状态模式-State

状态模式也称状态机(State Machine)，简单用一句话解释就是：用对象定义具体状态，调用时指向具体状态对象的方法。

一、类图

状态模式包含以下主要角色。

• 环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户感兴趣的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
• 抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
• 具体状态（Concrete    State）角色：实现抽象状态所对应的行为。

二、示例

用“状态模式”设计一个学生成绩的状态转换程序。包含了“不及格”“中等”和“优秀” 3 种状态，当学生的分数小于 60 分时为“不及格”状态，当分数大于等于 60 分且小于 90 分时为“中等”状态，当分数大于等于 90 分时为“优秀”状态，我们用状态模式来实现这个程序。

package state;
public class ScoreStateTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        ScoreContext account=new ScoreContext();
        System.out.println("学生成绩状态测试：");
        account.add(30);
        account.add(40);
        account.add(45);
        account.add(-35);
        account.add(-25);
    }
}
//环境类
class ScoreContext
{
    private AbstractState state;
    ScoreContext()
    {
        state=new LowState(this);
    }
    public void setState(AbstractState state)
    {
        this.state=state;
    }
    public AbstractState getState()
    {
        return state;
    }   
    public void add(int score)
    {
        state.addScore(score);
    }
}
//抽象状态类
abstract class AbstractState
{
    protected ScoreContext hj;  //环境
    protected String stateName; //状态名
    protected int score; //分数
    public abstract void checkState(); //检查当前状态
    public void addScore(int x)
    {
        score+=x;       
        System.out.print("加上："+x+"分，\t当前分数："+score );
        checkState();
        System.out.println("分，\t当前状态："+hj.getState().stateName);
    }   
}
//具体状态类：不及格
class LowState extends AbstractState
{
    public LowState(ScoreContext h)
    {
        hj=h;
        stateName="不及格";
        score=0;
    }
    public LowState(AbstractState state)
    {
        hj=state.hj;
        stateName="不及格";
        score=state.score;
    }
    public void checkState()
    {
        if(score>=90)
        {
            hj.setState(new HighState(this));
        }
        else if(score>=60)
        {
            hj.setState(new MiddleState(this));
        }
    }   
}
//具体状态类：中等
class MiddleState extends AbstractState
{
    public MiddleState(AbstractState state)
    {
        hj=state.hj;
        stateName="中等";
        score=state.score;
    }
    public void checkState()
    {
        if(score<60)
        {
            hj.setState(new LowState(this));
        }
        else if(score>=90)
        {
            hj.setState(new HighState(this));
        }
    }
}
//具体状态类：优秀
class HighState extends AbstractState
{
    public HighState(AbstractState state)
    {
        hj=state.hj;
        stateName="优秀";
        score=state.score;
    }           
    public void checkState()
    {
        if(score<60)
        {
            hj.setState(new LowState(this));
        }
        else if(score<90)
        {
            hj.setState(new MiddleState(this));
        }
    }
}

三、优缺点

优点：

封装了转换规则。枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。
将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。
可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

缺点：

状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
状态模式对“开闭原则”的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态；而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

 

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