说明

记录下学习设计模式-状态模式的写法。JDK使用版本为1.8版本。

State(状态)

意图:允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。
结构:
在这里插入图片描述

其中：

Context(上下文)定义客户感兴趣的接口；维护一个ConcreteState子类的实例，这个实例定义当前状态。
State(状态)定义一个接口以封装与Context的一个特定状态相关的行为。
ConcreteState(具体状态子类)每个子类实现与Context的一个状态相关的行为。

适用性:

一个对象的行为决定于它的状态，并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
一个操作中含有庞大的多分支的条件语句，且这些分支依赖于该对象的状态。

状态模式示例类图

[例]通过按钮来控制一个电梯的状态，一个电梯有开门状态，关门状态，停止状态，运行状态。每一种状态改变，都有可能要根据其他状态来更新处理。例如，如果电梯门现在处于运行时状态，就不能进行开门操作，而如果电梯门是停止状态，就可以执行开门操作。
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以该UML类图实现状态模式示例。

抽象状态类

package com.example.deesign_patterns.state;

//抽象状态类
public abstract class LiftState {
    
    

    //定义一个环境角色，也就是封装状态的变化引起的功能变化
    //声明环境角色类变量
    protected Context context;

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

    //电梯开启操作
    public abstract void open();

    //电梯关闭操作
    public abstract void close();

    //电梯运行操作
    public abstract void run();

    //电梯停止操作
    public abstract void stop();
}

环境角色类

package com.example.deesign_patterns.state;

//环境角色类
public class Context {
    
    

    //定义对应状态对象的常量
    public final static OpeningState OPENING_STATE=new OpeningState();
    public final static ClosingState CLOSING_STATE=new ClosingState();
    public final static RunningState RUNNING_STATE=new RunningState();
    public final static StoppingState STOPPING_STATE=new StoppingState();

    //定义一个当前电梯状态变量
    private LiftState liftState;

    public LiftState getLiftState() {
    
    
        return liftState;
    }

    //设置当前状态对象
    public void setLiftState(LiftState liftState) {
    
    
        this.liftState = liftState;
        //设置当前状态对象中的Context对象
        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();
    }
}

电梯开启状态类

package com.example.deesign_patterns.state;

//电梯开启状态类
public class OpeningState extends LiftState{
    
    

    //当前状态要执行的方法
    @Override
    public void open() {
    
    
        System.out.println("电梯开启。。。");
    }

    @Override
    public void close() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.CLOSING_STATE);
        //调用当前状态中的context中的close方法
        super.context.close();
    }

    @Override
    public void run() {
    
    
        //因为要开启，还没到运行所以什么都不做
    }

    @Override
    public void stop() {
    
    
        //因为要开启，还没到停止所以什么都不做
    }
}

电梯关闭状态类

package com.example.deesign_patterns.state;

//电梯关闭状态类
public class ClosingState extends LiftState{
    
    

    //电梯门关闭再打开，很合理
    @Override
    public void open() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.OPENING_STATE);
        //调用当前状态中的context中的open方法
        super.context.open();
    }

    //当前状态要执行的方法
    @Override
    public void close() {
    
    
        System.out.println("电梯门关闭。。。");
    }

    //电梯门关了再运行，很合理
    @Override
    public void run() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
        //调用当前状态中的context中的run方法
        super.context.run();
    }

    //电梯门关着，我就不按楼层
    @Override
    public void stop() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.STOPPING_STATE);
        //调用当前状态中的context中的stop方法
        super.context.stop();
    }
}

电梯运行状态类

package com.example.deesign_patterns.state;

//电梯运行状态类
public class RunningState extends LiftState{
    
    

    //运行的时候开电梯门，是不允许的，所以什么都不做
    @Override
    public void open() {
    
    

    }

    //运行状态电梯门肯定是关闭的，所以什么也不做
    @Override
    public void close() {
    
    

    }

    //当前状态要执行的方法
    @Override
    public void run() {
    
    
        System.out.println("电梯正在运行。。。");
    }

    //既能运行，必然要停止
    @Override
    public void stop() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.STOPPING_STATE);
        //调用当前状态中的context中的stop方法
        super.context.stop();
    }
}

电梯停止状态类

package com.example.deesign_patterns.state;

//电梯停止状态类
public class StoppingState extends LiftState{
    
    

    //电梯停止再开门，很合理
    @Override
    public void open() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.OPENING_STATE);
        //动作委托为CloseState来执行，也就是委托给ClosingState子类执行这个歌动作
        super.context.getLiftState().open();
    }

    //虽然可以关闭，但这个状态不归我管
    @Override
    public void close() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.CLOSING_STATE);
        //动作委托为CloseState来执行，也就是委托给ClosingState子类执行这个歌动作
        super.context.getLiftState().close();
    }

    //电梯停止再运行起来，很合理
    @Override
    public void run() {
    
    
        //修改状态
        super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
        //动作委托为CloseState来执行，也就是委托给ClosingState子类执行这个歌动作
        super.context.getLiftState().run();
    }

    //当前状态要执行的方法
    @Override
    public void stop() {
    
    
        System.out.println("电梯停止了。。。");
    }
}

测试类

package com.example.deesign_patterns.state;

//测试类
public class Client {
    
    

    public static void main(String[] args) {
    
    
        //创建环境角色对象
        Context context=new Context();
        //设置当前电梯状态,这里设置为正在运行状态
        context.setLiftState(new RunningState());
        context.open();
        context.close();
        context.run();
        context.stop();
    }
}

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好处：

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。

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。

设计模式之状态模式笔记