insert_coin()
​
    def select_drink(self):
        self.state = self.state.select_drink()
​
    def dispense(self):
        self.state = self.state.dispense()
​
# Использование
machine = VendingMachine()
machine.insert_coin()  # Монета вставлена. Выберите напиток.
machine.select_drink() # Напиток выбран. Выдача напитка.
machine.dispense()     # Напиток выдан. Ожидание следующей монеты.

Где применяется паттерн "Состояние"?

Паттерн "Состояние" полезен в ситуациях, когда объект должен изменять свое поведение в зависимости от состояния, и когда количество состояний и переходов между ними может изменяться. Он часто используется в:

• Автоматах (например, торговые автоматы, автоматы по продаже билетов).
• Игровых движках для управления состояниями персонажей.
• Приложениях с сложными пользовательскими интерфейсами, где элементы интерфейса могут изменять свое поведение в зависимости от состояния.