23种设计模式之状态模式State

概述

当对象的状态改变时，同时改变其行为。

就拿QQ来说，有几种状态，在线、隐身、忙碌等，每个状态对应不同的操作，而且你的好友也能看到你的状态。

所以，状态模式就两点：1、可以通过改变状态来获得不同的行为。2、你的好友能同时看到你的变化。

在状态模式（State Pattern）中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为型模式。

在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。

• 状态模式允许一个对象基于内部状态而拥有不同的行为
• 和程序状态机（PSM）不同，状态模式用类代表状态
• Context会将行为委托给当前状态对象
• 通过将每个状态封装进一个类，我们把以后需要做的任何改变局部化了
• 状态模式和策略模式有相同的类图，但是它们的意图不同
• 策略模式通常会用行为或算法来配置Context类
• 状态模式允许Context随着状态的改变而改变行为
• 状态转换可以由State类或Context类控制
• 使用状态模式通常会导致设计中类的数目大量增加
• 状态类可以被多个Context示例共享

状态模式的优缺点

• 优点
  1. 封装了转换规则。
  2. 枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。
  3. 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
  4. 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块
  5. 可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。
• 缺点
  1. 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
  2. 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
  3. 状态模式对"开闭原则"的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

状态模式的使用场景

1. 行为随状态改变而改变的场景。
2. 条件、分支语句的代替者。

状态模式的结构和实现

模式结构

• Context：是一个上下文类，它可以拥有一些内部状态
• State：内部状态，根据不同状态实现不同行为

模式实现

我们将创建一个 State 接口和实现了 State 接口的实体状态类。Context 是一个带有某个状态的类。

StatePatternDemo，我们的演示类使用 Context 和状态对象来演示 Context 在状态改变时的行为变化。

State.java

public interface State {
   public void doAction(Context context);
}

Context.java

public class Context {
   private State state;
 
   public Context(){
      state = null;
   }
 
   public void setState(State state){
      this.state = state;     
   }
 
   public State getState(){
      return state;
   }
}

StartState.java

public class StartState implements State {
 
   public void doAction(Context context) {
      System.out.println("Player is in start state");
      context.setState(this); 
   }
 
   public String toString(){
      return "Start State";
   }
}

StopState.java

public class StopState implements State {
 
   public void doAction(Context context) {
      System.out.println("Player is in stop state");
      context.setState(this); 
   }
 
   public String toString(){
      return "Stop State";
   }
}

StatePatternDemo.java

public class StatePatternDemo {
   public static void main(String[] args) {
      Context context = new Context();
 
      StartState startState = new StartState();
      startState.doAction(context);
 
      System.out.println(context.getState().toString());
 
      StopState stopState = new StopState();
      stopState.doAction(context);
 
      System.out.println(context.getState().toString());
   }
}

输出结果：

Player is in start state
Start State
Player is in stop state
Stop State

总结

优点： 1、封装了转换规则。 2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。 3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。 4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。 5、可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

缺点： 1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。 2、状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。 3、状态模式对"开闭原则"的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

使用场景： 1、行为随状态改变而改变的场景。 2、条件、分支语句的代替者。

注意事项： 在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。

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