Design Pattern: State 模式

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如果您不了解TCP的连线方式，在看 Gof的书介绍State模式时，大概会看得一头雾水吧！TCP的连线状态图，光是要了解就要花点精神了，它的连线状态很多，用来说明状态模式确实很适合，但不适合教导初学模式的人。 由简单的开始会比较好理解状态模式的作用，先来看一个例子，如果您有一个只能顺时针转动的瓦斯开关，转动一次的状态为off、small fire、medium fire与largefire，您如何在程式中控制状态的变化与行为呢？一个最简单的方式就是用if..else或是switch流程来控制，例如： State.java public class State {     private int state;     public State() {         state = 0;     }     public void switchFire() {         if (state == 0) {             state = 1;             System.out.println( "small fire" );         } else if (state == 1) {             state = 2;             System.out.println( "medium fire" );         } else if (state == 2) {             state = 3;             System.out.println( "large fire" );         } else {             state = 0;             System.out.println( "turning off" );         }     } }   Main.java public class Main {      public static void main(String[] args) {         State state = new State();         state.switchFire();         state.switchFire();         state.switchFire();         state.switchFire();     } } 这个方法很简单，每个人都会，但如果您的状态变化并不是流水式的变化，而是像TCP连线状态一样，会是一个网络图的时候，用if...else或switch来写的话，您的程式就会乱的不像话了；来考虑如何让物件控制自己的状态转换与所应表现的行为，这个程式可以这样改写： IState.java public interface IState {     public void switchFire(FireSwitch sw); } OffState public class OffState implements IState {     public void switchFire(FireSwitch sw) {         sw.setState(new SmallState());         System.out.println( "small fire" );     } } SmallState.java public class SmallState implements IState {     public void switchFire(FireSwitch sw) {         sw.setState(new MediumState());         System.out.println( "medium fire" );     } }   MediumState.java public class MediumState implements IState {     public void switchFire(FireSwitch sw) {         sw.setState(new LargeState());         System.out.println( "large fire" );     } }   LargeState.java public class LargeState implements IState {     public void switchFire(FireSwitch sw) {         sw.setState(new OffState());         System.out.println( "off fire" );     } }   FireSwitch.java public class FireSwitch {     private State current;     public FireSwitch() {         current = new OffState();     }     public void setState(State s) {         current = s;     }     public void switchFire() {         current.switchFire(this);     } } Main.java public class Main {     public static void main(String[] args) {         FireSwitch fireSwitch = new FireSwitch();         fireSwitch.switchFire();         fireSwitch.switchFire();         fireSwitch.switchFire();         fireSwitch.switchFire();     } } 程式执行结果与上一个例子是一样的，但这次并没有用流程控制来进行状态转换，而由物件自行控制自己的状态，与必须表现的行为，这个方式就是State 模式，将这个例子的 UML 类别结构画出就如下所示： 再进一步考虑开关可以顺时针与逆时针转动，这时如果您仍以if...else或switch来写，就会让流程显示复杂，来看看如何使用状态模式来撰写： IState.java public interface IState {     public void switchClockWise(FireSwitch sw);     public void switchCountClock(FireSwitch sw); }   OffState.java public class OffState implements IState {     public void switchClockWise(FireSwitch sw) {         sw.setState(new SmallState());         System.out.println("small fire");     }     public void switchCountClock(FireSwitch sw) {         sw.setState(new LargeState());         System.out.println("large fire");     } }   SmallState.java public class SmallState implements IState {     public void switchClockWise(FireSwitch sw) {         sw.setState(new MediumState());         System.out.println("medium fire");     }     public void switchCountClock(FireSwitch sw) {         sw.setState(new OffState());         System.out.println("off fire");     } }   MediumState.java public class MediumState implements IState {     public void switchClockWise(FireSwitch sw) {         sw.setState(new LargeState());         System.out.println("large fire");     }     public void switchCountClock(FireSwitch sw) {         sw.setState(new SmallState());         System.out.println("small fire");     } }   LargeState.java public class LargeState implements State {     public void switchClockWise(FireSwitch sw) {         sw.setState(new OffState());         System.out.println("off fire");     }     public void switchCountClock(FireSwitch sw) {         sw.setState(new MediumState());         System.out.println("medium fire");     } }   FireSwitch.java public class FireSwitch {     private State current;     public FireSwitch() {         current = new OffState();     }     public void setState(State s) {         current = s;     }     public void switchClockWise() {         current.switchClockWise(this);     }     public void switchCountClock() {        current.switchCountClock(this);     } }   Main.java public class Main {     public static void main(String[] args) {         FireSwitch fireSwitch = new FireSwitch();         fireSwitch.switchClockWise();         fireSwitch.switchClockWise();         fireSwitch.switchClockWise();         fireSwitch.switchClockWise();         System.out.println();         fireSwitch.switchCountClock();         fireSwitch.switchCountClock();         fireSwitch.switchCountClock();         fireSwitch.switchCountClock();     } } 接下来您可以任意的转动开关了，无论是顺时针转动或是逆时针转动，状态的转换都由物件自己来表现，这是双向状态转换下的例子，如果一个状态可能转换至三个以上的状态，使用State模式就更可以看出它的好处了，就像Gof的TCP连线例子一样，如果您了解TCP连线，可以看看原书是如何实现TCP连线之间的状态转换的。 State模式的UML结构图如下：