【Java开发】设计模式 20：状态模式

1 状态模式介绍

状态模式是一种行为型设计模式，它允许对象在内部状态发生改变时改变其行为。

即一个对象在其内部状态改变时，会导致其行为的改变。状态模式将对象的所有状态都抽象成为一个状态类，对象在不同状态下具有不同的行为。这种设计模式的核心思想是将各种状态分离，并将状态转移的逻辑分离。这样可以让状态改变时避免重复的if...else...语句，使代码更加清晰简洁。

场景

一般在对象状态的转换比较复杂的场景下使用。比如，当一个对象的状态发生改变时，它所要采取的行为也会随之改变，这时我们就可以使用状态模式来进行程序设计。例如，游戏中的角色状态切换、自动售货机中的选择商品状态等等，都可以使用状态模式来进行设计，很多时候可以用来替代冗余的if...else...语句。

优点

1. 避免了大量的条件语句，使得代码更加清晰和易于维护。
2. 将状态的控制逻辑与业务逻辑分离开来，降低了两者的耦合度。
3. 状态的转换过程比较明确，易于理解和维护。

缺点

1. 如果状态比较多，会导致类的个数增加，从而增加系统的复杂性。
2. 如果状态过多，可能会导致各个状态之间的转换关系比较复杂，难以进行维护。
3. 如果状态的变化比较频繁，可能会导致系统性能下降。

2 状态模式实现

以水的三种状态为例：

在标准大气压下，水在 0 ~ 100 度之间时，会呈现液态；在 0 度以下会变成固态；100 度以上会变成气态。

 1.定义状态

/**
 * 状态
 */
public enum State {
    /**
     * 液态
     */
    LIQUID,
    /**
     * 固态
     */
    SOLID,
    /**
     * 气态
     */
    GASEOUS
}

 2.定义水对象

/**
 * 水
 */
public class Water {
    /**
     * 状态
     */
    public State state;

    /**
     * 设置温度
     * @param temperature 温度
     */
    public void setTemperature(int temperature) {
        // 低于 0 度，状态变为固态
        if (temperature < 0) {
            this.state = State.SOLID;
        }
        // 0 度到 100 度，状态变为液态
        else if (temperature < 100) {
            this.state = State.LIQUID;
        }
        // 高于 100 度，状态变为气态
        else {
            this.state = State.GASEOUS;
        }
    }

    /**
     * 行为
     */
    public void action() {
        // 不同的状态对应不同的行为
        switch (this.state) {
            case LIQUID:
                System.out.println("水是液态");
                break;
            case SOLID:
                System.out.println("水是固态");
                break;
            case GASEOUS:
                System.out.println("水是气态");
                break;
            default:
                System.out.println("未知");
        }
    }
}

 3.调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 定义水
        Water water = new Water();
        // 定义温度数组
        int[] temperatures = {50, -1, 101};
        // 遍历温度，查看各温度下水的行为
        for (int temperature : temperatures) {
            // 设置温度
            water.setTemperature(temperature);
            // 水的行为
            water.action();
        }
    }
}

控制台输出：

水是液态
水是固态
水是气态

可以看到，将水的温度设置为不同值后，到了指定温度，水的状态就会发生改变，体现出其状态对应的行为，这就是状态模式的简单实现。

 注意：

建议状态不超过5个~