状态模式通过接口和组合在Golang中实现,适用于多状态、行为随状态变化的场景。以网络连接为例,定义ConnectionState接口,包含Connect、Disconnect、Send方法,由具体状态实现。上下文Connection持有当前状态,将操作委托给状态对象,并可通过SetState切换状态。三种状态——Disconnected、Connecting、Connected分别封装各自行为:初始为Disconnected,调用Connect进入Connecting,再转至Connected后可发送数据;任意状态均可Disconnect回到Disconnected。相比条件判断,状态模式结构清晰、扩展性强,新增状态无需修改现有逻辑,适合复杂状态转换与事件驱动系统。

状态模式适合处理对象内部复杂的状态转换逻辑,尤其在状态多、行为随状态变化而变化的场景下,能有效避免大量条件判断。Golang 虽无类与继承,但通过接口和组合完全可以实现状态模式。
定义状态接口与上下文
首先明确状态机的行为。假设我们要控制一个网络连接对象,它有“已断开”、“连接中”、“已连接”三种状态,不同状态下对 Connect、Disconnect、Send 的响应不同。
我们定义一个状态接口,所有具体状态需实现它:
type ConnectionState interface { Connect(conn *Connection) Disconnect(conn *Connection) Send(conn *Connection, data string)}
上下文(即连接对象)持有当前状态,并将状态相关操作委托给当前状态对象:
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type Connection struct { state ConnectionState}func (c *Connection) SetState(state ConnectionState) { c.state = state}func (c *Connection) Connect() { c.state.Connect(c) }func (c *Connection) Disconnect() { c.state.Disconnect(c) }func (c *Connection) Send(data string) { c.state.Send(c, data) }func (c *Connection) GetCurrentState() string { switch c.state.(type) { case *DisconnectedState: return "Disconnected" case *ConnectingState: return "Connecting" case *ConnectedState: return "Connected" default: return "Unknown" }}
实现具体状态
每个状态实现接口方法,根据当前状态决定行为,并在适当时机改变上下文的状态。
已断开状态
type DisconnectedState struct{}func (s *DisconnectedState) Connect(conn *Connection) { println("开始连接...") conn.SetState(&ConnectingState{})}func (s *DisconnectedState) Disconnect(conn *Connection) { println("已经断开,无需再断开")}func (s *DisconnectedState) Send(conn *Connection, data string) { println("无法发送:尚未连接")}
连接中状态
type ConnectingState struct{}func (s *ConnectingState) Connect(conn *Connection) { println("正在连接中,请勿重复连接")}func (s *ConnectingState) Disconnect(conn *Connection) { println("取消连接") conn.SetState(&DisconnectedState{})}func (s *ConnectingState) Send(conn *Connection, data string) { println("连接未完成,无法发送数据")}
已连接状态
type ConnectedState struct{}func (s *ConnectedState) Connect(conn *Connection) { println("已连接,无需再次连接")}func (s *ConnectedState) Disconnect(conn *Connection) { println("断开连接") conn.SetState(&DisconnectedState{})}func (s *ConnectedState) Send(conn *Connection, data string) { println("发送数据:", data)}
初始化与使用状态机
创建连接时,初始状态为“已断开”:
func NewConnection() *Connection { return &Connection{state: &DisconnectedState{}}}
实际调用示例:
func main() { conn := NewConnection() conn.Send("hello") // 无法发送:尚未连接 conn.Connect() // 开始连接... conn.Send("hello") // 连接未完成,无法发送数据 conn.Disconnect() // 取消连接 conn.Connect() // 开始连接... // 模拟进入已连接状态(实际可能由异步事件触发) conn.SetState(&ConnectedState{}) conn.Send("world") // 发送数据: world conn.Disconnect() // 断开连接}
优势与适用场景
状态模式将每个状态的行为封装在独立类型中,新增状态或修改行为不会影响其他状态。相比使用 switch-case 控制状态转移,代码更清晰、可维护性更强。
特别适用于:
对象有多个状态且行为差异大状态转换规则复杂,包含条件判断需要在运行时动态切换行为
配合事件驱动机制,还可扩展为完整的事件-状态机模型。
基本上就这些。Golang 虽无传统面向对象语法,但通过接口+组合的方式,照样能优雅实现设计模式。状态模式让状态流转变得直观,减少嵌套判断,提升代码可读性。
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