状态模式：为什么状态不是单例？

Question

我使用状态模式来实现一个简单的有限状态机。看看 Wikipedia 上给出的描述，更具体地说是建议的 Java 实现，我想知道为什么实现 State 接口的类（即各种状态）不是单例吗？

在建议的实现中，每当发生转换时就会创建一个新的状态。然而，一个对象足以代表每种状态。那么，为什么每次发生转换时都要浪费时间创建新实例呢？

Answer 1

因为每个状态都可以存储实例变量？

看一下您引用的维基百科示例：

class StateB implements State { 
    private int count=0; 
    public void writeName(StateContext stateContext, String name) { 
        System.out.println(name.toUpperCase()); 
        if(++count>1) { 
            stateContext.setState(new StateA()); 
        }
    }
}

您能看到它如何存储输入次数的计数吗？

现在，在 FSM 中，您可能希望每个状态都是幂等（后续调用会给出相同的反馈）但状态模式更为通用。维基百科页面上描述的一种目标用途是：

一种让对象干净的方式
在运行时部分更改其类型

由于大多数对象在执行操作时可能会使用其局部变量，因此您可能希望“更改类型”版本也使用局部变量。

Answer 2

假设你的对象有一个状态。现在，如果您需要“再做一件这样的事情”怎么办？

Answer 3

您可能需要一个“有状态的状态”对象（如一个示例所示）参考维基百科页面），此外，您可能希望在同一个 JVM 中运行多个相同类型的状态机。

如果每个州都是单例的话，这是不可能的。

Answer 4

如果您的状态不需要特定于机器的附加状态数据，那么跨机器重用它们是非常有意义的。这并不意味着它们是单例：单例还意味着全局访问，而这是你几乎永远不想要的。

这是一个简单的状态机，它重用状态，但不会使它们成为单例。

public class SwitchState
{
    public SwitchState(bool isOn)
    {
        mIsOn = isOn;
    }

    public void InitToggleState(SwitchState state)
    {
        mToggleState = toggleState;
    }

    public bool IsOn { get { return mIsOn; } }
    public SwitchState Toggle() { return mToggleState; }

    private SwitchState mToggleState;
    private bool mIsOn;
}

public class LightSwitch
{
    public LightSwitch()
    {
        mState = sOnState;
    }

    public bool IsOn { get { return mState.IsOn; } }

    public void Toggle()
    {
        mState = mState.Toggle();
    }

    static LightSwitch()
    {
        sOnState = new SwitchState(true);
        sOffState = new SwitchState(false);

        sOnState.InitToggleState(sOffState);
        sOffState.InitToggleState(sOnState);
    }

    private static SwitchState sOnState;
    private static SwitchState sOffState;

    private SwitchState mState;
}

您可以看到，无论有多少个 LightSwitch 实例，整个应用程序中都只有一个打开和关闭状态。同时，LightSwitch 之外的任何内容都无法访问状态，因此它们不是单例。这是享元模式的经典示例。

Answer 5

这个问题应该以相反的方式问：为什么将 State 作为单例？仅当您需要全局访问并且拥有多个实例时错误时才需要单例。

拥有多个 State 实例当然不是一个错误，而且您也不需要需要全局访问权限，因此没有必要让他们成为单身人士。