设计模式-状态模式（State）
设计模式-状态模式
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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。
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。
- 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。
- 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
*/
public interface 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
*/
public class 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
*/
public class 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。
- 若汽水数量 > 0，状态变成无硬币状态。
- 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
*/
public class 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
*/
public class 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
*/
public class 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
*/
private int 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
*/
public class 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。
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原始发表：2019-07-22，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除
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