设计模式之状态模式

阅读建议

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什么是状态模式

        状态模式是一种行为型设计模式，允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为。它适用于行为随状态改变而改变的场景，如一个操作中含有庞大的多分支结构，并且这些分支取决于对象的状态。状态模式的核心是状态与行为绑定，不同的状态对应不同的行为。它定义了各种状态类，每个状态类中定义了对应的状态行为，并且状态类之间通过继承实现状态的转移。通过使用状态模式，可以将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足单一职责原则。

状态模式有哪些核心角色

状态模式的核心角色包括：

1. 环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户感兴趣的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
2. 抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
3. 具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为。

状态模式如何实现

需求描述

        状态模式很简单,也很容易理解,这里我举一个生活中的小例子来说明一下:比如我,平时一般都是7点钟起床开始洗漱,8点钟开车出门,9点钟到达公司,开始进入作状态,这就是简单朴实的一天。类似这种不同的状态或时刻，会触发一些固定的动作，并且动作之间具有一定的连贯性，使用状态模式就是一个比较好的选择。如果使用状态模式来模拟一下起床去上班这个过程，应该怎么实现呢？

实现方法

1、TaskState.java：声明抽象的任务状态，即抽象状态角色，封装了特定时刻下的行为；

/**
 * 任务状态抽象
 */
public abstract class TaskState {
 
    /**
     * 任务在某个状态时,做一些事
     */
    public abstract void doSomething(TaskContext taskContext);
}

2、TaskContext.java：任务的上下文环境，持有一个任务状态，并定义了当前任务状态一下具体动作；

/**
 * 任务管理上下文
 */
public class TaskContext {
    private TaskState taskState;
 
    public TaskState getTaskState() {
        return taskState;
    }
 
    public void setTaskState(TaskState taskState) {
        this.taskState = taskState;
    }
 
    public void handle(){
        this.taskState.doSomething(this);
    }
}

3、SevenState.java、EightState.java、NineState.java：继承于抽象的任务状态，是具体状态，分别实现了7点钟、8点钟、9点钟时的特定动作；

/**
 * 7点钟的任务
 */
public class SevenState extends TaskState{
    @Override
    public void doSomething(TaskContext taskContext) {
        System.out.println("7:00>起床洗漱");
        taskContext.setTaskState(new EightState());
    }
}

/**
 * 8点状的任务
 */
public class EightState extends TaskState{
    @Override
    public void doSomething(TaskContext taskContext) {
        System.out.println("8:00>开车出门去上班");
        taskContext.setTaskState(new NineState());
    }
}

/**
 * 9点钟的任务
 */
public class NineState extends TaskState{
    @Override
    public void doSomething(TaskContext taskContext) {
        System.out.println("9:00>到达公司,开始工作");
    }
}

4、Client.java：编写业务客户端把各任务状态整合到上下文环境中；

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        SevenState sevenState = new SevenState();
        TaskContext taskContext = new TaskContext();
        taskContext.setTaskState(sevenState);
        taskContext.handle();
        taskContext.handle();
        taskContext.handle();
    }
}

状态模式适用哪些场景

        状态模式适用于处理一个对象在其内部状态改变时，其行为也随之改变的场景。具体来说，状态模式适用于以下特征的业务场景：

1. 一个对象存在多个状态，这些状态可以相互转换。
2. 不同状态下，对象的行为不同。
3. 状态转换过程比较复杂，将状态判断逻辑转移到代表不同状态的一系列类中可以简化代码。

        例如，在视频播放的业务场景中，播放器有初始状态、播放状态、暂停状态、停止状态、快进状态等多种状态，将这些状态都封装到代表不同状态的类中，可以将复杂的判断逻辑简化，将这些逻辑扩展到不同的状态类中。

        此外，状态模式还适用于电梯运行、购买物品等场景。在电梯运行场景中，电梯的运行状态包括停止、上行、下行等，不同状态下行为不同。在购买物品场景中，可以将购物车中的商品订单状态封装到代表不同状态的类中，如未付款、已付款、已取消等状态，简化判断逻辑并提高代码可读性和可维护性。

状态模式的优点和缺点

优点

1. 状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足“单一职责原则”。
2. 减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且减少对象间的相互依赖。
3. 有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。

缺点

1. 状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。
2. 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。

总结

        在实现上，状态模式增加了系统的类与对象的个数，并且状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。因此，在使用状态模式时需要注意其适用场景和优缺点，并根据实际情况进行权衡和选择。