数据与行为——状态模式与策略模式

      我在另一篇博客里声称：做技术的思路是优先“怎么用”、而后再“是什么”。然而这里，我却想讨论一下状态模式与策略模式“是什么”，以及它们之间的区别。
      这并不是打脸，而是我在经过长久的思考“怎么用”之后，终于明白了它们“是什么”。

状态机

      让我想明白的契机，是“如何实现状态机（当然，是有限确定状态机）”这样一个问题。下图是一个简单的状态机：
      

策略与状态

      我原本计划用这样一套类来实现这个状态机：
      
      画好类图之后我发现，这是个典型的策略模式。但是从直觉上来看，状态模式才是状态机的天然盟友。因此我又尝试着画了一套状态模式的图：
      

对比

      一眼看上起，这两张类图一模一样。当然，仔细看看，一定能发现其中的区别。相同点会带来相同的优点，不同之处造就了各自的缺点。

相同点

      这两张类图似乎一般无二：一个对外接口；若干个接口方法；一个基类；若干个子类；另外有一个工厂与之配合。
      之所以有如此高的相似度，是因为这两种模式的基本思路都是一样的：对外提供一个抽象，对内扩展为不同的实现。

不同点

      看起来，只有接口方法不同：策略模式用一个接口方法来处理所有的状态迁移；而状态模式则用不同方法来处理迁移到不同状态时的动作。
      这个看起来不起眼的区别，实际上代表了这两种模式截然不同的“抽象”方式。策略模式将状态迁移的“操作”设计为抽象接口；而状态模式的抽象接口代表了“状态”本身。换句话说，策略模式是对行为的抽象，状态模式是对数据的抽象。

优点

      面向接口的设计和编程方式可以带来数不尽的有点：接口对内高内聚，对外低耦合；实现类内部高内聚，彼此之间低耦合；对新增实现类保持开放，对修改现有类尽量封闭；等等等等。

缺点

      用策略模式实现状态机，从代码还原到状态机时会遇到一些困难。在我实践过的代码中，团队成员都反应过这一点。用状态模式来做会更明白一些：因为状态模式同时封装了数据和行为，虽然也只是一个“片段”，但片段中包含的信息更多。
      用状态模式实现，则会遇到实例化的问题。这是由于包含有数据，所以“状态”实例线程不安全。因而每次执行状态迁移操作时，系统都需要使用一个新的实例。当然，这个问题可以变通解决，但是相比天然只有行为、通常只需要单例实现的策略模式，这还是算得上一个缺点的。