设计模式之零七：“随性切换的”状态模式
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正事儿说完，咱们先来扯几句相关话题：
所有的设计模式源代码，我均已上传到了GitHub上，欢迎Star，么么哒：
https://github.com/SwyftG/DesignPatternExample
接下来，咱们来聊聊 状态模式。
状态模式（State Pattern），这个模式和上一期的策略模式比较像。Wikipedia解释如下：
“The state pattern is a behavioral software design pattern that implements a state machine in an object-oriented way. With the state pattern, a state machine is implemented by implementing each individual state as a derived class of the state pattern interface, and implementing state transitions by invoking methods defined by the pattern's superclass.”
大致意思是：状态模式是一种行为设计模式。行为完全是由状态来决定的，不同的状态下有不同的行为。比如有些方法在状态A下面才有效，有些方法在状态B下面才有效。在状态模式里，一个实例对象通过调用不同具体状态类的接口，来实现方法的改变。
状态模式的UML图如下：
W3sDesign_State_Design_Pattern_UML.jpg
可以看到这里面的结构和策略模式很像，
- Context 上下文，定义感兴趣的接口，维护一个State子类的实例
- State 抽象状态类或者接口
- ConcreteState 具体状态类
一般情况，当一个对象的行为决定了他的状态，而且运行时，状态会改变行为的时候；或者代码中含有大量与对象状态判断相关的语句，这种时候用状态模式比较好。这样做使得对象可以独立于他的状态变化。状态模式能够完美的解耦，是的结构清晰，易于扩展。
操作实例
既然状态模式和策略模式相似，那么我们还是以生活作息都很规律的PeekPa来做例子。
假设PeekPa有高兴的时候，和不高兴的时候。高兴的时候，PeekPa会满家疯跑，同时可以吃很多猫粮，口渴，会喝很多水，叫声也是“嗷嗷”的；当PeekPa 不高兴的时候，就只会睡觉，不疯了，而且只吃一点点猫粮，喝一点点水。叫声没有，改成了呼噜。
在这个例子中，PeekPa就有两种状态，高兴和不高兴，行为方法总共有：在家里疯跑，吃饭，喝水和发出的声音。那么首先状态模式的结构代码如下。
抽象状态接口：
// 状态接口
public interface IModeState {
// 叫声
String voiceState();
// 吃东西
int eatState(int weight);
// 运动状态
String moveState();
// 喝水
int calculateWater(int foodWeight);
}
具体状态类HappyMode:
// 具体状态类HappyMode
public class HappyMode implements IModeState {
private final String VOICE_STATE = "Ao~ Ao~ Ao~";
private final String MOVE_STATE = "Mad";
@Override
public String voiceState() {
return VOICE_STATE;
}
@Override
public int eatState(int weight) {
return weight;
}
@Override
public String moveState() {
return MOVE_STATE;
}
@Override
public int calculateWater(int foodWeight) {
// 吃30克猫粮要喝300ml水
return (int)foodWeight * 300 / 30;
}
@Override
public String toString() {
return this.getClass().getSimpleName();
}
}
具体状态类DepressionMode:
// 具体状态类DepressionMode
public class DepressionMode implements IModeState {
private final String VOICE_STATE = "HuluHulu";
private final String MOVE_STATE = "Sleep";
@Override
public String voiceState() {
return VOICE_STATE;
}
@Override
public int eatState(int weight) {
return weight;
}
@Override
public String moveState() {
return MOVE_STATE;
}
@Override
public int calculateWater(int foodWeight) {
// 吃30克猫粮需要喝 100ml 水。
return (int)foodWeight * 100 / 30;
}
@Override
public String toString() {
return this.getClass().getSimpleName();
}
}
具体调用状态类PeekPa：
// 状态调用类PeekPa
public class PeekPa {
private IModeState modeState;
private IModeState happyMode;
private IModeState depressionMode;
private String voiceState;
private String moveState;
private List<Integer> drintWaterList;
public PeekPa() {
drintWaterList = new ArrayList<>();
// 初始化状态类
this.happyMode = new HappyMode();
this.depressionMode = new DepressionMode();
setMode(happyMode);
}
// 改变状态方法，高兴模式
public void inHappyMode() {
setMode(this.happyMode);
}
// 改变状态方法，消极模式
public void inDepressionMode() {
setMode(this.depressionMode);
}
private void setMode(IModeState mode) {
this.modeState = mode;
}
// 调用状态类的 voice() 方法
public void voice() {
this.voiceState = this.modeState.voiceState();
System.out.println("PeekPa's is In : " + this.modeState + ". Voice is : " + this.voiceState);
}
// 调用状态类的 eat() 方法
public void eat(int weight) {
int foodWeight = this.modeState.eatState(weight);
int drinkWater = calculateWater(this.modeState, foodWeight);
drintWaterList.add(drinkWater);
System.out.println("PeekPa eat: " + foodWeight + ". Drink: " + drinkWater + "ml water.");
}
// 调用状态类的 calculateWater() 方法
private int calculateWater(IModeState modeState, int foodWeight) {
return modeState.calculateWater(foodWeight);
}
// 调用状态类的 moveState() 方法
public void move() {
this.moveState = this.modeState.moveState();
System.out.println("PeekPa's is In : " + this.modeState + ". MoveState is : " + this.moveState);
}
public void showInfo() {
int waterSum = 0;
for (Integer water : drintWaterList) {
waterSum += water;
}
System.out.println("Water sum is : " + waterSum + "ml.");
}
}
好的，状态模式的代码我们已经构建完成，那么下一步我们就是来调用检测代码的运行结果了。
// 初始化状态调用类
PeekPa peekPa = new PeekPa();
// PeekPa在设置成高兴的状态
peekPa.inHappyMode();
// PeekPa在高兴的状态下吃了20克猫粮
peekPa.eat(20); // "PeekPa eat: 20. Drink: 200 ml water."
// PeekPa在高兴的状态下叫声
peekPa.voice(); // "PeekPa's is In : HappyMode. Voice is : AoAoAo"
// PeekPa在高兴状态下运动状态
peekPa.move();
// PeekPa设置成了悲伤的状态
peekPa.inDepressionMode();
// PeekPa在悲伤状态下的叫声
peekPa.voice();
// PeekPa在悲伤状态下的运动状态
peekPa.move();
// PeekPa在悲伤状态下吃了20克猫粮
peekPa.eat(20);
// PeekPa总共需要多少水
peekPa.showInfo();
这里就可以看到，调用者PeekPa在不同状态下，调用同一个方法，会运行处不同的结果，这就是状态模式的实现。
考虑一下状态模式的扩展性，如果我要添加一个新的Mode，比如PeekPa在每天早晨起床，有起床气的情况下，他的这些方法表现是什么样子的。那么我们只需要：1. 新建一个具体状态类，实现接口里面的方法; 2.在状态调用者内部声明出这个状态类，并且写好切换状态的方法就可以了。
状态模式和策略模式最大的不同：策略模式的策略是暴露给客户端的，用什么策略，是客户端构建出来，并安插给使用类的；而状态模式，所有的状态都是在状态调用类内部初始化声明的，针对客户端，只暴露一个设置状态的方法而已。
总结一下
状态模式是将调用类的所有不同状态都放到自己的类中，然后在不同状态下，会有不同的行为。他和策略模式很像。
优点： 结构简单，封装性好，易于扩展。各种状态不暴露给客户端，能够较好的保护数据。
缺点： 状态模式需要编写很多具状态类，会增加代码数量。
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