设计模式之状态模式（三分钟学会一个设计模式）

状态模式（State Pattern）的定义是这样的：类的行为是基于它的状态改变的。
注意这里的状态不是狭义的指对象维护了一个“状态”字段，我们传入了不同的枚举值，对象整体的表现行为（对外方法）就改变了。
而是指内部的（任意）字段如果发生了变化，那么它的状态就变了，那么它对外的表现形式就变了。
状态模式是面向对象的23种设计模式中的一种，属于行为模式的范围。
通常我们在解决不同状态下，对外方法的不同表现时，可以定义若干的枚举，然后写一大堆if、 elseif、 switch等选择命令来区分不同的状态，然后走不同的业务分支。
而状态模式是支持将这些分支业务抽离出一个独立类（状态类），我们通过传入不同的状态类，就可以动态的执行不同的业务方法。
整体的结构大概是这样的：

业务类维护了一个内部状态对象，这个状态对象支持由外部传入，切换为不同的状态对象。
而这些状态对象都统一实现了具体的方法，业务类内部在执行业务方法时，会调用这些状态对象中实现的方法。(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )这样在切换状态时，业务方法就会调用不同的状态对象的方法了。从面向对象的角度，实现了状态变化，类行为的同步变化。
来看一个具体的代码示例：

类图如下

 

 

枚举类

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

public enum TextStatusEnum {
    ONLY_READ,
    READ_WRITE,
    UNAVAILABLE;

}

状态定义接口

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

/**
 * @discription
 */
public interface TextState {
     TextStatusEnum getStatus();

     void write(String content);

     void clear();

     String read();

     void setContent(StringBuilder sb);
}

只读状态

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Slf4j
@Data
public class OnlyReadState implements TextState {
    private static final TextStatusEnum textStatus = TextStatusEnum.ONLY_READ;

    private StringBuilder sb;

    @Override
    public TextStatusEnum getStatus() {
        return textStatus;
    }

    public void write(String content) {
        log.error("sorry, you can not write");
    }

    public void clear() {
        log.error("sorry, you can not clear");
    }

    public String read() {
        return sb.toString();
    }

    @Override
    public void setContent(StringBuilder sb) {
        this.sb = sb;
    }
}

读写状态

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Data
@Slf4j
public class ReadWriteState implements TextState {
    private static final TextStatusEnum textStatus = TextStatusEnum.ONLY_READ;

    private StringBuilder sb = new StringBuilder();

    @Override
    public TextStatusEnum getStatus() {
        return textStatus;
    }

    public void write(String content) {
        sb.append(content);
    }

    public void clear() {
        sb.setLength(0);
    }

    public String read() {
        return sb.toString();
    }

    @Override
    public void setContent(StringBuilder sb) {
        this.sb = sb;
    }
}

本文编辑器（业务类/上下文）

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Slf4j
public class TextEditor {

    private StringBuilder sb = new StringBuilder();

    private TextState textState;

    public void setState(TextState textState) {
        textState.setContent(sb);
        this.textState = textState;
    }

    public void write(String content) {
        if (textState == null) {
            log.error("no state exist");
            return;
        }
        textState.write(content);
    }

    public void clear() {
        if (textState == null) {
            log.error("no state exist");
            return;
        }
        textState.clear();
    }

    public String read() {
        if (textState == null) {
            log.error("no state exist");
            return "no state";
        }
        return textState.read();
    }

}

主类

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Slf4j
public class PatternMain {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        String text;

        //可读写状态
        TextState rw = new ReadWriteState();
        editor.setState(rw);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            editor.write("write" + i);
            text = editor.read();
            log.warn("read :" + text);
        }
        editor.clear();
        text = editor.read();
        log.warn("after clear, we read :" + text);
        editor.write("last write");

        log.warn("-----------------------now, we exchange state to only read-----------------------" );
        //只读状态
        TextState or = new OnlyReadState();
        editor.setState(or);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            editor.write("write" + i);
            text = editor.read();
            log.warn("read :" + text);
        }
        editor.clear();
        text = editor.read();
        log.warn("after clear, we read :" + text);
    }
}

输出效果如下：

10:02:52.356 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :write0
10:02:52.368 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :write0write1
10:02:52.369 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :write0write1write2
10:02:52.371 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - after clear, we read :(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
10:02:52.372 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - -----------------------now, we exchange state to only read-----------------------
10:02:52.376 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not write
10:02:52.378 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :last write
10:02:52.378 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not write
10:02:52.378 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :last write
10:02:52.379 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not write
10:02:52.379 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :last write
10:02:52.379 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not clear
10:02:52.380 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - after clear, we read :last write

Process finished with exit code 0

我们可以看到在最初设置读写状态后，可以做读、写、清除等操作

在设置读状态后则只能读了。

这样回头来看，其实我们就是将不同if Switch的选择分支，连同选择的状态，一同封装到不同的状态类中，我们需要新增一种分支逻辑，不再需要修改选择分支，而是只需要新增一个状态类即可。
那是否状态模式可以替代传统的if 选择分支，答案是不能，本质上还是一个度的原因，面相对象如果过度设计，会导致类的数量无限膨胀，难以维护，试想如果存在多个状态字段（status、type等），则实体对象的状态是由多个状态字段组合而成的，每增加一个新的状态字段，都会导致状态的数量快速增加，这显然不是我们想看到的。