设计模式之状态模式

概述

状态模式是一种行为型设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变它的行为。状态模式基于状态的改变来改变对象的行为，而不是改变对象本身。状态模式的核心思想是将对象的状态封装成不同的类，这些类实现了共同的接口，这样在对象的生命周期中，它的状态可以随着时间的推移而改变，从而改变它的行为。

在Java中，状态模式通常由一个状态接口和一些具体状态类组成。状态接口定义了所有状态类的共同方法，而具体状态类实现这些方法来改变对象的行为。上下文类持有一个状态接口的引用，并在需要时调用具体状态类的方法来改变对象的状态。

示例

状态接口:

interface State {
    void doAction(Context context);
}

具体状态类:

// 具体状态类1
class State1 implements State {
    public void doAction(Context context) {
        System.out.println("State1 do action.");
        context.setState(new State2());
    }
}

// 具体状态类2
class State2 implements State {
    public void doAction(Context context) {
        System.out.println("State2 do action.");
        context.setState(new State1());
    }
}

上下文类:

class Context {
    private State state;
    
    public Context() {
        state = new State1();
    }
    
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    
    public void doAction() {
        state.doAction(this);
    }
}

测试类：

public class StatePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.doAction();
        context.doAction();
        context.doAction();
    }
}

说明

在这个示例中，状态接口定义了所有状态类的共同方法doAction()。具体状态类State1和State2实现了这个方法来改变上下文对象的状态。上下文类Context持有一个状态接口的引用，并在需要时调用具体状态类的方法来改变对象的状态。在测试类中，我们创建了一个上下文对象并连续调用了它的doAction()方法，这会导致状态从State1变为State2，再从State2变为State1，再从State1变为State2。

总结

状态模式有以下优点：

1. 状态模式将状态和行为分离，使得状态转换变得更加清晰明了，易于维护和扩展。
2. 状态模式将每个状态封装成一个类，使得状态的变化对客户端透明，客户端无需知道状态的转换细节。
3. 状态模式符合开闭原则，新增状态可以通过添加新的类来实现，而无需修改现有代码。
4. 状态模式可以使代码结构更加清晰，易于理解和维护。

状态模式也有以下缺点：

1. 状态模式会增加系统的类和对象的数量，从而增加系统的复杂度。
2. 状态模式将状态和行为分离，可能会导致行为的分散，使得代码难以维护。
3. 状态模式可能会导致状态类的数量过多，从而增加系统的开销。

总之，状态模式是一种非常有用的设计模式，在需要根据状态改变行为的场景中可以发挥重要作用。通过将状态封装成不同的类，状态模式可以使代码更加清晰、易于理解和维护。