C#中對象狀態(tài)模式教程示例
更新時間：2022年06月01日 16:04:06 作者：老胡寫代碼
這篇文章主要為大家介紹了C#中對象狀態(tài)模式的教程示例，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進步，早日升職加薪
真實的故事
當老胡還是小胡的時候，跟隨團隊一起開發(fā)一款游戲。這款游戲是一款末日生存類游戲，玩家可以
- 收集資源，兩種，一種金子，一種鐵。
- 升級自身
- 擊殺敵人
- 用資源合成裝備
項目開發(fā)的很順利，我那時得到一個任務，是為游戲做一個新手教程，在這個教程里面，通過一系列步驟，引導新手玩家熟悉這個游戲。游戲設計給出的教程包含以下步驟
- 收集金子
- 收集鐵
- 擊殺敵人
- 升級
同時要求在不用的階段顯示不同的提示以正確引導玩家?？紤]合成裝備算是高級玩家才會接觸到的功能，所以暫時不打算放在新手教程里面。
當老大把任務交給我的時候，我感覺簡單爆了，不就寫一個新手教程么，要求又那么明確，應該要不了多少時間。于是，一個上午過后，我交出了如下代碼。
定義枚舉表示教程進度
首先用一個枚舉，表示教程進行的不同程度
enum TutorialState
{
GetGold,
GetIron,
KillEnemy,
LevelUp
}
定義角色類
無需多言，封裝收集到的資源數、擊殺敵人數量、角色等級和一些升級接口等
class Player
{
private int ironNum;
private int goldNum;
private int enemyKilled;
private int level;
public int IronNum => ironNum;
public int GoldNum => goldNum;
public int EnemyKilled => enemyKilled;
public int Level => level;
public void CollectIron(int num)
{
ironNum += num;
}
public void CollectGold(int num)
{
goldNum += num;
}
public void KillEnemy()
{
enemyKilled++;
}
public void LevelUp()
{
level++;
}
}
定義教程類
定義一個教程類，包括
- 顯示幫助文字以協(xié)助玩家通過當前教程步驟
- 判斷玩家是否已經完成當前教程步驟，若是，切換到下一個步驟直到完成教程
class GameTutorial
{
private TutorialState currentState;
private Player player;
public GameTutorial(Player player)
{
this.player = player;
}
public void ShowHelpDescription()
{
switch (currentState)
{
case TutorialState.GetGold:
Console.WriteLine("Please follow instruction to get gold");
break;
case TutorialState.GetIron:
Console.WriteLine("Please follow instruction to get Iron");
break;
case TutorialState.KillEnemy:
Console.WriteLine("Please follow instruction to kill enemy");
break;
case TutorialState.LevelUp:
Console.WriteLine("Please follow instruction to Up your level");
break;
default:
throw new Exception("Not Support");
}
}
public void ValidateState()
{
switch (currentState)
{
case TutorialState.GetGold:
{
if (player.GoldNum > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished Gold Collect Phase");
currentState = TutorialState.GetIron;
}
else
{
Console.WriteLine("You need to collect gold");
}
break;
}
case TutorialState.GetIron:
{
if (player.IronNum > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished Iron Collect Phase");
currentState = TutorialState.KillEnemy;
}
else
{
Console.WriteLine("You need to collect Iron");
}
break;
}
case TutorialState.KillEnemy:
{
if (player.EnemyKilled > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished Enemy Kill Phase");
currentState = TutorialState.LevelUp;
}
else
{
Console.WriteLine("You need to kill enemy");
}
break;
}
case TutorialState.LevelUp:
{
if (player.Level > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished the whole tutorial");
currentState = TutorialState.LevelUp;
}
else
{
Console.WriteLine("You need to level up");
}
break;
}
default:
throw new Exception("Not Support");
}
}
}
測試代碼
static void Main(string[] args)
{
Player player = new Player();
GameTutorial tutorial = new GameTutorial(player);
tutorial.ShowHelpDescription();
tutorial.ValidateState();
//收集黃金
player.CollectGold(1);
tutorial.ValidateState();
tutorial.ShowHelpDescription();
//收集木頭
player.CollectIron(1);
tutorial.ValidateState();
tutorial.ShowHelpDescription();
//殺敵
player.KillEnemy();
tutorial.ValidateState();
tutorial.ShowHelpDescription();
//升級
player.LevelUp();
tutorial.ValidateState();
}
運行結果
看起來一切都好。。編寫的代碼既能夠根據當前步驟顯示不同的提示，還可以成功的根據玩家的進度切換到下一個步驟。
于是，我自信滿滿的申請了code review，按照我的想法，這段代碼通過code review應該是板上釘釘的事情，誰知，老大看到代碼，差點沒背過氣去。。。稍微平復了一下心情之后，他給了我?guī)讉€靈魂拷問。
- GameTutorial需要知道各個步驟的滿足條件和提示，它是不是知道的太多了？這符合迪米特法則嗎？
- 如果我們游戲之后新增一個教程步驟，指導玩家升級武器，是不是GameTutorial需要修改？能有辦法規(guī)避這種新增的改動嗎？
- 如果我們要修改現在的教程步驟之間的順序關系，GameTutorial是不是又不能避免要被動刀？能有辦法盡量減少這種修改的工作量嗎？
- Switch case 在現有的情況下已經如此長，如果我們再加入新的步驟，這個方法會變成又臭又長的裹腳布嗎？
本來以為如此簡單的一個功能，沒想到還是有那么多彎彎道道，只怪自己還是太年輕?。∽詈笏朴频母嬖V我，去看看狀態(tài)模式吧，想想這段代碼可以怎么重構。
狀態(tài)模式出場
定義
對象擁有內在狀態(tài)，當內在狀態(tài)改變時允許其改變行為，這個對象看起來像改變了其類
有點意思，看來我們可以把教程的不同步驟抽象成不同的狀態(tài)，然后在各個狀態(tài)內部實現切換狀態(tài)和顯示幫助文檔的邏輯，這樣做的好處是
- 符合迪米特法則，把各個步驟所對應的邏輯推遲到子類，教程類就不需要了解每個步驟的邏輯細節(jié)，同時隔離了教程類和狀態(tài)類，確保狀態(tài)類的修改不會影響教程類
- 符合開閉原則，如果新添加步驟，我們僅僅需要添加步驟子類并修改相鄰的步驟切換邏輯，教程類無需任何改動
接著我們看看UML，
一目了然，在我們的例子里面，state就是教程子步驟，context就是教程類，內部包含教程子步驟并轉發(fā)請求給教程子步驟，我們跟著來重構一下代碼吧。
代碼重構
創(chuàng)建狀態(tài)基類
第一步我們需要刪除之前的枚舉，取而代之的是一個抽象類當作狀態(tài)基類，即，各個教程步驟類的基類。注意，每個子狀態(tài)要自己負責狀態(tài)切換，所以我們需要教程類暴露接口以滿足這個功能。
abstract class TutorialState
{
public abstract void ShowHelpDescription();
public abstract void Validate(GameTutorial tutorial);
}
重構教程類
重構教程類體現在以下方面
- 添加內部狀態(tài)表面當前處于哪個步驟，在構造函數中給予初始值
- 暴露接口以讓子狀態(tài)能修改當前狀態(tài)以完成狀態(tài)切換
- 因為需要子狀態(tài)能訪問玩家當前數據以判斷是否能切換狀態(tài)，需要新加接口以避免方法鏈
- 修改ShowHelpDescription和ValidateState的邏輯，直接轉發(fā)方法調用至當前狀態(tài)
class GameTutorial
{
private TutorialState currentState;
private Player player;
public int PlayerIronNum => player.IronNum;
public int PlayerLevel => player.Level;
public int PlayerGoldNum => player.GoldNum;
public int PlayerEnemyKilled => player.EnemyKilled;
public void SetState(TutorialState state)
{
currentState = state;
}
public GameTutorial(Player player)
{
this.player = player;
currentState = TutorialStateContext.GetGold;
}
public void ShowHelpDescription()
{
currentState.ShowHelpDescription();
}
public void ValidateState()
{
currentState.Validate(this);
}
}
創(chuàng)建各個子狀態(tài)
接著我們創(chuàng)建各個子狀態(tài)代表不同的教程步驟
class TutorialSateGetGold : TutorialState
{
public override void ShowHelpDescription()
{
Console.WriteLine("Please follow instruction to get gold");
}
public override void Validate(GameTutorial tutorial)
{
if (tutorial.PlayerGoldNum > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished Gold Collect Phase");
tutorial.SetState(TutorialStateContext.GetIron);
}
else
{
Console.WriteLine("You need to collect gold");
}
}
}
class TutorialStateGetIron : TutorialState
{
public override void ShowHelpDescription()
{
Console.WriteLine("Please follow instruction to get Iron");
}
public override void Validate(GameTutorial tutorial)
{
if (tutorial.PlayerIronNum > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished Iron Collect Phase");
tutorial.SetState(TutorialStateContext.KillEnemy);
}
else
{
Console.WriteLine("You need to collect iron");
}
}
}
class TutorialStateKillEnemy : TutorialState
{
public override void ShowHelpDescription()
{
Console.WriteLine("Please follow instruction to kill enemy");
}
public override void Validate(GameTutorial tutorial)
{
if (tutorial.PlayerEnemyKilled > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished enemy kill Phase");
tutorial.SetState(TutorialStateContext.LevelUp);
}
else
{
Console.WriteLine("You need to collect kill enemy");
}
}
}
class TutorialStateLevelUp : TutorialState
{
public override void ShowHelpDescription()
{
Console.WriteLine("Please follow instruction to level up");
}
public override void Validate(GameTutorial tutorial)
{
if (tutorial.PlayerLevel > 0)
{
Console.WriteLine("Congratulations, you finished the whole tutorial");
}
}
}
添加狀態(tài)容器
這是模式中沒有提到的知識點，一般來說，為了避免大量的子狀態(tài)對象被創(chuàng)建，我們會構造一個狀態(tài)容器，以靜態(tài)變量的方式初始化需要使用的子狀態(tài)。
static class TutorialStateContext
{
public static TutorialState GetGold;
public static TutorialState GetIron;
public static TutorialState KillEnemy;
public static TutorialState LevelUp;
static TutorialStateContext()
{
GetGold = new TutorialSateGetGold();
GetIron = new TutorialStateGetIron();
KillEnemy = new TutorialStateKillEnemy();
LevelUp = new TutorialStateLevelUp();
}
}
測試代碼部分保持不變，直接運行，結果和原來一樣，重構成功。
結語
- 這就是狀態(tài)模式和它的使用場景，比較一下重構前和重構后的代碼，發(fā)現代碼通過重構滿足了開閉原則和迪米特法則，相信重構后的代碼能通過code review吧。_
- 不過狀態(tài)模式雖然好，也有自己的缺點，因為需要一個子類對應一個子狀態(tài)，那么子狀態(tài)太多的時候，就會出現類爆炸的情況。還請大家多注意。
- 作為行為模式之一的狀態(tài)模式，在日常開發(fā)中出現的頻率還是挺高的，比如游戲中經常用到的狀態(tài)機，就是狀態(tài)模式的一種應用場景，大家在平時工作中保持善于觀察的眼睛，就能學到更多的東西。
以上就是C#中對象狀態(tài)模式 教程示例的詳細內容，更多關于C#對象狀態(tài)模式 的資料請關注腳本之家其它相關文章！
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