小侃设计模式（廿一）-状态模式

1.概述

状态模式（State Pattern）是行为型设计模式的一种，它主要用来解决对象存在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为。状态模式与策略模式有一定相似，区别在于策略模式行为彼此独立，可以进行相互替换；状态模式将对象状态封装在不同对象中，不同状态显示不同行为，不同状态之间可能有触发条件和先后关系。状态模式相较于策略模式而言，客户端不需要关心当前对象的状态，而策略模式需要在客户端根据状态选择调用策略类。本文将详述状态模式的原理及使用。

2.原理及使用

2.1 原理

状态模式的UML类图如下所示：
在这里插入图片描述
类图中主要包含三个元素：抽象状态角色（State）、具体状态角色（ConcreteState）、环境类角色（Context）。具体解释如下：

抽象状态角色（State）：定义一个接口，封装环境对象中的特定状态所对应的行为，接口中可以有一个或多个行为；
具体状态角色（ConcreteState）：是State的实现，定义了具体的行为，在不同的场景下进行状态切换；
环境类角色（Context）：定义了一个接口，内部维护一个当前状态，根据不同的状态进行具体状态角色切换，产生不同行为。

2.2 案例

有一个MP3播放器，有开始、停止、下一首、上一首等功能，这里主要以开始和结束状态为准。
根据状态模式，画出UML类图如下：
在这里插入图片描述
编码如下：

public interface State {
    
    

    void print();

    void handle(Context context);

}

public class StartState implements State {
    
    

    @Override
    public void print() {
    
    
        System.out.println("Start ......");
    }

    @Override
    public void handle(Context context) {
    
    
        System.out.println("开始播放。。。");
        context.setState(this);
    }
}

public class StopState implements State {
    
    

    @Override
    public void print() {
    
    
        System.out.println("STOP ......");
    }

    @Override
    public void handle(Context context) {
    
    
        System.out.println("停止播放。。。");
        context.setState(this);
    }
}


public class Context {
    
    

    private State state;

    public State getState() {
    
    
        return state;
    }

    public void setState(State state) {
    
    
        this.state = state;
    }

    public void handle() {
    
    
        state.handle(this);
    }
}

public class Client {
    
    

    public static void main(String[] args) {
    
    
        Context context = new Context();

        State startState = new StartState();
        startState.handle(context);
        System.out.print("当前状态：");
        context.getState().print();

        State stopState = new StopState();
        stopState.handle(context);
        System.out.print("当前状态：");
        context.getState().print();

    }
}

运行结果为：
在这里插入图片描述

2.3 优点和缺点

2.3.1 优点

1.代码有很强的可读性：状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中，使代码可读性更高；
2.方便维护：避免大量的if…else语句，使代码更清晰一些；
3.符合开闭原则：容易增加和删除状态。

2.3.1 缺点

1.容易造成类爆炸：当事件状态较多时，实现类会剧增；
2.容易造成代码混乱：当事件状态较多时，容易造成代码混乱；

3.小结

1.状态模式适用于行为随着状态而改变的场景，或者替换代码中存在的大量if…else语句；
2.状态模式能在一定程度上增加代码可读性。

4.参考文献

1.《设计模式之禅》-秦小波著
2.《大话设计模式》-程杰著
3.https://www.bilibili.com/video/BV1G4411c7N4-尚硅谷设计模式
4.https://www.runoob.com/design-pattern/observer-pattern.html