Java狀態(tài)模式

在狀態(tài)模式(State Pattern)中，類的行為是基于它的狀態(tài)改變的。這種類型的設(shè)計(jì)模式屬于行為型模式。

在狀態(tài)模式中，我們創(chuàng)建表示各種狀態(tài)的對(duì)象和一個(gè)行為隨著狀態(tài)對(duì)象改變而改變的 context 對(duì)象。

介紹

意圖：允許對(duì)象在內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)改變它的行為，對(duì)象看起來(lái)好像修改了它的類。

主要解決：對(duì)象的行為依賴于它的狀態(tài)(屬性)，并且可以根據(jù)它的狀態(tài)改變而改變它的相關(guān)行為。

何時(shí)使用：代碼中包含大量與對(duì)象狀態(tài)有關(guān)的條件語(yǔ)句。

如何解決：將各種具體的狀態(tài)類抽象出來(lái)。

關(guān)鍵代碼：通常命令模式的接口中只有一個(gè)方法。而狀態(tài)模式的接口中有一個(gè)或者多個(gè)方法。而且，狀態(tài)模式的實(shí)現(xiàn)類的方法，一般返回值，或者是改變實(shí)例變量的值。也就是說(shuō)，狀態(tài)模式一般和對(duì)象的狀態(tài)有關(guān)。實(shí)現(xiàn)類的方法有不同的功能，覆蓋接口中的方法。狀態(tài)模式和命令模式一樣，也可以用于消除 if...else 等條件選擇語(yǔ)句。

應(yīng)用實(shí)例： ① 打籃球的時(shí)候運(yùn)動(dòng)員可以有正常狀態(tài)、不正常狀態(tài)和超常狀態(tài)。  ② 曾侯乙編鐘中，'鐘是抽象接口','鐘A'等是具體狀態(tài)，'曾侯乙編鐘'是具體環(huán)境(Context)。

優(yōu)點(diǎn)： ① 封裝了轉(zhuǎn)換規(guī)則。 ② 枚舉可能的狀態(tài)，在枚舉狀態(tài)之前需要確定狀態(tài)種類。 ③ 將所有與某個(gè)狀態(tài)有關(guān)的行為放到一個(gè)類中，并且可以方便地增加新的狀態(tài)，只需要改變對(duì)象狀態(tài)即可改變對(duì)象的行為。 ④ 允許狀態(tài)轉(zhuǎn)換邏輯與狀態(tài)對(duì)象合成一體，而不是某一個(gè)巨大的條件語(yǔ)句塊。 ⑤ 可以讓多個(gè)環(huán)境對(duì)象共享一個(gè)狀態(tài)對(duì)象，從而減少系統(tǒng)中對(duì)象的個(gè)數(shù)。

缺點(diǎn)： ① 狀態(tài)模式的使用必然會(huì)增加系統(tǒng)類和對(duì)象的個(gè)數(shù)。 ② 狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)都較為復(fù)雜，如果使用不當(dāng)將導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)和代碼的混亂。 ③ 狀態(tài)模式對(duì)"開(kāi)閉原則"的支持并不太好，對(duì)于可以切換狀態(tài)的狀態(tài)模式，增加新的狀態(tài)類需要修改那些負(fù)責(zé)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的源代碼，否則無(wú)法切換到新增狀態(tài)，而且修改某個(gè)狀態(tài)類的行為也需修改對(duì)應(yīng)類的源代碼。

使用場(chǎng)景： ① 行為隨狀態(tài)改變而改變的場(chǎng)景。 ② 條件、分支語(yǔ)句的代替者。

注意事項(xiàng)：在行為受狀態(tài)約束的時(shí)候使用狀態(tài)模式，而且狀態(tài)不超過(guò) 5 個(gè)。

實(shí)現(xiàn)

我們將創(chuàng)建一個(gè) State 接口和實(shí)現(xiàn)了 State 接口的實(shí)體狀態(tài)類。Context 是一個(gè)帶有某個(gè)狀態(tài)的類。

StatePatternDemo，我們的演示類使用 Context 和狀態(tài)對(duì)象來(lái)演示 Context 在狀態(tài)改變時(shí)的行為變化。

步驟 1

創(chuàng)建一個(gè)接口。

public interface State {
   public void doAction(Context context);
}

步驟 2

創(chuàng)建實(shí)現(xiàn)接口的實(shí)體類。

public class StartState implements State {
 
   public void doAction(Context context) {
      System.out.println("Player is in start state");
      context.setState(this); 
   }
 
   public String toString(){
      return "Start State";
   }
}

public class StopState implements State {
 
   public void doAction(Context context) {
      System.out.println("Player is in stop state");
      context.setState(this); 
   }
 
   public String toString(){
      return "Stop State";
   }
}

步驟 3

創(chuàng)建 Context 類。

public class Context {
   private State state;
 
   public Context(){
      state = null;
   }
 
   public void setState(State state){
      this.state = state;     
   }
 
   public State getState(){
      return state;
   }
}

步驟 4

使用 Context 來(lái)查看當(dāng)狀態(tài) State 改變時(shí)的行為變化。

public class StatePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Context context = new Context();
 
      StartState startState = new StartState();
      startState.doAction(context);
 
      System.out.println(context.getState().toString());
 
      StopState stopState = new StopState();
      stopState.doAction(context);
 
      System.out.println(context.getState().toString());
   }
}

步驟 5

執(zhí)行程序，輸出結(jié)果：

Player is in start state
Start State
Player is in stop state
Stop State