Java设计模式——状态模式

介绍状态模式

核心思想就是：当对象的状态改变时，同时改变其行为。也就是行为由其状态决定。

介绍
意图：允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。

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。

何时使用：代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。

如何解决：将各种具体的状态类抽象出来。

关键代码：通常命令模式的接口中只有一个方法。而状态模式的接口中有一个或者多个方法。而且，状态模式的实现类的方法，一般返回值，或者是改变实例变量的值。也就是说，状态模式一般和对象的状态有关。实现类的方法有不同的功能，覆盖接口中的方法。状态模式和命令模式一样，也可以用于消除 if…else 等条件选择语句。

应用实例： 1、打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。 2、曾侯乙编钟中，‘钟是抽象接口’,'钟A’等是具体状态，'曾侯乙编钟’是具体环境（Context）。

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，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

使用场景： 1、行为随状态改变而改变的场景。 2、条件、分支语句的代替者。

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。

状态模式

我们通过自动洗衣机工作过程来描述一下状态模式使用。

简单起见，这里我们仅仅考虑【开始】-> 【工作】-> 【结束】，这三个状态。

下面先来看一下其UML的类图：

• 抽象状态接口：State

public interface State {
    public void doJob(Washing washing);
}

• 开始状态：Start

public class Start implements State {
    @Override
    public void doJob(Washing washing) {
        System.out.println("Start Washing Clothes!");
        washing.setState(new Work());
        washing.request();
    }
}

• 工作状态：Work

public class Work implements State{
    @Override
    public void doJob(Washing washing) {
        System.out.println("Working Now!");
        washing.setState(new End());
        washing.request();
    }
}

• 结束状态：End

public class End implements State{
    @Override
    public void doJob(Washing washing) {
        System.out.println("All Finished!");
        washing.setState(null);
    }
}

• 洗衣机类：Washing

public class Washing {
    private State state = null;
    
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
        if (state == null) {
            System.out.println("Current state: null!");
        }
        else {
            System.out.println("Current state: " + state.getClass().getName());
        }
    }
    
    public void request() {
        if (state != null) {
            state.doJob(this);
        }
    }
}

• 演示(Client)：

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Washing washing = new Washing();
        washing.setState(new Start());
        washing.request();
    }
}

结果：

Current state: state.Start
Start Washing Clothes!
Current state: state.Work
Working Now!
Current state: state.End
All Finished!
Current state: null!

washing中提供用户使用的主要接口。初始时，使用者使用一个状态来配置washing，然后便可对washing发送指令，后续不在需要用户直接于具体转态打交道。每个状态会自动控制向下一个状态转移，直到运行结束。