设计模式之状态模式

开始总结设计模式主要是因为项目在实际的使用中，适合的设计模式能够使代码变得更加优雅，也更便于维护。各种设计模式的精髓和使用场景还需要不断的温习，这样在用时，才能不会为了使用设计模式而使用设计模式。

核心思想

状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为。这个对象看上去就像是改变了它的类一样。
状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式的示意性类图如下所示：

状态模式所涉及到的角色有：
　　●　　环境(Context)角色，也成上下文：定义客户端所感兴趣的接口，并且保留一个具体状态类的实例。这个具体状态类的实例给出此环境对象的现有状态。
　　●　　抽象状态(State)角色：定义一个接口，用以封装环境（Context）对象的一个特定的状态所对应的行为。
　　●　　具体状态(ConcreteState)角色：每一个具体状态类都实现了环境（Context）的一个状态所对应的行为。

先看一个简单的代码示例

public class State {  
    private String value;  
      
    public String getValue() {  
        return value;  
    }  
    public void setValue(String value) {  
        this.value = value;  
    }  
    public void method1(){  
        System.out.println("execute the first opt!");  
    }  
    public void method2(){  
        System.out.println("execute the second opt!");  
    }  
}  

public class Context {  
    private State state;  
    public Context(State state) {  
        this.state = state;  
    }  
    public State getState() {  
        return state;  
    }  
    public void setState(State state) {  
        this.state = state;  
    }  
    public void method() {  
        if (state.getValue().equals("state1")) {  
            state.method1();  
        } else if (state.getValue().equals("state2")) {  
            state.method2();  
        }  
    }  
}  

public class Test {  
  
    public static void main(String[] args) {  
          
        State state = new State();  
        Context context = new Context(state);  
          
        //设置第一种状态  
        state.setValue("state1");  
        context.method();  
          
        //设置第二种状态  
        state.setValue("state2");  
        context.method();  
    }  
}  

再举一个投票系统的case。
　考虑一个在线投票系统的应用，要实现控制同一个用户只能投一票，如果一个用户反复投票，而且投票次数超过5次，则判定为恶意刷票，要取消该用户投票的资格，当然同时也要取消他所投的票；如果一个用户的投票次数超过8次，将进入黑名单，禁止再登录和使用系统。

要使用状态模式实现，首先需要把投票过程的各种状态定义出来，根据以上描述大致分为四种状态：正常投票、反复投票、恶意刷票、进入黑名单。然后创建一个投票管理对象（相当于Context）。

抽象状态类

public interface VoteState {
    /**
     * 处理状态对应的行为
     * @param user    投票人
     * @param voteItem    投票项
     * @param voteManager    投票上下文，用来在实现状态对应的功能处理的时候，
     *                         可以回调上下文的数据
     */
    public void vote(String user,String voteItem,VoteManager voteManager);
}

具体状态类——正常投票

public class NormalVoteState implements VoteState {

    @Override
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //正常投票，记录到投票记录中
        voteManager.getMapVote().put(user, voteItem);
        System.out.println("恭喜投票成功");
    }

}

具体状态类——重复投票

public class RepeatVoteState implements VoteState {

    @Override
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //重复投票，暂时不做处理
        System.out.println("请不要重复投票");
    }

}

具体状态类——恶意刷票

public class SpiteVoteState implements VoteState {

    @Override public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) { // 恶意投票，取消用户的投票资格，并取消投票记录
        String str = voteManager.getMapVote().get(user); if(str != null){
            voteManager.getMapVote().remove(user);
        }
        System.out.println("你有恶意刷屏行为，取消投票资格");
    }

}

具体状态类——黑名单

public class BlackVoteState implements VoteState {

    @Override public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) { //记录黑名单中，禁止登录系统
        System.out.println("进入黑名单，将禁止登录和使用本系统");
    }

}

环境类

public class VoteManager { //持有状体处理对象
    private VoteState state = null; //记录用户投票的结果，Map<String,String>对应Map<用户名称，投票的选项>
    private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>(); //记录用户投票次数，Map<String,Integer>对应Map<用户名称，投票的次数>
    private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>(); /** * 获取用户投票结果的Map */
    public Map<String, String> getMapVote() { return mapVote;
    } /** * 投票
     * @param user    投票人
     * @param voteItem    投票的选项 */
    public void vote(String user,String voteItem){ //1.为该用户增加投票次数 //从记录中取出该用户已有的投票次数
        Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user); if(oldVoteCount == null){
            oldVoteCount = 0;
        }
        oldVoteCount += 1;
        mapVoteCount.put(user, oldVoteCount); //2.判断该用户的投票类型，就相当于判断对应的状态 //到底是正常投票、重复投票、恶意投票还是上黑名单的状态
        if(oldVoteCount == 1){
            state = new NormalVoteState();
        } else if(oldVoteCount > 1 && oldVoteCount < 5){
            state = new RepeatVoteState();
        } else if(oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount <8){
            state = new SpiteVoteState();
        } else if(oldVoteCount > 8){
            state = new BlackVoteState();
        } //然后转调状态对象来进行相应的操作
        state.vote(user, voteItem, this);
    }
}

客户端类

public class Client { public static void main(String[] args) {

        VoteManager vm = new VoteManager(); for(int i=0;i<9;i++){
            vm.vote("u1","A");
        }
    }

}

运行结果如下：

从上面的示例可以看出，状态的转换基本上都是内部行为，主要在状态模式内部来维护。比如对于投票的人员，任何时候他的操作都是投票，但是投票管理对象的处理却不一定一样，会根据投票的次数来判断状态，然后根据状态去选择不同的处理。

认识状态模式

● 状态和行为

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。

● 行为的平行性

注意平行性而不是平等性。所谓平行性指的是各个状态的行为所处的层次是一样的，相互独立的、没有关联的，是根据不同的状态来决定到底走平行线的哪一条。行为是不同的，当然对应的实现也是不同的，相互之间是不可替换的。

而平等性强调的是可替换性，大家是同一行为的不同描述或实现，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。

大家可能会发现状态模式的结构和策略模式的结构完全一样，但是，它们的目的、实现、本质却是完全不一样的。还有行为之间的特性也是状态模式和策略模式一个很重要的区别，状态模式的行为是平行性的，不可相互替换的；而策略模式的行为是平等性的，是可以相互替换的。

● 环境和状态处理对象

在状态模式中，环境(Context)是持有状态的对象，但是环境(Context)自身并不处理跟状态相关的行为，而是把处理状态的功能委托给了状态对应的状态处理类来处理。

在具体的状态处理类中经常需要获取环境(Context)自身的数据，甚至在必要的时候会回调环境(Context)的方法，因此，通常将环境(Context)自身当作一个参数传递给具体的状态处理类。

客户端一般只和环境(Context)交互。客户端可以用状态对象来配置一个环境(Context)，一旦配置完毕，就不再需要和状态对象打交道了。客户端通常不负责运行期间状态的维护，也不负责决定后续到底使用哪一个具体的状态处理对象。

参考链接：https://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/06/08/2538146.html