状态模式（十九）

状态模式是一种行为设计模式。适用于当对象的内在状态改变它自身的行为时。

如果想基于对象的状态来改变自身的行为，通常利用对象的状态变量及if-else条件子句来扮演针对对象的不同行为。状态模式Context(环境)和State(状态)分离的方式既保证状态与行为的联动变化，又使得这种变化是条理明晰且松耦合的。



状态模式的核心是封装， 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。 状态模式的通用类图如图。

 

我们先来看看状态模式中的3个角色。

● State——抽象状态角色

接口或抽象类， 负责对象状态定义， 并且封装环境角色以实现状态切换。

● ConcreteState——具体状态角色

每一个具体状态必须完成两个职责： 本状态的行为管理以及趋向状态处理， 通俗地说，就是本状态下要做的事情， 以及本状态如何过渡到其他状态。

● Context——环境角色

定义客户端需要的接口， 并且负责具体状态的切换。

状态模式相对来说比较复杂， 它提供了一种对物质运动的另一个观察视角， 通过状态变更促使行为的变化， 就类似水的状态变更一样， 一碗水的初始状态是液态， 通过加热转变为气态， 状态的改变同时也引起体积的扩大， 然后就产生了一个新的行为： 鸣笛或顶起壶盖，瓦特就是这么发明蒸汽机的。 我们再来看看状态模式的通用源代码

抽象状态角色

public abstract class State {

//定义一个环境角色， 提供子类访问

protected Context context;

//设置环境角色

public void setContext(Context _context){

this.context = _context;

}/

/行为1

public abstract void handle1();

//行为2

public abstract void handle2();

}

具体状态

public class ConcreteState1 extends State {

@Override
public void handle1() {
//本状态下必须处理的逻辑

}

@Override
public void handle2() {
//设置当前状态为stat2
super.context.setCurrentState(Context.STATE2);
//过渡到state2状态， 由Context实现
super.context.handle2();
}

}

public class ConcreteState2 extends State {

@Override
public void handle1() {
//设置当前状态为state1
super.context.setCurrentState(Context.STATE1);
//过渡到state1状态， 由Context实现
super.context.handle1();

}

@Override
public void handle2() {
//本状态下必须处理的逻辑
}

}

具体环境角色有两个职责： 处理本状态必须完成的任务， 决定是否可以过渡到其他状态。 我们再来看环境角色。

具体环境角色

public class Context {

//定义状态

public final static State STATE1 = new ConcreteState1();

public final static State STATE2 = new ConcreteState2();

//当前状态

private State CurrentState;

//获得当前状态

public State getCurrentState() {

return CurrentState;

}/

/设置当前状态

public void setCurrentState(State currentState) {

this.CurrentState = currentState;

//切换状态

this.CurrentState.setContext(this);

}/

/行为委托

public void handle1(){

this.CurrentState.handle1();

}p

ublic void handle2(){

this.CurrentState.handle2();

}

}

环境角色有两个不成文的约束：

● 把状态对象声明为静态常量， 有几个状态对象就声明几个静态常量。

● 环境角色具有状态抽象角色定义的所有行为， 具体执行使用委托方式。

我们再来看场景类如何执行， 如代码清单26-17所示。

public class Client {

public static void main(String[] args) {

//定义环境角色
Context context = new Context();
//初始化状态
context.setCurrentState(new ConcreteState1());
//行为执行
context.handle1();
context.handle2();

}

}

看到没？ 我们已经隐藏了状态的变化过程， 它的切换引起了行为的变化。 对外来说， 我们只看到行为的发生改变， 而不用知道是状态变化引起的。

 状态模式的应用

 状态模式的优点

● 结构清晰

避免了过多的switch...case或者if...else语句的使用， 避免了程序的复杂性,提高系统的可维护性。

● 遵循设计原则

很好地体现了开闭原则和单一职责原则， 每个状态都是一个子类， 你要增加状态就要增加子类， 你要修改状态， 你只修改一个子类就可以了。

● 封装性非常好

这也是状态模式的基本要求， 状态变换放置到类的内部来实现， 外部的调用不用知道类内部如何实现状态和行为的变换。

状态模式的缺点

状态模式既然有优点， 那当然有缺点了。 但只有一个缺点， 子类会太多， 也就是类膨胀。 如果一个事物有很多个状态也不稀奇， 如果完全使用状态模式就会有太多的子类， 不好管理， 这个需要大家在项目中自己衡量。 其实有很多方式可以解决这个状态问题， 如在数据库中建立一个状态表， 然后根据状态执行相应的操作， 这个也不复杂， 看大家的习惯和嗜好了。

 状态模式的使用场景

● 行为随状态改变而改变的场景

这也是状态模式的根本出发点， 例如权限设计， 人员的状态不同即使执行相同的行为结果也会不同， 在这种情况下需要考虑使用状态模式。

● 条件、 分支判断语句的替代者

在程序中大量使用switch语句或者if判断语句会导致程序结构不清晰， 逻辑混乱， 使用状态模式可以很好地避免这一问题， 它通过扩展子类实现了条件的判断处理。

状态模式的注意事项

状态模式适用于当某个对象在它的状态发生改变时， 它的行为也随着发生比较大的变化， 也就是说在行为受状态约束的情况下可以使用状态模式， 而且使用时对象的状态最好不要超过5个。