设计模式-状态模式(State)

发布于 2022-8-5 17:40
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允许对象在内部状态改变的时候改变它的行为,对象看起来好像修改了它的类。通俗地说就是把所有行为包装在不同的类状态对象里,每一个状态对象都是抽象状态类的一个子类。

认识状态模式
所谓对象的状态,通常指的就是对象实例的属性的值;而行为指的就是对象的功能,再具体点说,行为大多可以对应到方法上。

状态模式的功能就是分离状态的行为,通过维护状态的变化,来调用不同状态对应的不同功能。也就是说,状态和行为是相关联的,它们的关系可以描述为:状态决定行为。

由于状态是在运行期被改变的,因此行为也会在运行期根据状态的改变而改变。

 

涉及角色
 ● 环境上下文(Context)角色:包含客户端所有感兴趣的功能状态,并且持有一个具体状态的实例,这个具体状态的实例就是当前环境对象的现有状态。
 ● 抽象状态(State)角色:定义一个所有具体状态的共同接口,用来封装环境角色对象的一个特定状态的行为。
 ● 具体状态(ConcreteState):处理来自 Context 的请求,每个具体状态类都实现了环境的一个状态对应的行为特性。

设计模式-状态模式(State)-开源基础软件社区

场景模拟
适合在将各种不同状态转换有不同行为的场景,避免一堆的if else。将功能委托到状态类中去,代码清晰降低耦合,同时易于拓展。

假设现在一个肥宅程序猿下班了,去自动售货机买「肥宅汽水」回去喝。自动售货机需要投币即可自动出售。

  1. 默认初始化是「售罄状态」,添加汽水进入售货机后变成「没有硬币」状态。
  2. 投入硬币则进入「有硬币」状态,判断是否有汽水,有则进入「售出状态」售出汽水,售出后还有剩余则恢复到「没有硬币」状态。否则将硬币退回,并且进入汽水「售罄状态」。


现在我们可以抽象一个售货机充当 Context 角色,投币行为是 请求入口,投币后售货机会发生很多状态转换。状态分别有:售罄、有硬币、无硬币、售出。

假如我们不用状态模式,那么就要写一堆判断条件。代码也不可拓展与维护。新增一种状态,要修改所有的代码。

所有的请求都会委托到对应的状态类,环境角色拥有所有的状态类。

 

代码实现
首先我们创建一个 MachineState 接口,所有的状态实现该接口。

package com.zero.headfirst.states;

/**
 * 售货机状态接口
 */
publicinterface MachineState {
    /**
     * 委托到不同具体实现类实现对应的行为
     */
    void handleRequest();
}

接着我们定义无硬币状态 NoCoinState 用于处理无硬币状态的行为。

package com.zero.headfirst.states;

/**
 * 没有硬币状态
 */
publicclass NoCoinState implements MachineState {
    private MachineContext machineContext;

    public NoCoinState(MachineContext machineContext) {
        this.machineContext = machineContext;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        System.out.println("你没有投币,请先投币。");
    }
}

有硬币状态下的行为,也就是投币后触发的行为。同时将状态切换到销售状态,并委托到对应状态处理。

package com.zero.headfirst.states;

/**
 * 投入硬币后状态
 */
publicclass HasCoinState implements MachineState {
    private MachineContext machineContext;

    public HasCoinState(MachineContext machineContext) {
        this.machineContext = machineContext;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        System.out.println("收到硬币,即将为你准备汽水,请稍等...");
        //进入销售状态
        machineContext.setCurrentState(machineContext.getSellingState());
        //委托到销售中状态行为
        machineContext.getCurrentState().handleRequest();
    }
}

售出货物状态,售出后判断是否售罄进入不同的状态。

  1. 若汽水数量  > 0,状态变成无硬币状态。
  2. 否则进入售罄状态,这样客户再投币就可以继续执行销售还是提示售罄退回硬币。

package com.zero.headfirst.states;

/**
 * 售出货物状态
 */
publicclass SellingState implements MachineState {

    private MachineContext machineContext;

    public SellingState(MachineContext machineContext) {
        this.machineContext = machineContext;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        int count = machineContext.getCount();

        --count;
        machineContext.setCount(count);
        System.out.println("正在售出汽水,请取走。");
        if (count > 0) {
            //恢复到没有硬币状态
            machineContext.setCurrentState(machineContext.getNoCoinState());
        } else {
            //进入售罄状态
            machineContext.setCurrentState(machineContext.getSellOutState());
        }

    }
}

售罄状态行为

package com.zero.headfirst.states;

/**
 * 售罄状态
 */
publicclass SellOutState implements MachineState {
    private MachineContext machineContext;

    public SellOutState(MachineContext machineContext) {
        this.machineContext = machineContext;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        System.out.println("汽水售罄,退回你的硬币");
    }
}

最后定义我们的自动售货机

package com.zero.headfirst.states;

/**
 * 机器上下文-持有所有状态,以及当前状态的引用
 */
publicclass MachineContext {
    /**
     * 持有所有状态
     */
    private MachineState noCoinState;
    private MachineState hasCoinState;
    private MachineState sellingState;
    private MachineState sellOutState;
    public MachineContext(int count) {
        noCoinState = new NoCoinState(this);
        hasCoinState = new HasCoinState(this);
        sellingState = new SellingState(this);
        sellOutState = new SellOutState(this);

        this.count = count;
        if (count > 0) {
            currentState = noCoinState;
        } else {
            currentState = sellOutState;
        }
    }

    /**
     * 默认售罄状态
     */
    private MachineState currentState = sellOutState;
    /**
     * 记录肥宅水数量
     */
    privateint count;


    //所有的行为都委托到当前状态类

    /**
     * 投入硬币
     */
    public void putCoin() {
        if (count > 0) {
            this.setCurrentState(getHasCoinState());
        }

        currentState.handleRequest();
    }

    public MachineState getNoCoinState() {
        return noCoinState;
    }

    public MachineState getHasCoinState() {
        return hasCoinState;
    }

    public MachineState getSellingState() {
        return sellingState;
    }

    public MachineState getSellOutState() {
        return sellOutState;
    }

    public MachineState getCurrentState() {
        return currentState;
    }

    public void setCurrentState(MachineState currentState) {
        this.currentState = currentState;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

   
}

定义我们的客户端

package com.zero.headfirst.states;

/**
 * 客户端模拟投入硬币调用自动售货机提供的接口
 */
publicclass Client {
    public static void main(String[] args) {
        MachineContext machineContext = new MachineContext(2);

        // 模拟投入硬币
        machineContext.putCoin();
        machineContext.putCoin();
      //这里会提示售罄,退回硬币
        machineContext.putCoin();

        //模拟管理员添加汽水
        machineContext.setCount(1);
        machineContext.putCoin();


    }
}

测试结果

收到硬币,即将为你准备汽水,请稍等...
正在售出汽水,请取走。
收到硬币,即将为你准备汽水,请稍等...
正在售出汽水,请取走。
汽水售罄,退回你的硬币
收到硬币,即将为你准备汽水,请稍等...
正在售出汽水,请取走。

总结
从上面可以看出,环境类Context的行为request()是委派给某一个具体状态类的。通过使用多态性原则,

可以动态改变环境类Context的属性State的内容,使其从指向一个具体状态类变换到指向另一个具体状态类,

从而使环境类的行为request()由不同的具体状态类来执行。

 

策略模式与状态模式对比
 ● 状态模式:不同的状态标表示不同的行为,对应不同的处理方式。
 ● 策略模式:同一个行为,不同处理。因此在同一个行为发生的时候,可以根据条件挑选任意一个实现来进行相应的处理。
关于策略模式,读者可以阅读历史文章-策略模式。

 

 

 

文章转载自公众号:码哥字节

已于2022-8-5 17:40:35修改
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