JAVA设计模式17：状态模式，允许对象在不同的内部状态下改变其行为

Designer 小郑

发布于 2023-10-28 09:56:53

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发布于 2023-10-28 09:56:53

文章被收录于专栏：跟着小郑学JAVA

一、什么是状态模式

状态模式是一种行为型设计模式，它允许对象在不同的内部状态下改变其行为。

状态模式通过将对象的行为封装在不同的状态对象中，使得对象根据其内部状态的改变而改变其行为，而不是通过大量的条件语句来判断。这样可以简化复杂的条件判断逻辑，并提高代码的可读性和可维护性。

在状态模式中，有

个核心角色。

环境（Context）：环境是包含状态对象的类，它在运行时会根据内部状态来选择不同的状态对象，并将操作委托给该状态对象来处理。
抽象状态（State）：抽象状态定义了一个共同接口，用于封装与环境相关的行为。
具体状态（Concrete State）：具体状态实现了抽象状态接口，它具体定义了在特定状态下的行为。

状态模式的工作原理如下，请同学们认真学习。

环境对象内部维护一个当前状态对象的引用。
客户端通过调用环境对象的方法来触发相应的操作。
环境对象将操作委托给当前状态对象来处理。
当前状态对象根据自身的逻辑处理操作，并可能改变环境对象的状态。
环境对象根据当前状态的改变，选择不同的状态对象来处理后续的操作。

状态模式的优点包括以下

点，请同学们认真学习。

可以将复杂的条件判断逻辑封装在不同的状态对象中，使代码更加清晰和易于维护。
状态对象可以独立变化，增加新的状态或者修改现有状态不会对其他部分产生影响。
符合开闭原则，增加新的状态无需修改原有代码。

状态模式适用于以下

个场景，请同学们认真学习。

对象的行为取决于其内部状态，并且需要在运行时根据状态改变行为。
代码中包含大量的条件判断语句，需要通过封装来简化代码。
对象的状态可以彼此转换，并且需要根据状态转换来改变行为。

一个经典的示例是电梯控制系统，其中电梯可以处于不同的状态（如停止、上升、下降），不同状态下电梯的行为会有所不同。

通过状态模式，可以将每个状态封装在不同的状态对象中，并根据电梯的当前状态来切换状态对象，从而实现电梯的行为变化。

二、状态模式实例

以下是一个简单的 Java 状态模式的示例代码，以电梯的状态变化为例，请同学们复制到本地执行。

首先，定义一个抽象状态类 ElevatorState，其中包含了抽象方法 handle，代码如下。

public abstract class ElevatorState {
    public abstract void handle();
}

然后，定义具体的状态类，如 StopState、UpState 和 DownState，它们继承自 ElevatorState 并实现 handle 方法，代码如下。

public class StopState extends ElevatorState {
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("电梯停止状态");
    }
}

public class UpState extends ElevatorState {
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("电梯上升状态");
    }
}

public class DownState extends ElevatorState {
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("电梯下降状态");
    }
}

接下来，定义环境类 Elevator，其中包含一个当前状态对象 currentState，代码如下。

public class Elevator {
    private ElevatorState currentState;

    public Elevator() {
        currentState = new StopState();
    }

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

    public void requestUp() {
        currentState.handle();
        setCurrentState(new UpState());
    }

    public void requestDown() {
        currentState.handle();
        setCurrentState(new DownState());
    }

    public void stop() {
        currentState.handle();
        setCurrentState(new StopState());
    }
}

最后，我们可以在客户端代码中使用状态模式，代码如下。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Elevator elevator = new Elevator();
        elevator.requestUp();
        elevator.requestDown();
        elevator.stop();
    }
}

运行以上代码，输出结果如下。

电梯停止状态
电梯上升状态
电梯下降状态
电梯停止状态

通过状态模式，我们可以根据电梯的状态切换不同的行为，将状态的判断和处理逻辑封装在具体的状态类中，提高了代码的可扩展性和可维护性。

三、状态模式的应用场景

状态模式在以下场景中适用于以下

个应用场景。

对象的行为取决于其内部状态，并且需要在运行时根据状态改变行为。状态模式能够将不同的状态和行为进行封装，解耦了对象的状态和行为之间的依赖关系。
当代码中包含大量的条件判断语句时，可以通过状态模式来简化代码。状态模式将条件判断逻辑封装在不同的状态对象中，使得代码更加清晰和易于维护。
对象的状态可以彼此转换，并且需要根据状态转换来改变行为。状态模式通过定义不同的状态对象，使得状态之间的转换变得简单和灵活。

另外还有一些常见的应用场景需要同学们了解。

电梯控制系统：电梯可以处于不同的状态（如停止、上升、下降），不同状态下电梯的行为会有所不同。通过状态模式，可以将每个状态封装在不同的对象中，并根据电梯的当前状态来切换状态对象，从而实现电梯的行为变化。
订单状态管理：订单可以处于不同的状态（如待支付、已支付、已发货、已完成），不同状态下订单的处理逻辑也会有所不同。使用状态模式，可以将每个订单状态封装为不同的状态对象，根据订单的当前状态来执行相应的操作。
游戏角色状态管理：角色在游戏中可以处于不同的状态（如正常、受伤、死亡），不同状态下角色的行为和属性也会发生变化。通过状态模式，可以将每个角色状态封装为不同的状态对象，根据角色的当前状态来执行相应的操作。

总的来说，状态模式适用于对象的行为随着内部状态的改变而改变的场景。它能够将不同状态的行为封装在不同的状态对象中，使得代码更加清晰、灵活和易于扩展。

四、状态模式面试题

一、请解释状态模式的定义和工作原理。

回答：状态模式是一种行为型设计模式。它允许对象在不同的内部状态下改变其行为。状态模式通过将对象的行为封装在不同的状态对象中，使得对象根据其内部状态的改变而改变其行为，而不通过大量的条件语句来判断。在状态模式中，有三个核心角色：环境（Context）、抽象状态（State）和具体状态（ConcreteState）。

工作原理如下：