设计模式——状态模式

在现实生活中，常常会出现这样的事例：一个人的情绪高兴时，会做出一些助人为乐的事情。情绪低落的时候，会做出一些伤天害理的事情。这里的情绪就是状态，对应做的事情就是行为。在软件开发中也是类似的，有些对象可能会根据不同的情况做出不同的行为，我们把这种对象称为有状态的对象，而把影响对象行为的一个或多个动态变化的属性称为状态。当有状态的对象与外部事件产生互动时，其内部状态会发生改变，从而使得其行为也随之发生改变。

一、基本介绍

---

【1】状态（State）模式的定义：对有状态的对象，把复杂的 “判断逻辑” 提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。
【2】状态模式（State Pattern）：它主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换。
【3】当一个对象的内在状态改变时，允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。
【4】这种类型的设计模式属于行为型模式。

二、状态模式的结构

---

状态模式把受环境改变的对象行为包装在不同的状态对象里，其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。现在我们来分析其基本结构和实现方法。状态模式包含以下主要角色：
【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。
 

三、状态模式的应用案例

---

使用状态模式解决 APP 抽奖问题：根据如下流程中的状态，完成具体的业务操作。

【1】应用的结构类图：精华在RaffleActive（上下文类）和状态的子类中。两者之间相互组合，减少复杂的逻辑判断。

【2】State 接口的实现如下：

/*
 *  状态对应的抽象行为
 */
public interface State {
	//扣除积分
	public void deduceMoney();
	//是否中奖
	public boolean raffle();
	//发放奖品
	public void dispensePrize();
}

【3】State 子类一：扣除积分类 NoRaffleState 的实现如下，扣除成功后，将 state 设置为抽奖状态。

public class NoRaffleState implements State{
	
	//初始化时传入活动引用，扣除积分后改变其状态
	RaffleActivity active;
	
	//构造器
	public NoRaffleState(RaffleActivity active) {
		this.active = active;
	}

	// 当前状态可以扣分，扣分后修改状态
	@Override
	public void deduceMoney() {
		System.out.println("扣除5个积分");
		active.setState(active.getCanRaffeState());
		
	}
	@Override
	public boolean raffle() {
		System.out.println("抽了积分才能抽奖");
		return false;
	}

	@Override
	public void dispensePrize() {
		System.out.println("不能方法奖品");
	}

}

【4】 State 子类一：抽奖状态类 CanRaffeState，如果抽中设置状态为抽中状态，未抽中时设置状态为扣积分状态。

public class CanRaffeState implements State{
	RaffleActivity active;
	
	//构造器
	public CanRaffeState(RaffleActivity active) {
		this.active = active;
	}

	//扣积分
	@Override
	public void deduceMoney() {
		System.out.println("已扣除积分");
	}

	@Override
	public boolean raffle() {
		System.out.println("正在抽奖，请稍等");
		int num = new Random().nextInt(5);
		//20% 的中奖机会，中了则返回true
		if(num == 0) {
			active.setState(active.getDispenseState());
			return true;
			
		}else {
			System.out.println("很遗憾没有抽中奖品");
			active.setState(active.getNoRaffleState());
			return false;
		}
	}

	@Override
	public void dispensePrize() {
		System.out.println("抽奖中，不能发送奖品");
	}

}

【5】 State 子类一：抽中状态类 DispenseState，如果礼物未送完，则发送礼物，并设置状态为扣分状态。否则设置为礼物以发放完，且活动结束状态。

public class DispenseState implements State{
	RaffleActivity active;
	
	//构造器
	public DispenseState(RaffleActivity active) {
		this.active = active;
	}

	@Override
	public void deduceMoney() {
		System.out.println("不能扣积分");
	}

	@Override
	public boolean raffle() {
		System.out.println("不能抽奖");
		return false;
	}

	@Override
	public void dispensePrize() {
		if(active.getCount()>0) {
			System.out.println("恭喜中奖了,奖品已发货");
			active.setState(active.getNoRaffleState());
		}else {
			System.out.println("很遗憾，奖品已发完");
			active.setState(active.getDispenseOutState());
		}
	}
}

【6】 State 子类一：礼物发放完，却活动结束状态类 DispenseOutState

public class DispenseOutState implements State{
	
	@Override
	public void deduceMoney() {
		System.out.println("活动结束");
	}

	@Override
	public boolean raffle() {
		System.out.println("活动结束");
		return false;
	}

	@Override
	public void dispensePrize() {
		System.out.println("活动结束");
		System.exit(0);
	}

}

【7】上下文类 RaffleActivity，主要存储用户的状态和礼物的总记录数等重要信息。并组合所有的状态子类，传入自身对象。

public class RaffleActivity {
	//状态
	private State state;
	//奖品记录数
	private int count;
	
	//构造器，初始化上述两个属性
	public RaffleActivity(int count) {
		//客户端创建的时候，说明开始是开始抽奖状态。
		state = noRaffleState;
		this.count = count;
	}
	
	NoRaffleState noRaffleState = new NoRaffleState(this);
	CanRaffeState canRaffeState = new CanRaffeState(this);
	DispenseState dispenseState = new DispenseState(this);
	DispenseOutState dispenseOutState = new DispenseOutState();
	
	// 当前状态可以扣分，扣分后修改状态
	public void deduceMoney() {
		state.deduceMoney();
	}
	public void raffle() {
		if(state.raffle()) {
			state.dispensePrize();
		} 
	}
	
	//需要注意，我们的数量应该是递减的
	public int getCount() {
		int countNum = count;
		count--;
		return countNum;
	}

	public void setCount(int count) {
		this.count = count;
	}

	public State getState() {
		return state;
	}
	
	public void setState(State state) {
		this.state = state;
	}
	
	public NoRaffleState getNoRaffleState() {
		return noRaffleState;
	}

	public CanRaffeState getCanRaffeState() {
		return canRaffeState;
	}

	public DispenseState getDispenseState() {
		return dispenseState;
	}

	public DispenseOutState getDispenseOutState() {
		return dispenseOutState;
	}
}

【8】客户端端调用类 Client，只需要调用上下文类，便可实现客户端的需求。

public class Client {
	
	public static void main(String[] args) {
		//为了演示方便，就定义只有一个奖品
		RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);
		for(int i=0;i<30;i++) {
			System.out.println("======第"+i+"次，抽取奖品========");
			//扣积分
			activity.deduceMoney();
			//抽奖
			activity.raffle();
		}
	}
}

四、状态模式的特点

---

状态模式的主要优点如下：
【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。

状态模式的主要缺点如下：
【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。

----如果喜欢，点个  红心♡  支持以下，谢谢----