设计模式之状态模式

前言：

状态模式（State Pattern）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。

一.状态模式简介

状态模式（State Pattern）解决的是当控制一个对象状态的条件表达式过于复杂时的情况，把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类当中，把复杂的判断逻辑简化了。

二.状态模式的实例讲解

案例：对一个人一天各个时刻的工作状态进行判断，根据状态改变工作行为。

1.产品设计UML类图

（图片加载慢，多刷新几下，耐心等待……）

注：工作状态类Work和状态抽象类State是聚合关系，State包含WORK，但不是WORK的一部分。

聚合关系：表示一种弱的"拥有"关系，体现的是A对象可以包含B对象,但B对象不是A对象的一部分。

2.状态抽象类

设计分析：定义一个接口，封装与工作状态类(Work类)的一个特定状态相关的行为（doSomeWork()）。

package com.pattern.state.state;

import com.pattern.state.context.Work;

/**
 * 状态抽象类
 */
public abstract class State {
    public abstract void doSomeWork(Work work);

}

3.具体状态类

设计分析： 每个子类都实现一个与工作状态（Work）的一个状态相关的行为，这样做的目的是把各种状态的转移逻辑分布到State子类之间，来减少相互间的依赖。

在本例中，上午工作状态、下午工作状态、晚上工作状态、睡觉休息状态都继承自State抽象类，并实现与工作状态相关的行为（doSomeWork()方法）。

①上午工作状态类

package com.pattern.state.state;

import com.pattern.state.context.Work;

/**
 * 上午状态
 */
public class AMState extends State {

    @Override
    public void doSomeWork(Work work) {
        if (work.getHour()<12) {
            System.out.println("上午"+work.getHour()+"点钟，努力工作中……");
        }else {
            work.setState(new PMState());
            work.doSomeWork();
        }

    }

}

②下午工作状态类

package com.pattern.state.state;

import com.pattern.state.context.Work;

/**
 * 下午状态
 */
public class PMState extends State {

    @Override
    public void doSomeWork(Work work) {
        if (work.getHour()<18) {
            System.out.println("下午"+work.getHour()+"点钟，团队开会……");
        }else {
            work.setState(new NightState());
            work.doSomeWork();
        }

    }

}

③晚上工作状态类

package com.pattern.state.state;

import com.pattern.state.context.Work;

/**
 * 晚上状态
 */
public class NightState extends State {

    @Override
    public void doSomeWork(Work work) {

        if (work.isFinish()) {
            work.setState(new EndWorkState());
            work.doSomeWork();
        }else if (work.getHour()<23) {
            System.out.println(work.getHour()+"点钟，加班中……");
        }else if (work.getHour()>23){
            work.setState(new SleepState());
            work.doSomeWork();
        }


    }

}

④停止工作状态类

package com.pattern.state.state;

import com.pattern.state.context.Work;

/**
 * 结束工作状态
 */
public class EndWorkState extends State {

    @Override
    public void doSomeWork(Work work) {
        if (work.getHour()>23) {
            work.setState(new SleepState());
            work.doSomeWork();
        }else {
            System.out.println(work.getHour()+"点钟，工作完成了，终于下班了");
        }

    }

}

⑤休息睡觉状态类

package com.pattern.state.state;

import com.pattern.state.context.Work;


/**
 * 睡觉休息状态
 */
public class SleepState extends State {

    @Override
    public void doSomeWork(Work work) {
        System.out.println("晚上"+work.getHour()+"点钟，睡觉吧");
    }

}

4.工作状态类

设计分析： 维护一个State对象的具体实例，用于封装所有工作状态相关的代码。

package com.pattern.state.context;

import com.pattern.state.state.AMState;
import com.pattern.state.state.State;

/**
 * 工作状态
 */
public class Work {
    private State current;
    private double hour;// 判断状态变化的标准
    private boolean finish = false;// 工作完成的标志位

    public Work() {
        // 初始化为上午状态，从上午开始工作，定义当前状态
        this.current = new AMState();
    }

    public double getHour() {
        return hour;
    }

    public void setHour(double hour) {
        this.hour = hour;
    }

    public boolean isFinish() {
        return finish;
    }

    public void setFinish(boolean finish) {
        this.finish = finish;
    }

    public void doSomeWork() {
        current.doSomeWork(this);
    }

    public void setState(State s) {
        current = s;
    }
}

5.客户端中使用

package com.pattern.state.client;

import com.pattern.state.context.Work;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建状态对象
        Work work =new Work();
        //设置状态变化的标志
        work.setHour(9);
        //执行状态相关的行为
        work.doSomeWork();

        work.setHour(14);
        work.doSomeWork();

        work.setHour(18);
        work.doSomeWork();

        work.setHour(21);
        //完成工作了，设为true,默认为false
        work.setFinish(true);
        work.doSomeWork();

        work.setHour(24);
        work.doSomeWork();
    }
}

6.运行结果展示

在工作没有做完(work.setFinish(false))的情况下:

上午9.0点钟，努力工作中……
下午14.0点钟，团队开会……
18.0点钟，加班中……
21.0点钟，加班中……
晚上24.0点钟，睡觉吧

在工作做完(work.setFinish(true))的情况下:

上午9.0点钟，努力工作中……
下午14.0点钟，团队开会……
18.0点钟，加班中……
21.0点钟，工作完成了，终于下班了
晚上24.0点钟，睡觉吧

7.源码下载

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三.总结：

当一个对象的行为取决于它的状态，并且需要在运行中根据状态改变它的行为的时候，就可以考虑使用状态模式了，状态模式是条件分支语句的代替者。

1.状态模式的优点

• 封装了转换的规则
• 将可能的状态分解到状态子类中，解除了各种状态之间的耦合，便于修改和扩展。
• 状态逻辑和状态对象整合在一起，替代了庞大的条件语句块

2.状态模式的缺点

• 增加类和对象的个数。
• 对开放-封闭原则支持不太好，当新增状态类的时候，需要修改负责状态转换的源码；修改状态类行为的时候，也要修改对应类的源码。