设计模式~状态模式

状态模式（State Pattern）,又称状态对象模式（Pattern of Objects for States）,状态模式是对象的行为模式。

状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为。

状态模式的结构

状态模式把所研究对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都属于一个抽象状态类的子类。

状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。

 模式所涉及的角色有：

• 抽象状态角色（State）:定义一个接口，用以封装环境对象（Context）的一个特定的状态所对应的行为。
• 具体状态角色（ConcreteState）: 每一个具体状态类都实现了环境（Context）的一个状态所对应的行为。
• 环境角色（Context）: 定义客户端所感兴趣的接口，并保留一个具体状态类的实例。这个具体状态类的实例给出此环境对象的现有状态。

代码清单

环境类Context

public class Context {

    private State state;
    public void sampleOperation(){
        state.sampleOperation();
    }
    public void setState(State state){
        this.state = state;
    }
}

可以看出，环境类持有一个State对象，并把所有的行为委派给此对象。

抽象状态State接口

public interface State {

    void sampleOperation();
}

这个接口规范了所有实现此接口的子类，要求他们都实现方法sampleOperation()

具体状态类ConcreteState

public class ConcreteState implements State {

    @Override
    public void sampleOperation() {
        
    }
}

 状态模式的效果

　　1.状态模式需要对每一个系统可能取得的状态创立一个状态类的子类。当系统的状态变化时，系统便改变所选的子类。

　　2. 由于每一个状态都被包装到了类里面，就可以不必采用过程性的处理方式，使用长篇累牍的条件转移语句。

　　3. 使用状态模式使系统状态的变化变的很明显。由于不用一些属性（内部变量）来指明系统所处的状态，因此，就不用担心修改这些属性不当而造成的错误。

　　4. 可以在系统的不同部分使用相同的一些状态类的对象。这种共享对象的办法是与享元模式相符合的。事实上，此时这些状态对象基本上是只有行为而没有内部状态的享元模式。

　　5. 状态模式的缺点是会造成大量小的状态类；优点是使程序免于大量的条件转移语句，使程序实际上更易于维护。

　　6. 系统所选的状态子类均是从一个抽象状态类或接口继承而来，Java语言的特性使得在Java语言中使用状态模式较为安全。多态性原则是状态模式的核心。

在什么情况下使用状态模式

　　1. 一个对象的行为依赖于它所处的状态，对象的行为必须随着其状态的改变而改变。

　　2. 对象在某个方法里依赖于一重或多重的条件转移语句，其中有大量的代码。状态模式把条件转移语句的每一个分支都包装到一个单独的类里。这使得这些条件转移分支能够以类的方式独立的存在和演化。维护这些独立的类也就不再影响到系统的其他部分。

一个状态模式应用的例子：TCP

这是一个状态模式的经典例子。

考虑由TcpConnection代表一个TCP/IP网络的连接。

一个TcpConnection对象可以取几个可能的状态之一：Establised(已建立连接)、Listening（聆听）和Closed(关闭）。

当TcpConnection对象接到其他对象的请求时，会根据其状态不同而给出不同的回应。

比如说，TcpConnection回应客户端的开启请求取决于TcpConnection的状态是Establised还是Closed。

状态模式描述了TcpConnection在它的状态下是怎样行动的。

 

 　　在此系统中，使用状态模式的关键是引进了一个抽象类或接口TcpState来代表网络的连接状态。

抽象类或接口TcpState限定了所有的表示不同行为的状态，它的子类实现了由状态决定的行为。

比如，TcpEstablished和TcpClosed类分别实现了对应于Established和Closed状态的行为。

　　TcpConnection类持有一个状态对象，即TcpState的一个子类对象的实例，来表征TCP连接的现在状态。

TcpConnection类把所有与状态有关的请求都委派给它的状态对象。

TcpConnection使用它的子类实例来执行特定的连接状态所对应的操作。

　　当连接的状态改变时，TcpConnection对象就改变它所用的状态对象。例如，当网络连接从已建立改为关闭时，

TcpConnection对象会把它的状态对象从TcpEstablished的实例改为TcpClosed的实例。

　　从上图可以看出，系统有如下角色：

• 环境角色：由TcpConnection扮演。此类定义了客户端感兴趣的接口，并持有一个具体状态类的实例，以定义它当前所处的状态。
• 状态角色：由TcpState扮演。此类定义了把依赖于一个特定的状态所对应的行为包装起来所需要的接口。
• 具体状态角色：由TcpEstablished、TcpListen、TcpClosed等扮演。它们中的每一个都实现了环境类状态所对应的行为。

代码清单

 

 

 

 

 

 TcpListen和TcpClose类与此类很相像，故省略。

本例只是TCP协议的一个示例性的实现。