在软件开发过程中，应用程序中的有些对象可能会根据不同的情况做出不同的行为，我们把这种对象称为有状态的对象，而把影响对象行为的一个或多个动态变化的属性称为状态。当有状态的对象与外部事件产生互动时，其内部状态会发生改变，从而使得其行为也随之发生改变。如人的情绪有高兴的时候和伤心的时候，不同的情绪有不同的行为，当然外界也会影响其情绪变化。
对这种有状态的对象编程，传统的解决方案是：将这些所有可能发生的情况全都考虑到，然后使用 if-else 语句来做状态判断，再进行不同情况的处理。但当对象的状态很多时，程序会变得很复杂。而且增加新的状态要添加新的 if-else 语句，这违背了“开闭原则”，不利于程序的扩展。
以上问题如果采用“状态模式”就能很好地得到解决。状态模式的解决思想是：当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂时，把相关“判断逻辑”提取出来，放到一系列的状态类当中，这样可以把原来复杂的逻辑判断简单化。
概念
状态（State）模式的定义：对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。
结构类图
状态模式包含以下主要角色。
1、环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户感兴趣的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
2、抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
3、具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为。
优点
状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足“单一职责原则”。
减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且减少对象间的相互依赖。
有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。
缺点
状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。
状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。
案例
用“状态模式”设计一个多线程的状态转换程序。
分析：多线程存在 5 种状态，分别为新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态和死亡状态，各个状态当遇到相关方法调用或事件触发时会转换到其他状态，其状态转换规律如图 所示。
现在先定义一个抽象状态类（TheadState），然后为图 3 所示的每个状态设计一个具体状态类，它们是新建状态（New）、就绪状态（Runnable ）、运行状态（Running）、阻塞状态（Blocked）和死亡状态（Dead），每个状态中有触发它们转变状态的方法，环境类（ThreadContext）中先生成一个初始状态（New），并提供相关触发方法，图 4 所示是线程状态转换程序的结构图。
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace StateMode
{
class Program
{
//抽象状态类：线程状态
class ThreadState
{
protected string stateName;
}
//具体状态类：新建状态
class New : ThreadState
{
public New()
{
stateName = "新建状态";
Console.WriteLine("当前线程处于:新建状态");
}
public void start(ThreadContext hj)
{
Console.WriteLine("调用start()方法-->");
if (stateName.Equals("新建状态"))
{
hj.SetStare(new Runnable());
}
else
{
Console.WriteLine("当前线程不是新建状态，不能调用start()方法");
}
}
}
//具体状态类：就绪状态
class Runnable : ThreadState
{
public Runnable()
{
stateName = "就绪状态";
Console.WriteLine("当前线程处于：就绪状态.");
}
public void getCPU(ThreadContext hj)
{
Console.WriteLine("获得CPU时间-->");
if (stateName.Equals("就绪状态"))
{
hj.SetStare(new Running());
}
else
{
Console.WriteLine("当前线程不是就绪状态，不能获取CPU.");
}
}
}
//具体状态类：运行状态
class Running : ThreadState
{
public Running()
{
stateName = "运行状态";
Console.WriteLine("当前线程处于：运行状态.");
}
public void suspend(ThreadContext hj)
{
Console.WriteLine("调用suspend()方法-->");
if (stateName.Equals("运行状态"))
{
hj.SetStare(new Blocked());
}
else
{
Console.WriteLine("当前线程不是运行状态，不能调用suspend()方法.");
}
}
public void stop(ThreadContext hj)
{
Console.WriteLine("调用stop()方法-->");
if (stateName.Equals("运行状态"))
{
hj.SetStare(new Dead());
}
else
{
Console.WriteLine("当前线程不是运行状态，不能调用stop()方法.");
}
}
}
//具体状态类：阻塞状态
class Blocked : ThreadState
{
public Blocked()
{
stateName = "阻塞状态";
Console.WriteLine("当前线程处于：阻塞状态.");
}
public void resume(ThreadContext hj)
{
Console.WriteLine("调用resume()方法-->");
if (stateName.Equals("阻塞状态"))
{
hj.SetStare(new Runnable());
}
else
{
Console.WriteLine("当前线程不是阻塞状态，不能调用resume()方法.");
}
}
}
//具体状态类：死亡状态
class Dead : ThreadState
{
public Dead()
{
stateName = "死亡状态";
Console.WriteLine("当前线程处于：死亡状态.");
}
}
class ThreadContext
{
private ThreadState state;
public ThreadContext()
{
state = new New();
}
public void SetStare(ThreadState state)
{
this.state = state;
}
public ThreadState GetState()
{
return state;
}
public void start()
{
((New)state).start(this);
}
public void getCPU()
{
((Runnable)state).getCPU(this);
}
public void suspend()
{
((Running)state).suspend(this);
}
public void stop()
{
((Running)state).stop(this);
}
public void resume()
{
((Blocked)state).resume(this);
}
}
static void Main(string[] args)
{
ThreadContext context = new ThreadContext();
context.start();
context.getCPU();
context.suspend();
context.resume();
context.getCPU();
context.stop();
Console.ReadLine();
}
}
}
结果
状态模式的应用场景
通常在以下情况下可以考虑使用状态模式。
当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式。
一个操作中含有庞大的分支结构，并且这些分支决定于对象的状态时。
状态模式的扩展
在有些情况下，可能有多个环境对象需要共享一组状态，这时需要引入享元模式，将这些具体状态对象放在集合中供程序共享
