设计模式之状态模式

状态模式 State Pattern

• 定义：运行对象内部因为状态发生改变时，改变其行为操作。
• 主要解决：对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。
• 使用场景： 代码中包含大量与对象状态有关的(if-else、switch-case)条件语句。（依赖于状态）
• 如何使用：将各种具体的状态类抽象出来。
• 生活例子：投币夹娃娃机；
• 在Android中的例子：WiFi的开关；登录系统；
• 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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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。

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状态层级关系

在状态模式中的几种状态，肯定是不能随意切换的，好比当用户登录了，才能运行注销，所以在状态之间需要一个转换规则来控制，这个转换规则就是所谓得状态层级关系。

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实例代码

定义一个用户状态接口

public interface UserState {
    // 转发
    public void forward(String string);
    // 评论
    public void comment(String string);
    // 点赞
    public void giveLike(String string);
    // 发博客
    public void sendWord(String string);
}

实现两个用户状态类

/**
 * 实现用户状态类——登录状态
 */
public class LoginState implements UserAction {
    @Override
    public void forward(String string) {
        System.out.println("转发文章" + string);
    }
    @Override
    public void comment(String string) {
        System.out.println("评论文章" + string);
    }
    @Override
    public void giveLike(String string) {
        System.out.println("点赞文章" + string);
    }
    @Override
    public void sendWord(String string) {
        System.out.println("发博客" + string);
    }
}
/**
 * 实现用户状态类——注销状态
 */
public class LogoutState implements UserAction {
    @Override
    public void forward(String string) {
        System.out.println("尚未登录，无法转发，请登录！");
    }
    @Override
    public void comment(String string) {
        System.out.println("尚未登录，无法评论，请登录！");
    }
    @Override
    public void giveLike(String string) {
            System.out.println("尚未登录，无法点赞，请登录！");
    }
    @Override
    public void sendWord(String string) {
        System.out.println("尚未登录，无法发博客，请登录！");
    }
}

定义一个Context类

public class LoginController implements ClientLoginState {
    private UserState mUserState;
    public void setUserAction(UserState userAction) {
        mUserState = userAction;
    }
    @Override
    public void login() {
        setUserAction(new LoginState());
        System.out.println("登录了！");
    }
    @Override
    public void logout() {
        setUserAction(new LogoutState());
        System.out.println("注销了！");
    }
    public void forward(String str) {
        mUserState.forward(str);
    }
    public void comment(String str) {
        mUserState.comment(str);
    }
    public void giveLike(String str) {
        mUserState.giveLike(str);
    }
    public void sendWord(String str) {
        mUserState.sendWord(str);
    }
}
// 定义用户登录状态接口
public interface ClientLoginState {
    public void login();
    public void logout();
}

实现客户端类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        LoginController loginController = new LoginController();
        // 用户已登录
        loginController.login();
        loginController.forward("人民日报");
        loginController.giveLike("人民日报");
        loginController.comment("人民日报");
        // 用户在注销之后
        loginController.logout();
        loginController.forward("人民日报");
        loginController.giveLike("人民日报");
        loginController.comment("人民日报");
    }
}

结果

登录了！
转发文章人民日报
点赞文章人民日报
评论文章人民日报
注销了！
尚未登录，无法转发，请登录！
尚未登录，无法点赞，请登录！
尚未登录，无法评论，请登录！

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参考 uml

image.png

总结

• 可以发现，这种设计下，Client根本不需要清楚状态的改变，它只用调用状态的方法就行。状态的改变是在状态内部发生的。这就是“状态模式”。
• 如果此时再增加一种状态，Client不需要做任何改变，我们只需要再增加一个状态类，然后在相关的状态类方法里面增加转换的过程即可。

参考文章

• https://www.runoob.com/design-pattern/state-pattern.html
• https://www.runoob.com/w3cnote/state-vs-strategy.html