设计模式之旅20--状态模式

1. 定义

当一个对象内在状态改变时允许其改变行为，这个对象看起来像改变了其类。状态模式的核心是封装，状态的变更引起了行为的变更，从外部看起来就好像这个对象对应的类发生了改变一样。

状态模式

2. 使用场景

• 行为随状态改变而改变的场景。这也是状态模式的根本出发点，例如权限设计，人员的状态不同即使执行相同的行为结果也会不同，在这种情况下需要考虑使用状态模式。
• 条件、分支判断语句的替代者。在程序中大量使用switch语句或者if判断语句会导致程序结构不清晰，逻辑混乱，使用状态模式可以很好地避免这一问题，它通过扩展子类实现了条件的判断处理。
• Android中的硬件操作，例如WIFI、蓝牙等大多都使用了状态模式。
• Android中的权限机制、登录功能设计等都使用了状态模式。

3. 实现

抽象状态角色：

/**
 * 抽象状态角色：接口或抽象类，负责对象状态定义，并且封装环境角色以实现状态切换。
 */
public abstract class State {

    //抽象环境中声明一个环境角色，提供各个状态类自行访问。
    protected Context mContext;

    public void setContext(Context context) {
        this.mContext = context;
    }

    //提供所有状态的抽象行为，由各个实现类实现。
    public abstract void handle1();
    public abstract void handle2();

    @Override
    public String toString() {
        return this.getClass().getSimpleName();
    }
}

具体状态角色：

/**
 * 具体状态角色：每一个具体状态必须完成两个职责：
 * 1. 本状态的行为管理以及趋向状态处理，通俗地说，就是本状态下要做的事情。
 * 2. 以及本状态如何过渡到其他状态。
 */
public class ConcreteState1 extends State{

    @Override
    public void handle1() {
        System.out.println("ConcreteState1下必须处理的逻辑");
    }

    @Override
    public void handle2() {
        //本状态不能处理，需要切换状态，并且委托给下一个状态去处理
        System.out.println("当前状态" + this + "不能处理，切换到"+Context.STATE2);
        this.mContext.setCurrentState(Context.STATE2);
        this.mContext.handle2();
    }
}

public class ConcreteState2 extends State{

    @Override
    public void handle1() {
        System.out.println("当前状态" + this + "不能处理，切换到"+Context.STATE1);
        this.mContext.setCurrentState(Context.STATE1);
        this.mContext.handle1();
    }

    @Override
    public void handle2() {

        System.out.println("ConcreteState2下必须处理的逻辑");
    }
}

环境角色：

/**
 * 环境角色：定义客户端需要的接口，并且负责具体状态的切换。
 */
public class Context {

    //定义所有状态
    public static final State STATE1 = new ConcreteState1();
    public static final State STATE2 = new ConcreteState2();
    //当前状态
    private State mCurrentState;

    public Context() {
        //初始化
        STATE1.setContext(this);
        STATE2.setContext(this);
        this.mCurrentState = STATE1;
    }

    public State getCurrentState() {
        return this.mCurrentState;
    }

    public void setCurrentState(State state) {
        this.mCurrentState = state;
    }

    //行为委托给State去处理
    public void handle1() {
        this.mCurrentState.handle1();
    }

    public void handle2() {
        this.mCurrentState.handle2();
    }
}

场景类：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        System.out.println("当前状态：" + context.getCurrentState());
        context.handle1();
        System.out.println("当前状态：" + context.getCurrentState());
        context.handle2();
        System.out.println("当前状态：" + context.getCurrentState());
    }
}

运行结果：

当前状态：ConcreteState1
ConcreteState1下必须处理的逻辑
当前状态：ConcreteState1
当前状态ConcreteState1不能处理，切换到ConcreteState2
ConcreteState2下必须处理的逻辑
当前状态：ConcreteState2

4. 优点

• 结构清晰。避免了过多的switch...case或者if...else语句的使用，避免了程序的复杂性，提高系统的可维护性。
• 遵循设计原则。很好地体现了开闭原则和单一职责原则，每个状态都是一个子类，需要要增加状态就要增加子类，你要修改状态，你只修改一个子类就可以了。
• 封装性非常好。这也是状态模式的基本要求，状态变换放置到类的内部来实现，外部的调用不用知道类内部如何实现状态和行为的变换。

5. 缺点

• 状态模式的缺点是状态过多的时候，状态子类会太多，也就是类膨胀。