Шаблон State в Python

Что это такое

Паттерн Состояние (State) позволяет объекту вести себя по-разному в разных состояниях, делая каждое состояние отдельным классом. Объект хранит своё текущее состояние и передаёт ему работу; переход в другое состояние означает просто замену значения.

Он заменяет растущую цепочку if/elif по полю статуса, повторяющуюся в половине методов, одним маленьким классом на каждое состояние.

Пример: жизнь заказа

Заказ сначала новый, затем оплаченный, затем отправленный. Каждый класс состояния отвечает на describe() по-своему и знает, какое состояние идёт следующим, — в самом заказе нет никакой логики статусов.

Каждое состояние — это класс

advance() навсегда остаётся одной строкой. Чтобы добавить состояние «доставлен», нужен новый класс и одно изменённое next_state() — никакой цепочки if/elif, в которой нужно что-то искать.

Напишите программу на Python с паттерном Состояние: протокол State с методами next_state и describe, классы состояний New, Paid и Shipped (Shipped остаётся Shipped) и класс Order, который хранит состояние и имеет метод advance, заменяющий его. Проведите один заказ через все три состояния, выводя каждое описание.

> Вывод: полная программа на Python

Prompt

Напишите программу на Python с паттерном Состояние: протокол State с методами next_state и describe, классы состояний New, Paid и Shipped (Shipped остаётся Shipped) и класс Order, который хранит состояние и имеет метод advance, заменяющий его. Проведите один заказ через все три состояния, выводя каждое описание.

Вывод: полная программа на Python

from typing import Protocol

class State(Protocol):
  def next_state(self) -> "State": ...
  def describe(self) -> str: ...

class New:
  def next_state(self) -> State:
    return Paid()

  def describe(self) -> str:
    return "новый - ожидает оплаты"

class Paid:
  def next_state(self) -> State:
    return Shipped()

  def describe(self) -> str:
    return "оплачен - упаковываем коробку"

class Shipped:
  def next_state(self) -> State:
    return Shipped()

  def describe(self) -> str:
    return "отправлен - в пути"

class Order:
  def __init__(self, state: State) -> None:
    self.state = state

  def advance(self) -> None:
    self.state = self.state.next_state()

o = Order(New())

print(o.state.describe())
o.advance()
print(o.state.describe())
o.advance()
print(o.state.describe())

Когда его использовать

Используйте его, когда поведение объекта действительно зависит от состояния и у состояний есть настоящие правила переходов — заказы, документы (черновик/проверка/опубликован), соединения, игровые персонажи.

Не используйте его, когда статус только отображается и никогда не меняет поведение. Строкового поля и одного if/elif вполне достаточно, если состояний меньше трёх и правила простые.

Плюсы и минусы

Плюсы: правила каждого состояния находятся в одном маленьком классе; невозможные переходы просто не написаны; новые состояния расширяют код, а не изменяют его.

Минусы: много крошечных классов для простых автоматов; логика всего автомата разбросана по файлам — помогает схема в комментарии.