一、 状态模式概述
1.1 什么是状态模式
状态模式是在不同状态下,执行相同的方法,具有不同的实现方式。而每个不同的状态会被封装为一个类,这个类实现了不同状态间共同的方法,只是方法的实现方式各不相同。同时所有状态会被保存在一个状态机器中,状态机器在执行某个操作时,会调用状态的方法来执行操作,具体操作是如何状态机器是不会知道的。因此机器可以直接根据状态执行动作,当状态切换时,动作的执行内容也会跟着状态切换,因为状态的执行内容和状态是绑定在一起的。
1.2 状态模式UML图示
Context相当于一个执行动作的机器,这个机器包含了外部可对机器进行操作的方法,而方法的具体实现机器没有定义,而是调用了State的某个具体实现类的对应方法去执行操作,这样就合理实现了改变状态的同时,改变了其具体动作;
二、 模拟饮料自动售货机——状态机
2.1 引入
接下来会模拟一个状态机,这个状态机是一个饮料自动售货机。自动售货机的状态是多种的,有时候处于等待选择饮料、等待付款、金额错误、饮料售空等情况。假设在等待送出饮料的状态下,你选择退出现金,那么这个操作肯定是被拒绝的。而当在“已投金币”的状态下,你选择退出现金,那么机器的操作就是退出现金,这就是状态不同时,执行相应操作,会做出不同的反应。
2.2 自动售货机的状态图
我们假设这个机器只认十元的金币,不等于十元金币的都会被机器退出。
2.3 代码实现
- 状态基类
接口中的内容是机器可以执行的操作,或者说是机器进行状态转换时的操作;
public abstract class BaseState {
protected DrinkMachine mMachine;
public void setMachine(DrinkMachine drinkMachine){
mMachine = drinkMachine;
}
//选择饮料
public abstract void selectDrinks();
//投币
public abstract void pay(int money);
//按下确定送出饮料按钮
public abstract void orderDrinks();
//按下退钱按钮
public abstract void pressReturnMoney();
//取消选中饮料
public abstract void unCheckDrinks();
//送出饮料
public abstract void sendDrink();
}
- 具体实现类——未选中饮料的初始状态
public class UnCheckState extends BaseState{
@Override
public void selectDrinks() {
System.out.println("选中饮料了");
mMachine.setState(DrinkMachine.CHECK_STATE);
}
@Override
public void pay(int money) {
System.out.println("还未选中饮料,不能支付");
}
@Override
public void orderDrinks() {
System.out.println("请先选择饮料");
}
@Override
public void pressReturnMoney() {
System.out.println("请先选择饮料");
}
@Override
public void unCheckDrinks() {
System.out.println("请先选择饮料");
}
@Override
public void sendDrink() {
System.out.println("请先选择饮料");
}
}
- 具体实现类——选好饮料的状态
public class CheckDrinkState extends BaseState{
@Override
public void selectDrinks() {
System.out.println("你已经选好了饮料");
}
@Override
public void pay(int money) {
//假定本机器只接受十元
if (money==10) {
System.out.println("现金足够,请稍等...");
mMachine.setState(DrinkMachine.ENOUGH_MONEY_STATE);
} else {
System.out.println("现金不足或者太多,即将退出现金");
mMachine.setState(DrinkMachine.ERROR_MONEY_STATE);
//退出现金,由机器内部调用
mMachine.getState().pressReturnMoney();
}
}
@Override
public void orderDrinks() {
System.out.println("请先投币,才可以取饮料");
}
@Override
public void pressReturnMoney() {
System.out.println("您还未投币,无法退出现金");
}
@Override
public void unCheckDrinks() {
System.out.println("已取消选中的饮料,请重新选择饮料");
mMachine.setState(DrinkMachine.UNCHECK_STATE);
}
@Override
public void sendDrink() {
System.out.println("还无法送出饮料,因为您还未投币");
}
}
- 具体实现类——投币且金额正确的状态
public class EnoughMoneyState extends BaseState{
@Override
public void selectDrinks() {
System.out.println("您已选择了饮料");
}
@Override
public void pay(int money) {
System.out.println("您已投入金币,不需要再次投入");
}
@Override
public void orderDrinks() {
System.out.println("正在下单中,请稍等,需要查询是否有剩余饮料...");
mMachine.setState(DrinkMachine.WAIT_DRINK_STATE);
//机器内部调用送出饮料,此时还未知是否有剩余饮料
mMachine.getState().sendDrink();
}
@Override
public void pressReturnMoney() {
System.out.println("已退出金币");
mMachine.setState(DrinkMachine.CHECK_STATE);
}
@Override
public void unCheckDrinks() {
System.out.println("您已投入金币,无法重选饮料");
}
@Override
public void sendDrink() {
System.out.println("还未下单,还未知是否有剩余饮料");
}
}
- 具体实现类——投币但金额不正确的状态
public class ErrorMoneyState extends BaseState{
@Override
public void selectDrinks() {
System.out.println("金额错误,无法下单");
}
@Override
public void pay(int money) {
System.out.println("您已投入金币");
}
@Override
public void orderDrinks() {
System.out.println("金额错误,无法下单");
}
@Override
public void pressReturnMoney() {
System.out.println("退出现金");
mMachine.setState(DrinkMachine.CHECK_STATE);
}
@Override
public void unCheckDrinks() {
System.out.println("您已投入金币,请先退出金币再重新选择饮料");
}
@Override
public void sendDrink() {
System.out.println("金额错误,无法取出饮料");
}
}
- 具体实现类——等待售出饮料的状态
public class WaitDrinkState extends BaseState{
@Override
public void selectDrinks() {
System.out.println("正在等待送出饮料,无法重选饮料");
}
@Override
public void pay(int money) {
System.out.println("您已支付");
}
@Override
public void orderDrinks() {
System.out.println("您已下单");
}
@Override
public void pressReturnMoney() {
System.out.println("正在查询是否有剩余饮料,无法退出金币");
}
@Override
public void unCheckDrinks() {
System.out.println("正在查询是否有剩余饮料,重新选择饮料");
}
@Override
public void sendDrink() {
if (mMachine.getCount()<=0) {
System.out.println("饮料售罄");
mMachine.setState(DrinkMachine.EMPTY_STATE);
} else {
System.out.println("送出饮料,扣除十元");
mMachine.setState(DrinkMachine.UNCHECK_STATE);
}
}
}
- 具体实现类——饮料售罄状态
public class EmptyState extends BaseState{
@Override
public void selectDrinks() {
System.out.println("请先退出金币,再重新选择饮料");
}
@Override
public void pay(int money) {
System.out.println("您已投入金币");
}
@Override
public void orderDrinks() {
System.out.println("您已下单");
}
@Override
public void pressReturnMoney() {
System.out.println("退出金币,请重新选择饮料");
mMachine.setState(DrinkMachine.UNCHECK_STATE);
}
@Override
public void unCheckDrinks() {
System.out.println("您还未退出金币,无法取消选中的饮料");
}
@Override
public void sendDrink() {
System.out.println("饮料售空,请先退出金币");
}
}
- 自动售货机——状态机
public class DrinkMachine {
//剩余饮料数量
private int mCount;
public static final BaseState UNCHECK_STATE = new UnCheckState();
public static final BaseState CHECK_STATE = new CheckDrinkState();
public static final BaseState EMPTY_STATE = new EmptyState();
public static final BaseState ENOUGH_MONEY_STATE = new EnoughMoneyState();
public static final BaseState WAIT_DRINK_STATE = new WaitDrinkState();
public static final BaseState ERROR_MONEY_STATE = new ErrorMoneyState();
private static BaseState sCurrentState = UNCHECK_STATE;
public DrinkMachine(){
mCount = 4;
UNCHECK_STATE.setMachine(this);
CHECK_STATE.setMachine(this);
EMPTY_STATE.setMachine(this);
ENOUGH_MONEY_STATE.setMachine(this);
WAIT_DRINK_STATE.setMachine(this);
ERROR_MONEY_STATE.setMachine(this);
}
public int getCount(){
return mCount;
}
public void setCount(int value) {
mCount = value;
}
public BaseState getState(){
return sCurrentState;
}
public void setState(BaseState state){
sCurrentState = state;
}
public void selectDrinks(){
sCurrentState.selectDrinks();
}
public void unCheckDrinks(){
sCurrentState.unCheckDrinks();
}
public void pay(int money){
sCurrentState.pay(money);
}
public void pressReturnMoney(){
sCurrentState.pressReturnMoney();
}
public void orderDrink(){
sCurrentState.orderDrinks();
}
}
- 机器使用
public class Demo {
public static void main(String[] args){
DrinkMachine machine = new DrinkMachine();
machine.setCount(4);
machine.selectDrinks();
machine.pay(30);
machine.orderDrink();
}
}
- 运行结果
选中饮料了
现金不足或者太多,即将退出现金
退出现金
请先投币,才可以取饮料
文章参考自:
Head First设计模式