设计模式（二十）状态模式

1、定义

　　当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。主要解决的是当控制一个对象转换的条件表达式过于复杂时的状态，即把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类当中。

 

2、UML类图

                                                           

 

　　其中，Context类与环境角色，用于维护一个ConcreteState子类的实例，这个实例定义当前的状态；State为抽象状态角色，定义一个接口以封装与Context的一个特定接口状态相关的行为；ConcreteState是具体状态角色，每个子类实现一个与Context的一个状态相关的行为。

（1）Context类

　　环境角色具有两个职责，即处理本状态必须完成的任务，即处理本状态必须完成的任务，及决定是否可以过渡到其他状态。对于环境角色，有几个不成文的约束：

• 即把状态对象声明为静态常量，有几个状态对象就声明几个状态常量；
• 环境角色具有状态抽象角色定义的所有行为，具体执行使用委托方式。

/**
 * @author it-小林
 * @desc   环境角色
 * @date 2021年09月26日 18:20
 */
public class Context {

    //定义状态
    public final static State STATE1 = new ConcreteState1();
    public final static State STATE2 = new ConcreteState2();

    //当前状态
    private State currentState;

    //获得当前状态
    public State getCurrentState() {
        return currentState;
    }

    public void setCurrentState(State currentState) {
        this.currentState = currentState;
        this.currentState.setContext(this);
    }

    public void handle1() {
        this.currentState.handle1();
    }

    public void handle2() {
        this.currentState.handle2();
    }
}

 

(2)State抽象状态类

　　抽象环境中声明一个环境角色，提供各个状态类自行访问，并且提供所有状态的抽象行为，由各个实现类实现。

/**
 * @author it-小林
 * @desc state抽象状态类
 * @date 2021年09月26日 18:20
 */
public abstract class State {

    protected Context context;

    public void setContext(Context context){
        this.context = context;
    }

    /**
     * 行为1
     */
    public abstract void handle1();

    /**
     * 行为2
     */
    public abstract void handle2();
}

 

（3）具体状态

　　具体状态实现，这里以定义ConcreteState1和ConcreteState2两个具体状态类为例。

 

/**
 * @author it-小林
 * @desc  具体类1
 * @date 2021年09月26日 18:28
 */
public class ConcreteState1 extends State{
    @Override
    public void handle1() {
        System.out.println("ConcreteState1 的 handle1 方法");
    }

    @Override
    public void handle2() {
        System.out.println("ConcreteState1 的 handle2 方法");
    }
}

 

/**
 * @author it-小林
 * @desc   具体类2
 * @date 2021年09月26日 18:29
 */
public class ConcreteState2 extends State{
    @Override
    public void handle1() {
        System.out.println("ConcreteState2 的 handle1 方法");
    }

    @Override
    public void handle2() {
        System.out.println("ConcreteState2 的 handle2 方法");
    }
}

 

（4）Client客户端

　　定义Context环境角色，初始化具体状态1，执行行为观察结果。

/**
 * @author it-小林
 * @desc   客户端
 * @date 2021年09月26日 18:30
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //定义环境角色
        Context context = new Context();
        //初始化状态
        context.setCurrentState(new ConcreteState1());
        //行为执行
        context.handle1();
        context.handle2();

        //初始化状态
        context.setCurrentState(new ConcreteState2());
        //行为执行
        context.handle1();
        context.handle2();
    }
}

 

运行结果：

 

                                         

 

 

3、优缺点

优点：

• 结构清晰，避免了过多的switch case  或if else语句的使用；
• 很好地体现了开闭原则和单一职责原则，想要增加状态就增加子类，想要修改状态就修改子类即可；
• 封装性非常好，状态变化放置到了类的内部来实现，外部调用不需要知道类内部如何实现状态和行为的变换。

缺点：

• 子类太多，也即类膨胀。

 

4、使用场景

• 行为随状态改变而改变的场景；
• 条件、分支判断语句的替代者。

5、实例

• 电梯，有运行状态、开门状态、闭门状态、停止状态等；
• 运动员可以有正常状态、非正常状态和超长状态。

7、注意事项

• 在行为受状态约束的情况下可以使用状态模式，使用时对象的状态最好不要超过5个。