状态模式
状态模式，顾名思义，重点关注对象的各种状态。状态模式将对象的每一种状态独立成类，同时将对象的行为委托给对应的状态类执行。它的优点在于，当需要增加或者减少对象的状态时，只需要增加减少状态类，并修改少量的代码就能实现。
本文将采用状态模式和非状态模式分别实现同一个例子，以讲解状态模式的用法以及使用状态模式的好处。
例子很简单，我们想用程序来模拟人在不同负重下的行走和奔跑行为，负重越少，行走和奔跑就越轻松；负重越多行走和奔跑则愈发费劲，甚至根本就跑不动。
1. 普通方式实现人在不同负重下的行走和奔跑行为
首先采用最平常的方式来实现行走和奔跑的设计：
public class human {
private double weight; //体重
private double weightbearing; //负重
public human(double weight){
this.weight = weight;
}
public void setweightbearing(double weightbearing){
this.weightbearing = weightbearing;
}
public double getrate(){
return weightbearing / weight;
}
public void walk(){
double rate = getrate();
if(rate < 0.2){
system.out.println("轻轻松松地走。。。");
}else if(rate < 0.6){
system.out.println("气喘吁吁地走。。。");
}else{
system.out.println("只能慢慢走。。。");
}
}
public void run(){
double rate = getrate();
if(rate < 0.2){
system.out.println("一路小跑。。。");
}else if(rate < 0.6){
system.out.println("象征性地跑。。。");
}else{
system.out.println("跑不动。。。");
}
}
}
然后测一测代码的效果：
public class statepatterntest {
public static void main(string[] args){
statepatterntest test = new statepatterntest();
test.normaltest();
}
public void normaltest(){
human human = new human(150);
human.walk();
human.run();
human.setweightbearing(50);
human.walk();
human.run();
human.setweightbearing(100);
human.walk();
human.run();
}
}
输出如下：
轻轻松松地走。。。 一路小跑。。。 气喘吁吁地走。。。 象征性地跑。。。 只能慢慢走。。。 跑不动。。。
代码看起来没有问题，不过我们发现，负重比在大于60%这个区间还可以进一步细化，因为负重越大，对体能影响越大，这个时候每增加10%可能都会有不一样的结果。对于这样的细化要求，我们需要修改上面每个方法里的分支语句，并且随着以后的细化需求越来越多，分支会越来越长，不利于维护。
通过观察分析，我们发现，不同的区间对应不同的行为，可以根据区间进行划分，每个区间实现自己的walk()和fun()方法，对于human对象来说，不需要知道现在是处在哪个负重区间，只需要将行为委托给区间对象去处理就行了。在这里，我们称不同的区间为不同的状态，所有的状态实现或者继承同一个state对象。
接下来，我们准备使用状态模式重新实现行走和奔跑的设计，在继续进行下去之前，先给出状态模式的定义。
2. 状态模式的定义
状态模式允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。
定义的第一部分说的是状态改变的时候，对象的行为也会随之改变，在我们的例子中，负重改变时，行走和奔跑的行为会有不同的表现；定义的第二部分是说，状态改变的时候对象发生对应的改变，在外界看起来，好像是在跟一个新的类打交道，实际上我们知道，对象还是那个对象，只是底层的实现改变了而已。
3. 采用状态模式的实现
下面将使用状态模式来重新设计，首先定义统一的状态接口state：
public interface state {
void walk();
void run();
}
根据不同的负重定义三种负重状态：
//轻度负重类
public class slightlyoverweighted implements state {
private smarthuman human;
public slightlyoverweighted(smarthuman human){
this.human = human;
}
@override
public void walk() {
if(human.getrate() < 0.2){
system.out.println("轻轻松松地走。。。");
}else{
human.setstate(new middleoverweighted(human));
human.walk();
}
}
@override
public void run() {
if(human.getrate() < 0.2){
system.out.println("一路小跑。。。");
}else{
human.setstate(new middleoverweighted(human));
human.run();
}
}
}
//中度负重类
public class middleoverweighted implements state{
private smarthuman human;
public middleoverweighted(smarthuman human){
this.human = human;
}
@override
public void walk() {
if(human.getrate() < 0.6){
system.out.println("气喘吁吁地走。。。");
}else{
human.setstate(new overweighted(human));
human.walk();
}
}
@override
public void run() {
if(human.getrate() < 0.6){
system.out.println("象征性地跑。。。");
}else{
human.setstate(new overweighted(human));
human.run();
}
}
}
//超重类
public class overweighted implements state{
private smarthuman human;
public overweighted(smarthuman human){
this.human = human;
}
@override
public void walk() {
system.out.println("只能慢慢走。。。");
}
@override
public void run() {
system.out.println("跑不动。。。");
}
}
下面测试一下采用状态模式的实现：
public class statepatterntest {
public static void main(string[] args){
statepatterntest test = new statepatterntest();
test.statepatterntest();
}
public void statepatterntest(){
smarthuman human = new smarthuman(150);
human.walk();
human.run();
human.setweightbearing(50);
human.walk();
human.run();
human.setweightbearing(100);
human.walk();
human.run();
}
}
输出为：
轻轻松松地走。。。 一路小跑。。。 气喘吁吁地走。。。 象征性地跑。。。 只能慢慢走。。。 跑不动。。。
4. 总结
新的测试类几乎与之前的测试一模一样，而且结果也符合预期。当我们想喜欢负重状态时，只需要增加对应的状态类，然后修改相邻状态类的少量代码即可。从上面的代码总结出状态模式的类图结构如下：
5. 参考文献
<<head first设计模式>>
<<大话设计模式>>