状态模式
状态模式通过将对象所属的状态抽象成类，并利用继承和多态性质来实现状态的切换，从而使得对象在不同状态下能够动态地表现出不同的行为。
结构
状态模式示意图
状态模式中，上下文（Context）对象为客户端提供了一个接口，用于在不同状态下调用不同的行为。状态（State）接口定义了所有具体状态类的通用方法。具体状态（Concrete State）类实现了状态接口，并定义了在该状态下的行为。
对客户端而言，调用上下文对象的方法就像调用一个普通的对象一样，但得益于多态性质，上下文对象能够根据状态的不同表现出不同的行为。
应用场景
- 当对象需要根据自身当前状态进行不同行为，且状态的数量非常多、与状态相关的代码会频繁变更时
- 当对象的行为取决于其状态，且需要在运行时动态改变状态时
优缺点
优点
- 单一职责原则：状态与状态对应的行为被封装在同一类中，而与状态无关的行为被封装在其他类中。
- 开闭原则：可以在不修改上下文的情况下扩展状态与对应的行为。
- 消除大量条件语句。
缺点
- 在状态、行为较少时没有必要使用状态模式。
代码示例
下面通过一个自动售货机的例子来展示状态模式的实现。
VendingMachine 是上下文对象，它维护着当前的状态（_state）、商品库存和投入的硬币数量。它将所有与状态相关的操作（如 insert_coin, select_item）委托给当前的状态对象来处理。
State 是一个抽象基类，定义了所有具体状态必须实现的接口。NoCoinState, HasCoinState, SoldState, 和 SoldOutState 是具体的状态类。每个类都实现了在特定状态下，当用户执行操作时应该发生的行为。
关键在于，状态的转换是由状态对象自身管理的。例如，在 NoCoinState 下，当用户投入硬币（insert_coin）时，状态会切换到 HasCoinState。在 HasCoinState 下，当用户选择商品（select_item）且硬币足够时，状态会切换到 SoldState。
这种设计将每种状态的行为和转换逻辑封装在各自的类中，使得 VendingMachine 类本身不包含任何复杂的 if/else 逻辑来判断当前状态，从而使代码更加清晰和易于维护。
值得注意的是，这里的 change_state 方法实际上是切换状态和状态的工厂方法的结合。这种方式可以避免在客户端代码中直接创建状态对象，从而降低了耦合度。
同时，该方法的类型标注中使用了 Literal 类型用于指定参数的取值范围。由此可以编写更加类型安全的代码。在更高版本的 Python 中，还可以对类型使用 * 运算符解包，以避免重复书写。
此外，为实现此机制还声明了一个字符串到状态类型的映射，以便在 change_state 方法中根据字符串创建对应的状态对象。该字典被声明为 ClassVar 以避免 dataclass 将其视为实例变量。