目录

​​十八、状态模式​​

​​1、概述​​

​​2、应用场景​​

​​3、优缺点​​

​​优点​​

​​缺点​​

​​4、主要角色​​

​​5、代码实现​​

​​测试类​​

​​运行结果​​

​​6、一个不错的案例​​

​​代码实现​​

​​运行结果​​

十八、状态模式

1、概述

在软件开发过程中，应用程序中的部分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，其内部状态就会发生改变，从而使其行为也发生改变。如人都有高兴和伤心的时候，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 或 switch-case 语句来做状态判断，再进行不同情况的处理。但是显然这种做法对复杂的状态判断存在天然弊端，条件判断语句会过于臃肿，可读性差，且不具备扩展性，维护难度也大。且增加新的状态时要添加新的 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，用各个不同的类进行表示，系统处于哪种情况，直接使用相应的状态类对象进行处理，这样能把原来复杂的逻辑判断简单化，消除了 if-else、switch-case 等冗余语句，代码更有层次性，并且具备良好的扩展力。

状态（State）模式：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。

 

2、应用场景

  • 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；

 

3、优缺点

优点

  • 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；

 

缺点

  • 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；

 

4、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；

 

5、代码实现

测试类

调用同一方法返回的结果却不一样，方法内部修改了状态，状态不同内部调用的方法不同

package com.zibo.design.nineteen;

public class StatePatternClient {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(); // 创建环境
        context.handle(); // 处理请求
        context.handle();
        context.handle();
        context.handle();
    }
}

// 环境类
class Context {
    private State state;

    // 定义环境类的初始状态
    public Context() {
        this.state = new ConcreteStateA();
    }

    // 设置新状态
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    // 读取状态
    public State getState() {
        return (state);
    }

    // 对请求做处理
    public void handle() {
        state.handle(this);
    }
}

// 抽象状态类
abstract class State {
    public abstract void handle(Context context);
}

// 具体状态A类
class ConcreteStateA extends State {
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("当前状态是 A.");
        // 切换当前状态为B
        context.setState(new ConcreteStateB());
    }
}

// 具体状态B类
class ConcreteStateB extends State {
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("当前状态是 B.");
        // 切换当前状态为A
        context.setState(new ConcreteStateA());
    }
}

 

运行结果

当前状态是 A.
当前状态是 B.
当前状态是 A.
当前状态是 B.

 

6、一个不错的案例

代码实现

package com.zibo.design.nineteen;

public class ScoreStateTest {
    public static void main(String[] args) {
        ScoreContext account = new ScoreContext();
        System.out.println("学生成绩状态测试：");
        account.add(30);
        account.add(40);
        account.add(25);
        account.add(-15);
        account.add(-25);
    }
}

// 环境类
class ScoreContext {
    private AbstractState state;

    ScoreContext() {
        // 默认指定为LowState，那是以为分数是从0开始的，初始化一个0分
        state = new LowState(this);
    }

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

    public AbstractState getState() {
        return state;
    }

    public void add(int score) {
        state.addScore(score);
    }
}

// 抽象状态类
abstract class AbstractState {
    protected ScoreContext hj; // 环境
    protected String stateName; // 状态名
    protected int score; // 分数

    public abstract void checkState(); // 检查当前状态并切换

    public void addScore(int x) {
        score += x;
        System.out.print("加上：" + x + "分，\t当前分数：" + score);
        checkState();
        System.out.println("分，\t当前状态：" + hj.getState().stateName);
    }
}

// 具体状态类：不及格
class LowState extends AbstractState {
    public LowState(ScoreContext h) {
        hj = h;
        stateName = "不及格";
        score = 0;
    }

    public LowState(AbstractState state) {
        hj = state.hj;
        stateName = "不及格";
        score = state.score;
    }

    public void checkState() {
        if (score >= 90) {
            hj.setState(new HighState(this));
        } else if (score >= 60) {
            hj.setState(new MiddleState(this));
        }
    }
}

// 具体状态类：中等
class MiddleState extends AbstractState {
    public MiddleState(AbstractState state) {
        hj = state.hj;
        stateName = "中等";
        score = state.score;
    }

    public void checkState() {
        if (score < 60) {
            hj.setState(new LowState(this));
        } else if (score >= 90) {
            hj.setState(new HighState(this));
        }
    }
}

// 具体状态类：优秀
class HighState extends AbstractState {
    public HighState(AbstractState state) {
        hj = state.hj;
        stateName = "优秀";
        score = state.score;
    }

    public void checkState() {
        if (score < 60) {
            hj.setState(new LowState(this));
        } else if (score < 90) {
            hj.setState(new MiddleState(this));
        }
    }
}

 

运行结果

学生成绩状态测试：
加上：30分，   当前分数：30分， 当前状态：不及格
加上：40分，   当前分数：70分， 当前状态：中等
加上：25分，   当前分数：95分， 当前状态：优秀
加上：-15分，  当前分数：80分， 当前状态：中等
加上：-25分，  当前分数：55分， 当前状态：不及格