状态模式是一种行为设计模式。适用于当对象的内在状态改变它自身的行为时。

如果想基于对象的状态来改变自身的行为,通常利用对象的状态变量及if-else条件子句来扮演针对对象的不同行为。状态模式Context(环境)State(状态)分离的方式既保证状态与行为的联动变化,又使得这种变化是条理明晰且松耦合的。


Context是包含了状态引用的类,此引用指向一个状态的具体实现。并且帮助把对状态的请求委托给此状态的对象进行处理。看一个具体的例子。

假如想实现电视遥控器,使用简单按键来表现动作。如果状态是ON,电视将被打开,如果状态是OFF,电视将被关闭。

类图

Java灵活状态机 java 状态模式_System



利用if-else条件子句来实现。


01
package com.journaldev.design.state;
02
 
03
public class TVRemoteBasic {
04
 
05
 private String state="";
06
 
07
 public void setState(String state){
08
 this.state=state;
09
 }
10
 
11
 public void doAction(){
12
 if(state.equalsIgnoreCase("ON")){
13
 System.out.println("TV is turned ON");
14
 }else if(state.equalsIgnoreCase("OFF")){
15
 System.out.println("TV is turned OFF");
16
 }
17
 }
18
 
19
 public static void main(String args[]){
20
 TVRemoteBasic remote = new TVRemoteBasic();
21
 
22
 remote.setState("ON");
23
 remote.doAction();
24
 
25
 remote.setState("OFF");
26
 remote.doAction();
27
 }
28
 
29
}


注意:客户端代码需要知道每一个不同的值所代表的遥控器的不同状态。如果这样,假如大量的状态被增加,那么对于被紧紧捆绑在一起的状态实现以及相应的客户端代码,它们的维护及扩展就变得非常困难。

现在使用状态模式实现上述电视控制器。


抽象State接口

首先创建一个状态接口来定义一个方法,此方法需要被不同的具体状态类以及环境类实现。

1
package com.journaldev.design.state;
2
 
3
public interface State {
4
 
5
 public void doAction();
6
}

具体State实现

自此例子中,包含两个状态:一个是打开电视的状态,一个关闭电视的状态。因此,需要创建两个具体状态类代表这两个行为。

01
package com.journaldev.design.state;
02
 
03
public class TVStartState implements State {
04
 
05
 @Override
06
 public void doAction() {
07
 System.out.println("TV is turned ON");
08
 }
09
 
10
}
01
package com.journaldev.design.state;
02
 
03
public class TVStopState implements State {
04
 
05
 @Override
06
 public void doAction() {
07
 System.out.println("TV is turned OFF");
08
 }
09
 
10
}


现在我们开始实现Context对象,能改基于内在对象来改变自身的行为。


Context类实现

01
package com.journaldev.design.state;
02
 
03
public class TVContext implements State {
04
 
05
 private State tvState;
06
 
07
 public void setState(State state) {
08
 this.tvState=state;
09
 }
10
 
11
 public State getState() {
12
 return this.tvState;
13
 }
14
 
15
 @Override
16
 public void doAction() {
17
 this.tvState.doAction();
18
 }
19
 
20
}


注意,Context类实现了状态以及保持了对此状态的引用。它能够把对此状态的请求委托到某一具体状态实现中。


测试程序

完成一个简单地程序对使用状态模式的电视遥控器的测试。


01
package com.journaldev.design.state;
02
 
03
public class TVRemote {
04
 
05
 public static void main(String[] args) {
06
 TVContext context = new TVContext();
07
 State tvStartState = new TVStartState();
08
 State tvStopState = new TVStopState();
09
 
10
 context.setState(tvStartState);
11
 context.doAction();
12
 
13
 context.setState(tvStopState);
14
 context.doAction();
15
 
16
 }
17
 
18
}


上述程序的输出与没用使用任何设计模式的电视控制器的实现类似。

使用状态设计模式的优势就是实现多态性的过程是清晰可见的。状态的改变中产生的错误也较少,另外增加更多的状态以及行为变得容易且更具鲁棒性。此外状态模式也帮助避免if-else子句或者switch-case条件判定逻辑。

状态模式类似于策略模式,请看Java中的策略模式。这就是全部的状态设计模式,希望你喜欢上它了。