设计模式之状态模式---State Pattern

模式的定义

状态模式定义如下：

Allow an object to alter its behavior when its internal state changes. The object will appear to change its class.

当一个对象内在状态改变时允许其改变行为，这个对象看起来像改变了其类

模式的使用场景

• 行为随状态改变而改变的场景

这就是状态模式的根本出发点，例如权限设计，人员的状态不同即使执行相同的行为结果也会不同，在这种情况下需要考虑使用状态模式

• 条件，分支判断语句的替代者

在程序中大量使用switch语句或者if判断语句会导致程序结构不清晰，逻辑混乱，使用状态模式可以很好的避免这一问题，它通过扩展子类来实现对条件的判断处理。

UML类图

角色介绍

• State—-抽象状态角色

接口或抽象类，负责对象状态定义，并且封装环境角色以实现状态切换。

• ConcreteState—-具体状态角色

每一个具体状态必须完成二个职责：本状态的行为以及趋向状态处理，也就是本状态下要做的事，以及本状态如何过渡到其它状态。

Context—-环境角色
定义客户端需要的接口，并且负责具体的状态切换。

状态模式相对来说比较复杂，它提供了一种对物质运动的另一个观察视角，通过对状态变更促进行为的变化，就类似水的状态变更一样，一碗水的初始状态是液态，通过加热转变为气态，状态的变化同时也引起了体积的扩大，然后就产生了新的行为。

模式的通用源码

State—抽象状态角色
抽象State中声明一个环境角色，提供各个状态类自行访问，并且提供所有状态的抽象行为，由各个实现类实现。

public abstract class State {
    //定义一个环境角色，提供子类访问
    protected Context context;
    //设置环境角色
    public void setContext(Context context){
        this.context = context;
    }
    //行为1
    public abstract void handle1();
    //行为2
    public abstract void handle2();

}

ConcreteState1 —具体状态1，handle1处理本状态的行为，handle2处理状态过渡

public class ConcreteState1 extends State{

    @Override
    public void handle1() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("ConcreteState1---handle1");
    }

    @Override
    public void handle2() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("ConcreteState1---handle2");
        super.context.setCurrentState(Context.STATE2);
        super.context.handle2();
    }

}

ConcreteState2 —具体状态2，handle2处理本状态的行为，handle1处理状态过渡

public class ConcreteState2 extends State{

    @Override
    public void handle1() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("ConcreteState2---handle1");
        super.context.setCurrentState(Context.STATE1);
        super.context.handle1();
    }

    @Override
    public void handle2() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("ConcreteState2---handle2");
    }

}

具体状态有二个职责，处理本状态必须完成的行为，决定是否可以过滤到其它状态。

Context —-环境角色

public class Context {
    //定义状态
    public final static State STATE1 = new ConcreteState1();
    public final static State STATE2 = new ConcreteState2();
    //当前状态
    private State currentState;
    //获得当前状态
    public State getState(){
        return this.currentState;
    }
    //设置当前状态
    public void setCurrentState(State state){
        this.currentState = state;
        //切换状态
        this.currentState.setContext(this);
    }
    //行为委托
    public void handle1(){
        this.currentState.handle1();
    }
    //行为委托
    public void handle2(){
        this.currentState.handle2();
    }

}

环境角色有二个不成文的约束：

1. 把状态对象声明为静态常量，有几个状态对象就声明几个静态常量
2. 环境角色具有状态抽象角色定义的所有行为，具体执行使用委托的方式

Client —客户调用端：

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Context context = new Context();
        context.setCurrentState(new ConcreteState1());

        System.out.println("Client---context.handle1()");
        context.handle1();

        System.out.println("Client---context.handle2()");
        context.handle2();
    }
}

程序输出：

Client---context.handle1()
ConcreteState1---handle1

Client---context.handle2()
ConcreteState1---handle2
ConcreteState2---handle2

优点

• 结构清晰

避免了过多的switch case 或者 if else语句的使用，避免了程序的复杂性，提高系统的可维护性

• 遵循设计原则

很好的体现了开闭原则和单一职责原则，每个状态都是一个子类，你要增加状态就要增加子类，你要修改状态，你只修改一个子类就可以了。

• 封装性好

状态变换放置到类的内部来实现，外部的调用不用知道类内部如何实现状态和行为的变换。

缺点

子类太多，就是类膨胀。如果一个事物有很多个状态，那么我们使用状态模式就会有太多的子类，不好管理。这个问题需要大家在项目中自己衡量。当然，解决此问题也有许多方法，比如在数据库中建立一个状态表，然后根据状态执行相应的操作。

注意事项

状态模式适用于当对象在它的状态发生改变时，它的行为也随着发生比较大的改变，也就是说行为受状态约束的情况下可以使用状态模式，而且使用时对象的状态最好不要超过5个。

Android源码中的模式实现

UML类图

具体实现代码

参考资料

(1).设计模式之禅—第26章 状态模式
(2)状态模式
https://github.com/simple-android-framework/android_design_patterns_analysis/tree/master/state