【Java设计模式】Java设计模式之（十二）状态模式（State Pattern）

野性酷女 2022-11-12 02:36 375阅读 0赞

**本文目录**

一、状态模式介绍

二、状态模式的应用

2.1 应用实例

2.2 优缺点

2.3 使用场景

2.4 代码实现

三、源码分析

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状态模式属于**行为型模式**。

在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象，类的行为是基于它的状态改变的。

# 一、状态模式介绍 #

![20210705154944467.png][]

这个状态图是很多书上都有的，状态 A 只能变更到状态 B，状态 B 再变更到状态 C，例子举的最多的就是 TCP 监听的例子，TCP 有三个状态：等待，连接，断开，然后这三个状态中按照顺序循环变更，按照这个状态变更来讲解状态模式，我认为是不太合适的，为什么呢？你在项目中太少看到一个状态只能过渡到另一个状态情形，项目中遇到的大多数情况都是一个状态可以转换为几种状态，如下图：  
![20210705155004600.png][]

状态 B 可以转换为状态 C 也可以转换为状态 D，而状态 D 呢也可以转换为状态 A 或状态 B，这在项目分析过程中有一个叫状态图可以完整的展示这种蜘蛛网结构，举个实际例子来说，一些收费网站的用户就有很多状态，比如普通用户，普通会员，VIP 会员，白金级用户等等，这个状态的变更你不允许跳跃？！这不可能，所以我在例子中就举了一个比较复杂的应用，基本上可以实现状态间自由切换，这才是最经常用到的状态模式。

# 二、状态模式的应用 #

> 所有设计模式的代码实现例子都可在码云上查看哦，感兴趣的可以查看哈，码云地址：[https://gitee.com/no8g/java-design-patterns][https_gitee.com_no8g_java-design-patterns]

**意图：**允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

**主要解决：**对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。

**何时使用：**代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。

**如何解决：**将各种具体的状态类抽象出来。

**关键代码：**通常命令模式的接口中只有一个方法。而状态模式的接口中有一个或者多个方法。而且，状态模式的实现类的方法，一般返回值，或者是改变实例变量的值。也就是说，状态模式一般和对象的状态有关。实现类的方法有不同的功能，覆盖接口中的方法。状态模式和命令模式一样，也可以用于消除 if...else 等条件选择语句。

## 2.1 **应用实例** ##

1、打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。

2、曾侯乙编钟中，'钟是抽象接口','钟A'等是具体状态，'曾侯乙编钟'是具体环境（Context）。

## 2.2 优缺点 ##

**优点：** 1、封装了转换规则。 2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。 3、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。 4、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。 5、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：** 1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。 2、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。 3、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。

## 2.3 使用场景 ##

**使用场景：** 1、行为随状态改变而改变的场景。 2、条件、分支语句的代替者。

**注意事项：**在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。

## 2.4 代码实现 ##

步骤1

package com.iot.practice.designpattern.state.pattern;
 
 /**
 * LiftState 此类用于：
 * @author：hujm
 * @date：2021年03月22日 16:41
 * @remark：定义一个电梯的抽象类
 */
 public abstract class LiftState {
 
 /**
 * 定义一个环境角色，也就是封装状态的变换引起的功能变化
 */
 protected Context context;
 
 public void setContext(Context context) {
 this.context = context;
 }
 
 /**
 * 首先电梯门开启动作
 */
 public abstract void open();
 
 /**
 * 电梯门有开启，那当然也就有关闭了
 */
 public abstract void close();
 
 /**
 * 电梯要能上能下，跑起来
 */
 public abstract void run();
 
 /**
 * 电梯还要能停下来，停不下来那就扯淡了
 */
 public abstract void stop();
 }

步骤2

package com.iot.practice.designpattern.state.pattern;
 
 /**
 * Context 此类用于：
 * @author：hujm
 * @date：2021年03月22日 16:45
 * @remark：
 */
 public class Context {
 
 /**
 * 定义出所有的电梯状态
 */
 public final static OpenningState openningState = new OpenningState();
 public final static ClosingState closingState = new ClosingState();
 public final static RunningState runningState = new RunningState();
 public final static StoppingState stoppingState = new StoppingState();
 
 /**
 * 定一个当前电梯状态
 */
 private LiftState liftState;
 
 public LiftState getLiftState() {
 return liftState;
 }
 
 public void setLiftState(LiftState liftState) {
 this.liftState = liftState;
 // 把当前的环境通知到各个实现类中
 this.liftState.setContext(this);
 }
 
 public void open() {
 this.liftState.open();
 }
 
 public void close() {
 this.liftState.close();
 }
 
 public void run() {
 this.liftState.run();
 }
 
 public void stop() {
 this.liftState.stop();
 }
 }

步骤3

package com.iot.practice.designpattern.state.pattern;
 
 /**
 * OpenningState 此类用于：
 * @author：hujm
 * @date：2021年03月22日 16:43
 * @remark：在电梯门开启的状态下能做什么事情
 */
 public class OpenningState extends LiftState {
 
 /**
 * 打开电梯门
 */
 @Override
 public void open() {
 System.out.println("电梯门开启...");
 }
 
 /**
 * 开启当然可以关闭了，我就想测试一下电梯门开关功能
 */
 @Override
 public void close() {
 // 状态修改
 super.context.setLiftState(Context.closingState);
 // 动作委托为CloseState来执行
 super.context.getLiftState().close();
 }
 
 /**
 * 门开着电梯就想跑，这电梯，吓死你！
 */
 @Override
 public void run() {
 // do nothing
 }
 
 @Override
 public void stop() {
 // do nothing
 }
 }

package com.iot.practice.designpattern.state.pattern;
 
 /**
 * ClosingState 此类用于：
 * @author：hujm
 * @date：2021年03月22日 16:51
 * @remark：电梯门关闭以后，电梯可以做哪些事情
 */
 public class ClosingState extends LiftState {
 
 /**
 * 电梯门关闭以后，电梯可以做哪些事情
 */
 @Override
 public void open() {
 // 置为门敞状态
 super.context.setLiftState(Context.openningState);
 super.context.getLiftState().open();
 }
 
 /**
 * 电梯门关闭，这是关闭状态要实现的动作
 */
 @Override
 public void close() {
 System.out.println("电梯门关闭...");
 }
 
 /**
 * 电梯门关了就跑，这是再正常不过了
 */
 @Override
 public void run() {
 // 设置为运行状态
 super.context.setLiftState(Context.runningState);
 super.context.getLiftState().run();
 }
 
 /**
 * 电梯门关着，我就不按楼层
 */
 @Override
 public void stop() {
 // 置为停止状态
 super.context.setLiftState(Context.stoppingState);
 super.context.getLiftState().stop();
 }
 }

package com.iot.practice.designpattern.state.pattern;
 
 /**
 * RunningState 此类用于：
 * @author：hujm
 * @date：2021年03月22日 17:04
 * @remark：
 */
 public class RunningState extends LiftState {
 
 /**
 * 运行的时候开电梯门？你疯了！电梯不会给你开的
 */
 @Override
 public void open() {
 // do nothing
 }
 
 /**
 * 电梯门关闭？这是肯定了
 */
 @Override
 public void close() {
 // do nothing
 }
 
 /**
 * 这是在运行状态下要实现的方法
 */
 @Override
 public void run() {
 System.out.println("电梯上下跑...");
 }
 
 /**
 * 这个事绝对是合理的，光运行不停止还有谁敢做这个电梯？！估计只有上帝了
 */
 @Override
 public void stop() {
 // 环境设置为停止状态
 super.context.setLiftState(Context.stoppingState);
 super.context.getLiftState().stop();
 }
 }

package com.iot.practice.designpattern.state.pattern;
 
 /**
 * StoppingState 此类用于：
 * @author：hujm
 * @date：2021年03月22日 17:06
 * @remark：在停止状态下能做什么事情
 */
 public class StoppingState extends LiftState {
 
 /**
 * 停止状态，开门，那是肯定可以的！
 */
 @Override
 public void open() {
 super.context.setLiftState(Context.openningState);
 super.context.getLiftState().open();
 }
 
 /**
 * 停止状态关门？电梯门本来就是关着的！
 */
 @Override
 public void close() {
 // do nothing;
 }
 
 /**
 * 停止状态再跑起来，很正常的
 */
 @Override
 public void run() {
 super.context.setLiftState(Context.runningState);
 super.context.getLiftState().run();
 }
 
 /**
 * 停止状态是怎么发生的呢？当然是停止方法执行了
 */
 @Override
 public void stop() {
 System.out.println("电梯停止了...");
 }
 }

步骤4

package com.iot.practice.designpattern.state.pattern;
 
 /**
 * StatePatternClient 此类用于：
 * @author：hujm
 * @date：2021年03月25日 8:54
 * @remark：模拟电梯的动作
 */
 public class StatePatternClient {
 
 public static void main(String[] args) {
 Context context = new Context();
 context.setLiftState(new ClosingState());
 
 context.open();
 context.close();
 context.run();
 context.stop();
 }
 
 /**
 * 什么是状态模式呢？ 当一个对象内在状态改变时允许其改变行为，这个对象看起来像是改变了其类。
 * 说实话，这个定义的后半句我也没看懂，看过GOF才明白是怎么回事:
 * Allow an object to alter its behavior when its internal state changes.
 * The object will appear to change its class. [GoF, p305]，也就是说状态模式封装的非常好，状态的变更
 * 引起了行为的变更，从外部看起来就好像这个对象对应的类发生了改变一样
 */
 }

# 三、源码分析 #

完结！

[20210705154944467.png]: /images/20221022/57625badeff842199237849e20d23ce4.png
[20210705155004600.png]: /images/20221022/a9d935a146d34bcf9abd14922c3bf26c.png
[https_gitee.com_no8g_java-design-patterns]: https://gitee.com/no8g/java-design-patterns