Java设计模式之状态模式

何时使用

State模式在实际使用中比较多，适合“状态”的切换。因为我们经常会使用If else if else 进行状态切换，如果针对状态的这样判断切换反复出现，我们就要联想到是否可以采取State模式了。

这里要阐述的是"开关切换状态" 和" 一般的状态判断"是有一些区别的，" 一般的状态判断"也是有 if..elseif结构,例如:

if (which==1) state="hello";
else if (which==2) state="hi";
else if (which==3) state="bye";

这是一个 " 一般的状态判断”，state值的不同是根据which变量来决定的，which和state没有关系.如果改成:

if (state.euqals("bye")) state="hello";
else if (state.euqals("hello")) state="hi";
else if (state.euqals("hi")) state="bye";

这就是 "开关切换状态”，是将state的状态从"hello"切换到”hi"，再切换到"”bye"，在切换到”hello"，好象一个旋转开关，这种状态改变就可以使用State模式了。

如果单纯有上面一种将"hello"-->"hi"-->"bye"-->"hello"这一个方向切换,也不一定需要使用State模式，因为State模式会建立很多子类，复杂化，但是如果又发生另外一个行为：将上面的切换方向反过来切换，或者需要任意切换，就需要State了。

 

下面是一个一般写法的状态切换

public class Context{
　　private Color state=null;
　　public void push(){
　　　　//如果当前red状态，切换到blue
　　　　if (state==Color.red) state=Color.blue;
　　　　//如果当前blue状态，切换到green
　　　　else if (state==Color.blue) state=Color.green;
　　　　//如果当前black状态，切换到red
　　　　else if (state==Color.black) state=Color.red;
　　　　//如果当前green状态，切换到black
　　　　else if (state==Color.green) state=Color.black;
　　　　Sample sample=new Sample(state);
　　　　sample.operate();
　　}

　　public void pull(){
　　　　//与push状态切换正好相反
　　　　if (state==Color.green) state=Color.blue;
　　　　else if (state==Color.black) state=Color.green;
　　　　else if (state==Color.blue) state=Color.red;
　　　　else if (state==Color.red) state=Color.black;
　　　　Sample2 sample2=new Sample2(state);
　　　　sample2.operate();
　　}
}

使用策略模式重写上面例子

State需要两种类型实体参与:

1.state manager 状态管理器 ,就是开关 ,如上面例子的Context实际就是一个state manager, 在state manager中有对状态的切换动作.

2.用抽象类或接口实现的父类,,不同状态就是继承这个父类的不同子类.

 

首先建立一个父类

public abstract class State{
　　public abstract void handlepush(Context c);
　　public abstract void handlepull(Context c);
　　public abstract void getcolor();
}

父类中的方法要对应state manager中的开关行为,在state manager中本例就是Context中,有两个开关动作push推和pull拉.

那么在状态父类中就要有具体处理这两个动作:handlepush() handlepull(); 同时还需要一个获取push或pull结果的方法getcolor()

 

下面是具体子类的实现

状态切换顺序

push：blue-->green-->black-->red-->blue

pull：blue-->red-->black-->green-->blue

public class BlueState extends State{

　　public void handlepush(Context c){
        System.out.println(“变成绿色");
　　　　 c.setState(new GreenState());
　　}

　　public void handlepull(Context c){
       System.out.println(“变成红色");
　　　　c.setState(new RedState());
　　}

　　public abstract void getcolor(){
       return (Color.blue);
   }
}

public class GreenState extends State{

　　public void handlepush(Context c){
        System.out.println(“变成黑色");
　　　　 c.setState(new BlackState());
　　}

　　public void handlepull(Context c){
        System.out.println(“变成蓝色");
　　　 　c.setState(new BlueState());
　　}

　　public abstract void getcolor(){
        return (Color.green);
    }
}

public class BlackState extends State{

　　public void handlepush(Context c){
        System.out.println(“变成红色");
　　　　 c.setState(new RedState());
　　}

　　public void handlepull(Context c){
       System.out.println(“变成红色");
　　　　c.setState(new RedState());
　　}

　　public abstract void getcolor(){
        return (Color.black);
   }
}

public class RedState extends State{

　　public void handlepush(Context c){
       System.out.println(“变成蓝色");
　　　　 c.setState(new BlueState());
　　}

　　public void handlepull(Context c){
       System.out.println(“变成黑色");
　　　　c.setState(new BlackState());
　　}

　　public abstract void getcolor(){
       return (Color.red);
    }
}

 

重新改写State manager 也就是本例的Context

public class Context{

　　private Sate state=null; //我们将原来的 Color state 改成了新建的State state;

　　//setState是用来改变state的状态 使用setState实现状态的切换
　　pulic void setState(State state){
　　　　this.state=state;
　　}

　　public void push(){
　　　　//状态的切换的细节部分,在本例中是颜色的变化,已经封装在子类的handlepush中实现,这里无需关心
　　　　state.handlepush(this);
　　　　//假设sample要使用state中的一个切换结果,使用getColor()
　　　　Sample sample=new Sample(state.getColor());
　　　　sample.operate();
　　}

　　public void pull(){
　　　　state.handlepull(this);
       //假设sample要使用state中的一个切换结果,使用getColor()
　　　　Sample2 sample2=new Sample2(state.getColor());
　　　　sample2.operate();
　　}
}

状态模式在工作流或游戏等各种系统中有大量使用，甚至是这些系统的核心功能设计，例如ERP系统中，一个批文的状态有多种：未办；正在办理；正在批示；正在审核；已经完成等各种状态，使用状态机可以封装这个状态的变化规则，从而达到扩充状态时，不必涉及到状态的使用者。

 

总结

使用状态模式前，客户端外界需要介入改变状态，而状态改变的实现是琐碎或复杂的。

使用状态模式后，客户端外界可以直接使用事件Event实现，根本不必关心该事件导致如何状态变化，这些是由状态机等内部实现。

这是一种Event-condition-State，状态模式封装了condition-State部分。

每个状态形成一个子类，每个状态只关心它的下一个可能状态，从而无形中形成了状态转换的规则。如果新的状态加入，只涉及它的前一个状态修改和定义。

 

状态模式的主要优点在于封装了转换规则，并枚举可能的状态，它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，还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；其缺点在于使用状态模式会增加系统类和对象的个数，且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，对于可以切换状态的状态模式不满足“开闭原则”的要求。