JavaScript设计模式新实践:状态模式与复杂状态管理深度解析

2025-07-13 0 239

JavaScript设计模式新实践:状态模式与复杂状态管理深度解析

一、状态模式核心原理

优雅管理复杂状态转换的面向对象方案:

// 状态基类
class OrderState {
  constructor(order) {
    this.order = order;
  }
  
  pay() {
    throw new Error('当前状态不支持此操作');
  }
  
  cancel() {
    throw new Error('当前状态不支持此操作');
  }
  
  ship() {
    throw new Error('当前状态不支持此操作');
  }
  
  deliver() {
    throw new Error('当前状态不支持此操作');
  }
}

// 具体状态实现
class PendingState extends OrderState {
  pay() {
    console.log('订单支付成功');
    this.order.setState(this.order.paidState);
  }
  
  cancel() {
    console.log('订单已取消');
    this.order.setState(this.order.cancelledState);
  }
}

class PaidState extends OrderState {
  ship() {
    console.log('订单已发货');
    this.order.setState(this.order.shippedState);
  }
}

// 订单类
class Order {
  constructor() {
    this.pendingState = new PendingState(this);
    this.paidState = new PaidState(this);
    this.currentState = this.pendingState;
  }
  
  setState(state) {
    this.currentState = state;
  }
  
  // 委托给当前状态
  pay() {
    this.currentState.pay();
  }
  
  cancel() {
    this.currentState.cancel();
  }
  
  ship() {
    this.currentState.ship();
  }
}

// 使用示例
const order = new Order();
order.pay();    // 订单支付成功
order.ship();   // 订单已发货
order.cancel(); // 抛出错误:当前状态不支持此操作

核心优势:消除条件分支状态封装易于扩展行为可预测

二、高级应用模式

1. 状态机可视化

// 状态转换可视化工具
class StateMachineVisualizer {
  constructor(states) {
    this.states = states;
    this.transitions = {};
  }
  
  addTransition(from, to, action) {
    if (!this.transitions[from]) {
      this.transitions[from] = [];
    }
    this.transitions[from].push({ to, action });
  }
  
  visualize() {
    const graph = ['stateDiagram-v2'];
    for (const [from, transitions] of Object.entries(this.transitions)) {
      for (const t of transitions) {
        graph.push(`${from} --> ${t.to}: ${t.action}`);
      }
    }
    return graph.join('n');
  }
}

// 使用示例
const visualizer = new StateMachineVisualizer();
visualizer.addTransition('pending', 'paid', 'pay');
visualizer.addTransition('pending', 'cancelled', 'cancel');
console.log(visualizer.visualize());
// 输出Mermaid状态图语法

2. 状态持久化

// 状态持久化管理
class PersistentStateManager {
  constructor(key, initialState) {
    this.key = key;
    this.state = this.loadState() || initialState;
  }
  
  loadState() {
    const saved = localStorage.getItem(this.key);
    return saved ? JSON.parse(saved) : null;
  }
  
  saveState(state) {
    this.state = state;
    localStorage.setItem(this.key, JSON.stringify(state));
  }
  
  getState() {
    return this.state;
  }
}

// 与状态模式集成
class CheckoutProcess {
  constructor() {
    this.stateManager = new PersistentStateManager(
      'checkoutState', 
      { step: 'cart', data: {} }
    );
    this.currentState = this.createState(this.stateManager.getState().step);
  }
  
  createState(step) {
    switch(step) {
      case 'cart': return new CartState(this);
      case 'shipping': return new ShippingState(this);
      // 其他状态...
    }
  }
  
  transitionTo(stateName, data) {
    this.stateManager.saveState({ step: stateName, data });
    this.currentState = this.createState(stateName);
  }
}

三、实战应用案例

1. 复杂表单流程管理

// 多步骤表单状态管理
class MultiStepForm {
  constructor() {
    this.states = {
      personal: new PersonalInfoState(this),
      address: new AddressState(this),
      payment: new PaymentState(this)
    };
    this.currentState = this.states.personal;
    this.data = {};
  }
  
  next() {
    this.currentState.handleNext();
  }
  
  back() {
    this.currentState.handleBack();
  }
  
  submit() {
    this.currentState.handleSubmit();
  }
  
  render() {
    return this.currentState.render();
  }
}

// 具体状态实现
class PersonalInfoState {
  constructor(form) {
    this.form = form;
  }
  
  handleNext() {
    // 验证数据...
    this.form.currentState = this.form.states.address;
  }
  
  render() {
    return `
      
        
        
      
    `;
  }
}

// 使用示例
const form = new MultiStepForm();
document.getElementById('app').innerHTML = form.render();

四、生产环境最佳实践

  • 状态验证:添加状态转换前置条件检查
  • 日志记录:记录状态变更历史便于调试
  • 性能优化:避免在状态对象中存储大数据
  • 测试策略:为每个状态编写独立单元测试
  • 与Redux集成:将状态模式融入现有状态管理库
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