设计模式--状态模式

程序员文章站 2022-03-14 20:49:39

...

状态模式

引入

设计模式--状态模式
有四种状态
- 有1元(HAS_MONEY)
- 没有1元(NO_MONEY)
- 可出售糖果(SOLD)
- 糖果售罄(SOLD_OUT)

初级版代码

public class GumballMachine{
    final static int SOLD_OUT = 0;//售罄
    final static int NO_MONEY = 1;//没有1元
    final static int HAS_MONEY = 2;//有1元
    final static int SOLD = 3;//可出售

    int state = SOLD_OUT;//持有当前状态
    int count = 0;//糖果数量

    public GumballMachine(int count){
        this.count = count;
        if(count>0){
            state = NO_MONEY;
        }
    }
    //投1元
    public void insertMoney(){
        if(state==HAS_MONEY){
            System.out.println("不能再投入1元");
        }else if(state==SOLD_OUT){
            System.out.println("已经卖完了");
        }else if(state==SOLD){
            System.out.println("可以发糖了");
        }else if(state==NO_MONEY){
            state = HAS_MONEY;
            System.out.println("你投了1元");
        }
    }
    //退回1元
    public void ejectMoney(){
        if(state == HAS_MONEY){
            state = NO_MONEY;
            System.out.println("退钱了");
        }else if(....){
            ......
        }
    }
    //转动曲柄
    public void turnCrank(){
        if(state == HAS_MONEY){
            state = SOLD;
            System.out.println("要发糖了");
            dispense();//发糖
        }else if(......){
            ......
        }
    }
    //发糖
    public void dispense(){
        if(state == SOLD){
            System.out.println("糖来了");
            count--;
            if(count==0){
                System.out.println("没糖了");
                state = SOLD_OUT;
            }else{
                state = NO_MONEY;
            }
        }else if(......){
            ......
        }
    }
}

class Client{
    public static void main(String[] args){
        GumballMachine gumballMachine = new GumballMachine(5);

        gumballMachine.insertMoney();
        gumballMachine.turnCrank();

        gumballMachine.insertMoney();
        gumballMachine.turnCrank();

        gumballMachine.insertMoney();
        gumballMachine.turnCrank();

        gumballMachine.insertMoney();
        gumballMachine.turnCrank();

        gumballMachine.insertMoney();
        gumballMachine.ejectMoney();

    }
}

来了个需求

-在转动曲柄时，有10%的概率多得一颗糖(一共两颗)

//添加新的状态
static final int DOUBLE = 4;
//在每个行为的方法上添加新的条件判断来处理DOUBLE状态
//特别在turnCrank()中添加代码检查顾客是否中了10%，然后再决定切换到SOLD还是DOUBLE状态

升级版代码

public class GumballMachine{
    State soldOutState;    //售罄
    State noMoneyState;    //没有1元
    State hasMoneyState;   //有1元
    State soldState;       //可出售

    State state = soldOutState;  //持有当前状态
    int count = 0;    //糖果数量

    public GumballMachine(int count){
        soldOutState = new SoldOutState(this);
        noMoneyState = new NoMoneyState(this);
        hasMoneyState = new HasMoneyState(this);
        soldState = new SoldState(this);
        this.count = count;
        if (count > 0) {
            state = noMoneyState;
        }
    }
    public void insertMoney(){
        state.insertMoney();
    }
    public void ejectMoney(){
        state.ejectMoney();
    }
    public void turnCrank(){
        state.turnCrank();
        state.dispense();
    }
    void setState(State state){
        this.state = state;
    }
    //提供给State类的dispense()调用的
    void releaseBall(){
        System.out.println("糖果数量减1");
        if (count!=0) {
            count--;
        }
    }
    State getSoldState(){
        return soldState;
    }
    State getSoldOutState(){
        return soldOutState;
    }
    State getHasMoneyState(){
        return hasMoneyState;
    }
    State getNoMoneyState(){
        return noMoneyState;
    }

}

public interface State{
    void insertMoney();
    void ejectMoney();
    void turnCrank();
    void dispense();
}

public class HasMoneyState implements State{
    GumballMachine gumballMachine;

    public HasMoneyState(GumballMachine gumballMachine){
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }

    public void insertMoney(){
        //println
    }
    public void ejectMoney(){
        //println
        gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoMoneyState());
    }
    public void turnCrank(){
        //println
        gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldState());
    }
    public void dispense(){
        //println
    }
}

public class SoldState implements State{
    GumballMachine gumballMachine;

    public SoldState(GumballMachine gumballMachine){
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }

    public void insertMoney(){
        //println
    }
    public void ejectMoney(){
        //println
    }
    public void turnCrank(){
        //println
    }
    public void dispense(){
        gumballMachine.releaseBall();
        if (gumballMachine.getCount()>0) {
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoMoneyState());
        }else{
            //println
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
        }
    }
}

UML图

设计模式--状态模式

目前所做的事
- 将每个状态的行为局部化到它自己的类中
- 将容易产生问题的if语句删除，以方便日后的维护
- 让每一个状态”对修改关闭”,让糖果机”对扩展开放”(在糖果机中无法对每个状态的行为修改，但可添加新的状态)

定义

允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。其别名为状态对象(Objects for States)。

使用场景

代码中包含大量与对象状态有关的条件语句
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。

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。

如何解决

将各种具体的状态类抽象出来

优点

结构清晰，避免了过多的switch…case或者if…else语句的使用
遵循设计原则，很多地体现了开闭原则和单一职责原则，每个状态都是一个子类。
封装性比较好
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。

缺点

类膨胀

10%概率

public class DoubleState implements State{
    GumballMachine gumballMachine;

    public DoubleState(GumballMachine gumballMachine){
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }

    //...

    public void dispense(){
        gumballMachine.releaseBall();
        if (gumballMachine.getCount() == 0) {
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());  
        }else{
            gumballMachine.releaseBall();
            if (gumballMachine.getCount > 0) {
                gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoMoneyState());
            }else{
                gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
            }
        }
    }
}

public class HasMoneyState implements State{
    GumballMachine gumballMachine;
    Random random = new Random(System.currentTimeMillis());
    public HasMoneyState(GumballMachine gumballMachine){
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }

    //...

    public void turnCrank(){
        int double = random.nextInt(10);
        //中了10%时，如果糖果数量有2颗以上时，才进入DoubleState，否则跟平常一样进入SoldState
        if (double == 0 && gumballMachine.getCount() > 1) {
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getDoubleState());
        }else{
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldState());
        }
    }
}

public class GumballMachine{
    State soldOutState;    //售罄
    State noMoneyState;    //没有1元
    State hasMoneyState;   //有1元
    State soldState;       //可出售
    State doubleState;      //10%概率的2颗糖

    State state = soldOutState;  //持有当前状态
    int count = 0;    //糖果数量

    public GumballMachine(int count){
        soldOutState = new SoldOutState(this);
        noMoneyState = new NoMoneyState(this);
        hasMoneyState = new HasMoneyState(this);
        soldState = new SoldState(this);
        doubleState = new DoubleState(this);
        this.count = count;
        if (count > 0) {
            state = noMoneyState;
        }
    }
    public void insertMoney(){
        state.insertMoney();
    }
    public void ejectMoney(){
        state.ejectMoney();
    }
    public void turnCrank(){
        state.turnCrank();
        state.dispense();
    }
    void setState(State state){
        this.state = state;
    }
    void releaseBall(){
        System.out.println("糖果数量减1");
        if (count!=0) {
            count--;
        }
    }
    State getSoldState(){
        return soldState;
    }
    //还有getSoldOutState()，getHasMoneyState()等方法
}

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表格

Markdown　Extra　表格语法：

项目	价格
Computer	$1600
Phone	$12
Pipe	$1

可以使用冒号来定义对齐方式：

项目	价格	数量
Computer	1600 元	5
Phone	12 元	12
Pipe	1 元	234

定义列表

Markdown　Extra　定义列表语法：
项目１
项目２: 定义 A; 定义 B
项目３: 定义 C; 定义 D

定义D内容

代码块

代码块语法遵循标准markdown代码，例如：

@requires_authorization
def somefunc(param1='', param2=0):
    '''A docstring'''
    if param1 > param2: # interesting
        print 'Greater'
    return (param2 - param1 + 1) or None
class SomeClass:
    pass
>>> message = '''interpreter
... prompt'''

脚注

生成一个脚注1.

数学公式

使用MathJax渲染LaTex 数学公式，详见math.stackexchange.com.

行内公式，数学公式为： $Γ (n) = (n - 1)! \forall n \in N$ 。
块级公式：

x = \frac{- b \pm \sqrt{b^{2} - 4 a c}}{2 a}

更多LaTex语法请参考这儿.

UML 图:

可以渲染序列图：

或者流程图：

关于 序列图 语法，参考这儿,
关于 流程图 语法，参考这儿.

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这里是脚注的内容. ↩

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