十九、状态模式

一、什么是状态模式

  状态（State）模式的定义：对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。

  状态模式包含以下主要角色：

• 环境类（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户端需要的接口，内部维护一个当前状态，并负责具体状态的切换。
• 抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为，可以有一个或多个行为。
• 具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为，并且在需要的情况下进行状态切换。

二、状态模式的实现

1. 抽象状态（State）

/**
 * @author FluffyCatkin
 * @version 1.0
 * @date 2020/1/7 0007 15:01
 * @description 抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
 */
public abstract class State {
    public abstract void behavior(Context context);
}

2. 环境（Context）

/**
 * @author FluffyCatkin
 * @version 1.0
 * @date 2020/1/7 0007 15:01
 * @description 环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户感兴趣的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
 */
public class Context {
    private State state;
    public Context(){
        this.state = new ConcreteStateA();
    }

    public State getState() {
        return state;
    }

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

    public void handle(){
        state.behavior(this);
    }
}

3. 具体状态（Concrete State）

• 具体状态A

/**
 * @author FluffyCatkin
 * @version 1.0
 * @date 2020/1/7 0007 15:01
 * @description 具体状态（Concrete    State）角色：实现抽象状态所对应的行为。
 */
public class ConcreteStateA extends State {
    @Override
    public void behavior(Context context) {
        System.out.println("ConcreteStateA..................");
        context.setState(new ConcreteStateB());
    }
}

• 具体状态B

/**
 * @author FluffyCatkin
 * @version 1.0
 * @date 2020/1/7 0007 15:01
 * @description 具体状态（Concrete    State）角色：实现抽象状态所对应的行为。
 */
public class ConcreteStateB extends State {
    @Override
    public void behavior(Context context) {
        System.out.println("ConcreteStateB............");
        context.setState(new ConcreteStateA());
    }
}

4. 测试类

/**
 * @author FluffyCatkin
 * @version 1.0
 * @date 2020/1/7 0007 15:00
 * @description 狀態模式
 *
 * 在软件开发过程中，应用程序中的有些对象可能会根据不同的情况做出不同的行为，我们把这种对象称为有状态的对象，而把影响对象行为的一个或多个动态变化的属性称为状态。当有状态的对象与外部事件产生互动时，其内部状态会发生改变，从而使得其行为也随之发生改变。如人的情绪有高兴的时候和伤心的时候，不同的情绪有不同的行为，当然外界也会影响其情绪变化。
 *
 * 对这种有状态的对象编程，传统的解决方案是：将这些所有可能发生的情况全都考虑到，然后使用 if-else 语句来做状态判断，再进行不同情况的处理。但当对象的状态很多时，程序会变得很复杂。而且增加新的状态要添加新的 if-else 语句，这违背了“开闭原则”，不利于程序的扩展。
 *
 * 以上问题如果采用“状态模式”就能很好地得到解决。状态模式的解决思想是：当控制一个对象状态转换的条件表达式过于复杂时，把相关“判断逻辑”提取出来，放到一系列的状态类当中，这样可以把原来复杂的逻辑判断简单化。
 * 状态模式的定义与特点：
 * 状态（State）模式的定义：对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。
 *
 * 状态模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下：
 * 状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足“单一职责原则”。
 * 减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且减少对象间的相互依赖。
 * 有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。
 *
 * 状态模式的主要缺点如下:
 * 状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。
 * 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。
 * 状态模式的结构与实现：
 * 状态模式把受环境改变的对象行为包装在不同的状态对象里，其意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。现在我们来分析其基本结构和实现方法。
 * 模式的结构:
 * 状态模式包含以下主要角色。环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户感兴趣的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
 * 抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
 * 具体状态（Concrete    State）角色：实现抽象状态所对应的行为。
 * 状态模式的应用场景:
 * 通常在以下情况下可以考虑使用状态模式。当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式。
 * 一个操作中含有庞大的分支结构，并且这些分支决定于对象的状态时。
 */
public class Main {
    @Test
    public void stateMode(){
        Context context = new Context();
        context.handle();
        context.handle();
        context.handle();
        context.handle();
    }

}

运行结果：

ConcreteStateA..................
ConcreteStateB............
ConcreteStateA..................
ConcreteStateB............



Process finished with exit code 0c

三、应用场景

  通常在以下情况下可以考虑使用状态模式:

• 当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式。
• 一个操作中含有庞大的分支结构，并且这些分支决定于对象的状态时。

四、优缺点分析

  状态模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下：

• 结构清晰，状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足“单一职责原则”。
• 将状态转换显示化，减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且减少对象间的相互依赖。
• 状态类职责明确，有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。

  状态模式的主要缺点如下：

• 状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。
• 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。
• 状态模式对开闭原则的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需要修改对应类的源码。

代码地址：https://gitee.com/fluffycatkin/JavaDesignModel.git

原文出处：http://c.biancheng.net/view/1388.html