软件设计模式与体系结构-设计模式-行为型软件设计模式-状态模式

五、状态模式

概念

与策略模式类似，状态模式将不同状态下的行为封装在不同的类中，每个类代表一个状态

状态模式的组成

1. Context：定义了与客户程序的接口，它保持了一个concreteState的代表现在状态的实例
2. State：定义了状态接口，它的各个子类封装了在各种不同状态下的行为
3. ConcreteState子类：封装了在各种不同状态下的行为

类图

代码

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，它允许对象在内部状态发生变化时改变其行为，使得对象在不同状态下具有不同的行为。状态模式通过将状态封装成独立的类，并将状态之间的转换逻辑抽象出来，使得状态的变化对于使用者来说是透明的。

下面是一个简单的状态模式的代码示例，以说明其工作原理：

// 状态接口
interface State {
    void handleState();
}

// 具体状态类：状态A
class ConcreteStateA implements State {
    public void handleState() {
        System.out.println("执行状态A的行为");
    }
}

// 具体状态类：状态B
class ConcreteStateB implements State {
    public void handleState() {
        System.out.println("执行状态B的行为");
    }
}

// 上下文类
class Context {
    private State currentState;

    public void setState(State state) {
        currentState = state;
    }

    public void performAction() {
        currentState.handleState();
    }
}

// 示例
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建状态对象
        State stateA = new ConcreteStateA();
        State stateB = new ConcreteStateB();

        // 创建上下文对象
        Context context = new Context();

        // 设置初始状态为状态A
        context.setState(stateA);

        // 执行行为
        context.performAction();  // 输出：执行状态A的行为

        // 切换到状态B
        context.setState(stateB);

        // 执行行为
        context.performAction();  // 输出：执行状态B的行为
    }
}

在上面的示例中，状态模式涉及三个主要角色：

• 状态接口（State）：定义了一个共同的接口，该接口表示一个状态，并声明了该状态下的行为。
• 具体状态类（ConcreteState）：实现了状态接口，表示具体的状态，每个具体状态类实现自己的行为逻辑。
• 上下文类（Context）：持有一个当前状态的引用，并调用当前状态的方法来执行相应的行为。

通过将状态封装成独立的类，并在上下文类中使用状态对象来执行行为，状态模式实现了状态和行为之间的解耦，使得状态的变化对于上下文类和使用者来说是透明的。在示例中，上下文类的行为会根据当前状态的不同而发生变化。

状态模式的优点包括：

• 将状态转换逻辑封装在状态类中，使得新增或修改状态变得简单，符合开闭原则。
• 避免了大量的条件语句，使代码结构清晰，易于理解和维护。
• 将状态的变化与具体的行为分离，使得状态变化不会影响到其他部分的代码。

总之，状态模式可以提供一种简洁的方式来处理对象的状态变化，并将状态的行为与上下文类解耦，使得代码更加可扩展和易于维护。它在需要根据对象状态改变行为的场景中具有很好的应用价值。

策略模式与状态模式

策略模式（Strategy Pattern）和状态模式（State Pattern）是两种不同的行为型设计模式，它们都用于解决对象行为的变化和动态切换的问题，但在实现方式和应用场景上存在一些差异。

• 策略模式关注的是不同算法或策略的替换和选择，它将每个策略封装在独立的类中，并使得这些策略对象可以相互替换，从而使得客户端可以在运行时选择不同的策略对象。策略模式通过封装不同的算法，使得算法可以独立于使用它们的客户端而变化。在策略模式中，客户端决定使用哪个策略，然后将控制权交给相应的策略对象。

• 状态模式关注的是对象的状态变化，并在不同状态下提供不同的行为。它通过将对象的状态封装在独立的状态类中，并使得状态对象可以相互切换，从而实现不同状态下的不同行为。状态模式的关键在于将状态的切换和行为的实现分离开来，从而使得客户端可以根据对象的状态来选择相应的行为。在状态模式中，状态的切换是由上下文对象来控制的，上下文对象根据当前的状态选择相应的行为。

• 虽然策略模式和状态模式都涉及到对象行为的变化和动态切换，但它们的重点和应用场景有所不同。策略模式主要用于选择和替换算法或策略，适用于需要在运行时根据不同情况选择不同算法的场景。而状态模式主要用于管理对象的状态变化和相应的行为切换，适用于对象具有多个状态，且每个状态下的行为有所不同的场景。

需要注意的是，策略模式和状态模式都可以提高代码的灵活性和可维护性，通过将变化的部分封装起来，使得变化不会影响到其他部分的代码。根据具体的需求和设计目标，选择合适的设计模式来解决问题是很重要的。

交通信号控制灯的实例

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