设计模式-状态模式(25)

定义

状态模式(State Pattern)又称为状态对象模式，该模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变行为。

英文：Allow an object to alert its behavior when its internal state changes.The object will appear to change its class.

翻译：允许一个对象内在状态发生改变时改变行为，使得这个对象看起来像改变了类型。

状态模式的核心是封装，状态的变更引起行为的变动，从外部看来就好像该对象对应的类发生改变一样。

角色

抽象状态（State）角色：该角色用以封装环境的一个特定的状态所对应的行为。

具体状态（Concrete State）角色：该角色实现环境的某一个状态所对应的行为。

环境（Context）角色：该角色定义客户端需要的接口，并负责具体状态的切换。它会保留一个具体状态类的实例，该实例给出环境对象的现有状态。

/**
 * 抽象状态
 */
public abstract class State {
    //定义一个环境角色
    protected Context context;
    //设置环境
    public void setContext(Context context){
        this.context = context;
    }
    //抽象行为
    public abstract void handle();
}

/**
 * 具体状态
 */
public class ConcreteState1 extends State {
    //状态1的行为逻辑处理
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("行为一的逻辑处理");
    }
}

/**
 * 具体状态2
 */
public class ConcreteState2 extends State {
    //状态2的行为逻辑处理
    @Override
    public void handle() {
        System.out.println("行为二的逻辑处理");
    }
}

/**
 * 环境角色
 */
public class Context {
    //定义状态
    public static State STATE1 = new ConcreteState1();
    public static State STATE2 = new ConcreteState2();
    //当前状态
    private State currentState;
    //获取当前状态
    public State getCurrentState() {
        return currentState;
    }
    //设置当前状态
    public void setCurrentState(State currentState) {
        this.currentState=currentState;
        //设置状态的环境
        currentState.setContext(this);
    }

    //行为委托
    public void handle1(){
        //切换到状态1
        this.setCurrentState(STATE1);
        this.currentState.handle();
    }

    //行为委托
    public void handle2(){
        //切换到状态2
        this.setCurrentState(STATE2);
        this.currentState.handle();
    }

}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //定义环境角色
        Context context = new Context();
        //执行行为
        context.handle1();
        context.handle2();
    }
}

源码

从运行结果看，状态模式隐藏了状态的变化过程，状态的变化引起行为的变化。在外只能看到行为的变化，而不用知道是状态变化引起的。

优点

结构清晰。
遵循设计原则。
封装性非常好。

缺点

子类太多，不易管理。

效果

状态模式需要对每一个系统可能取得的状态建立一个状态类的子类。当系统的状态发生变化时，系统便改变所选的子类。所有与一个特定的状态有关的行为都被包装到一个特定的对象里面，这使得行为的定义局域化。因为同样的原因，如果有新的状态以及它对应的行为需要定义时，可以很方便地通过设立新的子类的方式加到系统里，不需要改动其他的类。
由于每一个状态都被包装到了类里面，就可以不必采用过程性的处理方式，不必使用长篇累牍的条件转移语句。
使用状态模式使系统状态的变化变得很明显。由于不需要用一些属性来指明系统所处的状态，所以就不用担心修改这些属性不当造成的错误。
可以在系统的不同部分使用一些相同的状态类的对象，这种共享对象的办法与享元模式相符合。事实上，此时这些状态对象基本上是只有行为而没有内部状态的享元。
虽然状态模式会造成大量的小型状态类，但是它可以使程序免于大量的条件转移语句，实际上使程序更易于维护。
系统所选的状态子类均是从一个抽象状态类或接口继承而来，Java语言的特性使得在Java语言中使用状态模式较为安全，多态性是状态模式的核心。

使用场景

对象的行为依赖于它所处的状态，即行为随状态改变而改变的场景。
对象在某个方法中依赖于一重或多重条件分支语句，此时可以使用状态模式将每一个分支语句都包装到一个单独的类中，使得这些条件分支语句能够以类的方式独立存在和演化。如此，维护这些独立的类就不会影响到系统的其他部分。

/**
 * 频道(抽象状态)
 */
public interface Channel {
    //播放频道中的节目
    public void display();
}

/**
 * 具体状态
 */
public class CCTV1 implements Channel {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("CCTV1正在播放新闻联播");
    }
}

/**
 * 具体状态
 */
public class CCTV2 implements Channel {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("CCTV2正在播放动物世界");
    }
}

/**
 * 具体状态
 */
public class CCTV6 implements Channel {
    @Override
    public void display() {
        System.out.println("CCTV6正在播放电影");
    }
}

/**
 * 电视--环境角色
 */
public class TV {
    private Channel channel1 = new CCTV1();
    private Channel channel2 = new CCTV2();
    private Channel channel6 = new CCTV6();
    //当前频道
    private Channel curChanel;

    public Channel getCurChanel() {
        return curChanel;
    }

    public void setCurChanel(Channel curChanel) {
        this.curChanel = curChanel;
    }

    public void displayCCTV1(){
        this.setCurChanel(channel1);
        this.curChanel.display();
    }

    public void displayCCTV2(){
        this.setCurChanel(channel2);
        this.curChanel.display();
    }

    public void displayCCTV6(){
        this.setCurChanel(channel6);
        this.curChanel.display();
    }

}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TV tv = new TV();
        tv.displayCCTV1();
        System.out.println("CCTV1播放广告");
        tv.displayCCTV2();
        System.out.println("就是想换台");
        tv.displayCCTV6();
    }
}

源码