12.状态模式

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状态模式

介绍

状态模式它允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为，使对象看起来似乎修改了其类。状态模式的主要目的是将对象的状态封装成不同的类，并将对象的行为委托给当前状态。

组成

1. Context（环境）： 维护一个对具体状态的引用，维护一个状态对象，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象。
2. State（状态）： 定义一个接口或抽象类，封装了与Context的一个特定状态相关的行为。
3. ConcreteState（具体状态）： 实现了State接口，每个具体状态类都提供了在状态改变时处理的具体行为。

结构图

场景

假设我们有一个订单处理系统，订单在不同的状态下可以执行不同的操作，比如创建、支付、发货、完成等

版本1.0

// 不使用状态模式的订单类
class OrderWithoutState {
    private String state;

    public OrderWithoutState() {
        // 初始状态为创建状态
        state = "Created";
    }

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

    public void processOrder() {
        if ("Created".equals(state)) {
            System.out.println("Order created, waiting for payment");
            // 可以执行创建订单后的其他逻辑
        } else if ("Paid".equals(state)) {
            System.out.println("Payment received, preparing for shipment");
            // 可以执行支付后的其他逻辑
        } else if ("Shipped".equals(state)) {
            System.out.println("Order shipped, waiting for confirmation");
            // 可以执行发货后的其他逻辑
        } else if ("Completed".equals(state)) {
            System.out.println("Order completed, thank you for your purchase");
            // 可以执行订单完成后的其他逻辑
        }
    }
}

// 客户端
public class WithoutStatePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        OrderWithoutState order = new OrderWithoutState();

        // 创建订单
        order.processOrder();

        // 支付订单
        order.setState("Paid");
        order.processOrder();

        // 发货
        order.setState("Shipped");
        order.processOrder();

        // 完成订单
        order.setState("Completed");
        order.processOrder();
    }
}

问题

上面的实现中，订单类包含一个表示状态的字符串属性，通过条件语句判断当前订单状态，并执行相应的逻辑。这种实现方式会导致代码中出现大量的条件判断，难以维护，并且不符合开闭原则，当需要添加新的订单状态时，需要修改原有的代码。

使用状态模式版本

// 状态接口
interface OrderState {
    void processOrder(OrderContext context);
}

// 具体状态1：创建状态
class CreatedState implements OrderState {
    @Override
    public void processOrder(OrderContext context) {
        System.out.println("Order created, waiting for payment");
        // 可以执行创建订单后的其他逻辑
    }
}

// 具体状态2：支付状态
class PaidState implements OrderState {
    @Override
    public void processOrder(OrderContext context) {
        System.out.println("Payment received, preparing for shipment");
        // 可以执行支付后的其他逻辑
    }
}

// 具体状态3：发货状态
class ShippedState implements OrderState {
    @Override
    public void processOrder(OrderContext context) {
        System.out.println("Order shipped, waiting for confirmation");
        // 可以执行发货后的其他逻辑
    }
}

// 具体状态4：完成状态
class CompletedState implements OrderState {
    @Override
    public void processOrder(OrderContext context) {
        System.out.println("Order completed, thank you for your purchase");
        // 可以执行订单完成后的其他逻辑
    }
}

// 环境类：订单上下文
class OrderContext {
    private OrderState currentState;

    public OrderContext() {
        // 初始状态为创建状态
        currentState = new CreatedState();
    }

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

    public void processOrder() {
        currentState.processOrder(this);
    }
}

// 客户端
public class StatePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        OrderContext order = new OrderContext();

        // 创建订单
        order.processOrder();

        // 支付订单
        order.setState(new PaidState());
        order.processOrder();

        // 发货
        order.setState(new ShippedState());
        order.processOrder();

        // 完成订单
        order.setState(new CompletedState());
        order.processOrder();
    }
}

在这个版本的实现中，我们定义了订单的不同状态，并使用状态模式来处理订单状态的变化。每个具体状态类都实现了 OrderState 接口，提供了处理订单的具体逻辑。OrderContext 类是环境类，维护了当前订单的状态，并通过委托给当前状态对象来执行相应的操作。

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总结

优点

1. 封装性好： 将每个状态封装到一个类中，使得每个状态的实现对其他状态都是独立的，更容易添加新的状态。

2. 可扩展性好： 容易添加新的状态类，符合开闭原则。

3. 避免了使用大量的条件语句： 状态模式将不同状态的逻辑分离，避免了使用大量的条件语句来判断当前状态。