一天一模式之17状态模式

程序员文章站 2022-04-11 16:26:03

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本节课程概览

学习状态模式

一：初识状态模式
包括：定义、结构、参考实现
二：体会状态模式
包括：场景问题、不用模式的解决方案、使用模式的解决方案
三：理解状态模式
包括：认识状态模式、状态的维护和转换控制、使用数据库来维护状态、
模拟工作流、状态模式的优缺点
四：思考状态模式
包括：状态模式的本质、何时选用

初识状态模式

定义

允许一个对象在其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。

结构和说明

一天一模式之17状态模式
- Context：环境，也称上下文，通常用来定义客户感兴趣的接口，同时维护一个来具
体处理当前状态的实例对象。
- State：状态接口，用来封装与上下文的一个特定状态所对应的行为。

- ConcreteState：具体实现状态处理的类，每个类实现一个状态的具体处理。

示例

封装与Context的一个特定状态相关的行为

package cn.javass.dp.state.example2;


/**
 * 封装与Context的一个特定状态相关的行为
 */
public interface State {
    /**
     * 状态对应的处理
     * @param sampleParameter 示例参数，说明可以传入参数，具体传入
     *             什么样的参数，传入几个参数，由具体应用来具体分析
     */
    public void handle(String sampleParameter);
}

实现一个与Context的一个特定状态相关的行为

package cn.javass.dp.state.example2;


/**
 * 实现一个与Context的一个特定状态相关的行为
 */
public class ConcreteStateA implements State {
    public void handle(String sampleParameter) {
        //实现具体的处理
    }
}

实现一个与Context的一个特定状态相关的行为

package cn.javass.dp.state.example2;


/**
 * 实现一个与Context的一个特定状态相关的行为
 */
public class ConcreteStateB implements State {
    public void handle(String sampleParameter) {
        //实现具体的处理
    }
}

定义客户感兴趣的接口，通常会维护一个State类型的对象实例

package cn.javass.dp.state.example2;


/**
 * 定义客户感兴趣的接口，通常会维护一个State类型的对象实例
 */
public class Context {
    /**
     * 持有一个State类型的对象实例
     */
    private State state;
    /**
     * 设置实现State的对象的实例 
     * @param state 实现State的对象的实例 
     */
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    /**
     * 用户感兴趣的接口方法
     * @param sampleParameter 示意参数
     */
    public void request(String sampleParameter) {
        //在处理中，会转调state来处理
        state.handle(sampleParameter);
    }


}

体会状态模式

实现在线投票

考虑一个在线投票的应用，要实现控制同一个用户只能投一票，如果一个

用户反复投票，而且投票次数超过5次，则判定为恶意刷票，要取消该用户投票
的资格，当然同时也要取消他所投的票。如果一个用户的投票次数超过8次，将
进入黑名单，禁止再登录和使用系统。
该怎么实现这样的功能呢？

不用模式的解决方案

示例

投票管理

package cn.javass.dp.state.example1;
import java.util.*;
/**
 * 投票管理
 */
public class VoteManager {
    /**
     * 记录用户投票的结果,Map<String,String>对应Map<用户名称,投票的选项>
     */
    private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>();
    /**
     * 记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
     */
    private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>();
    /**
     * 投票
     * @param user 投票人，为了简单，就是用户名称
     * @param voteItem 投票的选项
     */
    public void vote(String user,String voteItem){
        //1：先为该用户增加投票的次数
        //先从记录中取出已有的投票次数
        Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
        if(oldVoteCount==null){
            oldVoteCount = 0;
        }
        oldVoteCount = oldVoteCount + 1;
        mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);

        //2：判断该用户投票的类型，到底是正常投票、重复投票、恶意投票还是上黑名单
        //然后根据投票类型来进行相应的操作  
        if(oldVoteCount==1){
            //正常投票
            //记录到投票记录中
            mapVote.put(user, voteItem);
            System.out.println("恭喜你投票成功");
        }else if(oldVoteCount>1 && oldVoteCount<5){
            //重复投票
            //暂时不做处理
            System.out.println("请不要重复投票");
        }else if(oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount<8){
            //恶意投票
            //取消用户的投票资格，并取消投票记录
            String s = mapVote.get(user);
            if(s!=null){
                mapVote.remove(user);
            }
            System.out.println("你有恶意刷票行为，取消投票资格");
        }else if(oldVoteCount>=8){
            //黑名单
            //记入黑名单中，禁止登录系统了
            System.out.println("进入黑名单，将禁止登录和使用本系统");
        }
    }
}

客户端

package cn.javass.dp.state.example1;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        VoteManager vm = new VoteManager();
        for(int i=0;i<8;i++){
            vm.vote("u1", "A");
        }
    }
}

有何问题

看起来很简单，是不是？但是你想想，在vote()方法中那么多判断，还有

每个判断对应的功能处理都放在一起，是不是有点太杂乱了，那简直就是个大杂
烩，如果把每个功能都完整的实现出来，那vote()方法会很长的。

一个问题是：如果现在要修改某种投票情况所对应的具体功能处理，那就
需要在那个大杂烩里面，找到相应的代码块，然后进行改动。

另外一个问题是：如果要添加新的功能，比如投票超过8次但不足10次的，
给个机会，只是禁止登录和使用系统3天，如果再犯，才永久封掉账号，该怎么
办呢？那就需要改动投票管理的源代码，在上面的if-else结构中再添加一个
else if块进行处理。

该如何实现才能做到：既能够很容易的给vote()方法添加新的功能，又能够
很方便的修改已有的功能处理呢？

使用模式来解决的思路

仔细分析上面的问题，会发现，那几种用户投票的类型，就相当于是描述

了人员的几种投票状态，而各个状态和对应的功能处理具有很强的对应性，有点
类似于“一个萝卜一个坑”，各个状态下的处理基本上都是不一样的，也不存在
可以相互替换的可能。

为解决上面的问题，很自然的一个设计就是首先把状态和状态对应的行为
从原来的大杂烩代码中分离出来，把每个状态所对应的功能处理封装在一个独立
的类里面，这样选择不同处理的时候，其实就是在选择不同的状态处理类。

然后为了统一操作这些不同的状态类，定义一个状态接口来约束它们，这
样外部就可以面向这个统一的状态接口编程，而无需关心具体的状态类实现了。

这样一来，要修改某种投票情况所对应的具体功能处理，那就是直接修改
或者扩展某个状态处理类的功能就可以了。而要添加新的功能就更简单，直接添
加新的状态处理类就可以了，当然在使用Context的时候，需要设置使用这个新
的状态类的实例。

使用模式的解决方案的类图

一天一模式之17状态模式

示例

封装一个投票状态相关的行为

package cn.javass.dp.state.example3;
/**
 * 封装一个投票状态相关的行为
 */
public interface VoteState {
    /**
     * 处理状态对应的行为
     * @param user 投票人
     * @param voteItem 投票项
     * @param voteManager 投票上下文，用来在实现状态对应的功能处理的时候，
     *                    可以回调上下文的数据
     */
    public void vote(String user,String voteItem,VoteManager voteManager);
}

正常投票

package cn.javass.dp.state.example3;

public class NormalVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //正常投票
        //记录到投票记录中
        voteManager.getMapVote().put(user, voteItem);
        System.out.println("恭喜你投票成功");
    }
}

重复投票

package cn.javass.dp.state.example3;

public class RepeatVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //重复投票
        //暂时不做处理
        System.out.println("请不要重复投票");
    }
}

恶意投票

package cn.javass.dp.state.example3;

public class SpiteVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //恶意投票
        //取消用户的投票资格，并取消投票记录
        String s = voteManager.getMapVote().get(user);
        if(s!=null){
            voteManager.getMapVote().remove(user);
        }
        System.out.println("你有恶意刷票行为，取消投票资格");
    }
}

黑名单

package cn.javass.dp.state.example3;

public class BlackVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //黑名单
        //记入黑名单中，禁止登录系统了
        System.out.println("进入黑名单，将禁止登录和使用本系统");
    }
}

投票管理

package cn.javass.dp.state.example3;
import java.util.*;
/**
 * 投票管理
 */
public class VoteManager {
    /**
     * 持有状态处理对象
     */
    private VoteState state = null;
    /**
     * 记录用户投票的结果,Map<String,String>对应Map<用户名称,投票的选项>
     */
    private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>();
    /**
     * 记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
     */
    private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>();

    /**
     * 获取记录用户投票结果的Map
     * @return 记录用户投票结果的Map
     */
    public Map<String, String> getMapVote() {
        return mapVote;
    }

    /**
     * 投票
     * @param user 投票人，为了简单，就是用户名称
     * @param voteItem 投票的选项
     */
    public void vote(String user,String voteItem){
        //1：先为该用户增加投票的次数
        //先从记录中取出已有的投票次数
        Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
        if(oldVoteCount==null){
            oldVoteCount = 0;
        }
        oldVoteCount = oldVoteCount + 1;
        mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);

        //2：判断该用户投票的类型，就相当于是判断对应的状态
        //到底是正常投票、重复投票、恶意投票还是上黑名单的状态
        if(oldVoteCount==1){
            state = new NormalVoteState2();
        }else if(oldVoteCount>1 && oldVoteCount<5){
            state = new RepeatVoteState();
        }else if(oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount<8){
            state = new SpiteVoteState();
        }else if(oldVoteCount>=8 && oldVoteCount<=10){
            state = new BlackWarnVoteState();
        }else if(oldVoteCount>=10){
            state = new BlackVoteState();
        }
        //然后转调状态对象来进行相应的操作
        state.vote(user, voteItem, this);
    }
}

客户端

package cn.javass.dp.state.example3;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        VoteManager vm = new VoteManager();
        for(int i=0;i<11;i++){
            vm.vote("u1", "A");
        }
    }
}

修改功能

修改普通投票状态，添加积分奖励

package cn.javass.dp.state.example3;

public class NormalVoteState2 extends NormalVoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //先调用已有的功能
        super.vote(user, voteItem, voteManager);
        //给予积分奖励，示意一下
        System.out.println("奖励积分10分");
    }
}

扩展功能

扩展黑名单警告状态

package cn.javass.dp.state.example3;

public class BlackWarnVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //待进黑名单警告状态
        System.out.println("禁止登录和使用系统3天");
    }
}

投票管理

修改，和扩展功能需要修改上下文代码，并不是很友好

package cn.javass.dp.state.example3;
import java.util.*;
/**
 * 投票管理
 */
public class VoteManager2 {
    /**
     * 持有状态处理对象
     */
    private VoteState state = null;
    /**
     * 记录用户投票的结果,Map<String,String>对应Map<用户名称,投票的选项>
     */
    private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>();
    /**
     * 记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
     */
    private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>();

    /**
     * 获取记录用户投票结果的Map
     * @return 记录用户投票结果的Map
     */
    public Map<String, String> getMapVote() {
        return mapVote;
    }

    /**
     * 投票
     * @param user 投票人，为了简单，就是用户名称
     * @param voteItem 投票的选项
     */
    public void vote(String user,String voteItem){
        //1：先为该用户增加投票的次数
        //先从记录中取出已有的投票次数
        Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
        if(oldVoteCount==null){
            oldVoteCount = 0;
        }
        oldVoteCount = oldVoteCount + 1;
        mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);

        //2：判断该用户投票的类型，就相当于是判断对应的状态
        //到底是正常投票、重复投票、恶意投票还是上黑名单的状态
        if(oldVoteCount==1){
            state = new NormalVoteState();
        }else if(oldVoteCount>1 && oldVoteCount<5){
            state = new RepeatVoteState();
        }else if(oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount<8){
            state = new SpiteVoteState();
        }else if(oldVoteCount>=8 && oldVoteCount<10){
            state = new BlackWarnVoteState();
        }else if(oldVoteCount>10){
            state = new BlackVoteState();
        }
        //然后转调状态对象来进行相应的操作
//      state.vote(user, voteItem, this);
    }
}

理解状态模式

认识状态模式

1：状态和行为

所谓对象的状态，通常指的就是对象实例的属性的值；而行为指的就是对
象的功能，再具体点说，行为多半可以对应到方法上。

状态模式的功能就是分离状态的行为，通过维护状态的变化，来调用不同
的状态对应的不同的功能。

也就是说，状态和行为是相关联的，它们的关系可描述为：状态决定行为
由于状态是在运行期被改变的，因此行为也会在运行期，根据状态的改变
而改变，看起来，同一个对象，在不同的运行时刻，行为是不一样的，就像是类
被修改了一样

2：行为的平行性

注意是平行性而不是平等性。所谓平行性指的是各个状态的行为所处的层
次是一样的，相互是独立的、没有关联的，是根据不同的状态来决定到底走平行
线的那一条，行为是不同的，当然对应的实现也是不同的，相互之间不可替换。

一天一模式之17状态模式

而平等性强调的是可替换性，大家是同一行为的不同描述或实现，因此在
同一个行为发生的时候，可以根据条件来挑选任意一个实现来进行相应的处理。

一天一模式之17状态模式

大家可能会发现状态模式的结构和策略模式的结构完全一样，但是，它们
的目的、实现、本质都是完全不一样的。这个行为之间的特性也是状态模式和策
略模式一个很重要的区别，状态模式的行为是平行性的，不可相互替换的；而策
略模式的行为是平等性的，是可以相互替换的

3：上下文和状态处理对象

在状态模式中，上下文是持有状态的对象，但是上下文自身并不处理跟状
态相关的行为，而是把处理状态的功能委托给了状态对应的状态处理类来处理。

在具体的状态处理类里面经常需要获取上下文自身的数据，甚至在必要的
时候会回调上下文的方法，因此，通常将上下文自身当作一个参数传递给具体的
状态处理类。

客户端一般只和上下文交互，客户端可以用状态对象来配置一个上下文，
一旦配置完毕，就不再需要和状态对象打交道了，客户端通常不负责运行期间状
态的维护，也不负责决定到底后续使用哪一个具体的状态处理对象。

4：不完美的OCP体验

使用状态模式来修改和扩展功能，是没有完全遵循OCP原则的。由于状态
的维护和转换在状态模式结构里面，不管你是扩展了状态实现类，还是新添加了
状态实现类，都需要修改状态维护和转换的地方，以使用新的实现。

5：创建和销毁状态对象

在应用状态模式的时候，有一个常见的考虑，那就是：究竟何时创建和销
毁状态对象。常见的有几个选择：
- 1：一个是当需要使用状态对象的时候创建，使用完后就销毁它们
- 2：另一个是提前创建它们并且始终不销毁
- 3：还有一种是采用延迟加载和缓存合用的方式，就是当第一次需要使用状态对象的
时候创建，使用完后并不销毁对象，而是把这个对象缓存起来，等待下一次使
用，而且在合适的时候，会由缓存框架销毁状态对象

怎么选择呢？下面给出选择建议：

1：如果要进入的状态在运行时是不可知的，而且上下文是比较稳定的，不会经常改
变状态，而且使用也不频繁，这个时候建议选第一种方案。
2：如果状态改变很频繁，也就是需要频繁的创建状态对象，而且状态对象还存储着
大量的信息数据，这种情况建议选第二种方案。
3：如果无法确定状态改变是否频繁，而且有些状态对象的状态数据量大，有些比较
小，一切都是未知的，建议选第三种方案。

事实上，在实际工程开发中，第三种方案是首选，因为它兼顾了前面两种
方案的优点，而又避免了它们的缺点，几乎能适应各种情况的需要。只是这个方
案在实现的时候，要实现一个合理的缓存框架，而且要考虑多线程并发的问题，
因为需要由缓存框架来在合适的时候销毁状态对象，因此实现上难度稍高点。另
外在实现中还可以考虑结合享元模式，通过享元模式来共享状态对象。

状态模式调用顺序示意图

前面的示例中，采用的是在Context中进行状态的维护和转换，这里就先画
出这种方式的调用顺序示意图

一天一模式之17状态模式

状态的维护和转换控制

所谓状态的维护，指的就是维护状态的数据，就是给状态设置不同的状态
值；而状态的转换，指的就是根据状态的变化来选择不同的状态处理对象。在状
态模式中，通常有两个地方可以进行状态的维护和转换控制。

一个就是在上下文当中，因为状态本身通常被实现为上下文对象的状态，
因此可以在上下文里面进行状态维护，当然也就可以控制状态的转换了。前面投
票的示例就是采用的这种方式。

另外一个地方就是在状态的处理类里面，当每个状态处理对象处理完自身
状态所对应的功能后，可以根据需要指定后继的状态，以便让应用能正确处理后
续的请求。

示例

在状态类中指定和维护下一个状态类，可以很友好修改和扩展

封装一个投票状态相关的行为

package cn.javass.dp.state.example4;
/**
 * 封装一个投票状态相关的行为
 */
public interface VoteState {
    /**
     * 处理状态对应的行为
     * @param user 投票人
     * @param voteItem 投票项
     * @param voteManager 投票上下文，用来在实现状态对应的功能处理的时候，
     *                    可以回调上下文的数据
     */
    public void vote(String user,String voteItem,VoteManager voteManager);
}

正常投票

package cn.javass.dp.state.example4;

public class NormalVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //正常投票
        //记录到投票记录中
        voteManager.getMapVote().put(user, voteItem);
        System.out.println("恭喜你投票成功");

        //正常投票完成，维护下一个状态，同一个人再投票就重复了
        voteManager.getMapState().put(user, new RepeatVoteState());
    }
}

重复投票

package cn.javass.dp.state.example4;

public class RepeatVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //重复投票
        //暂时不做处理
        System.out.println("请不要重复投票");

        //重复投票完成，维护下一个状态，重复投票到5次，就算恶意投票了
        //注意这里是判断大于等于4，因为这里设置的是下一个状态
        //下一个操作次数就是5了，就应该算是恶意投票了
        if(voteManager.getMapVoteCount().get(user) >= 4){
            voteManager.getMapState().put(user, new SpiteVoteState());
        }
    }
}

恶意投票

package cn.javass.dp.state.example4;

public class SpiteVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //恶意投票
        //取消用户的投票资格，并取消投票记录
        String s = voteManager.getMapVote().get(user);
        if(s!=null){
            voteManager.getMapVote().remove(user);
        }
        System.out.println("你有恶意刷票行为，取消投票资格");

        //恶意投票完成，维护下一个状态，投票到8次，就进黑名单了
        //注意这里是判断大于等于7，因为这里设置的是下一个状态
        //下一个操作次数就是8了，就应该算是进黑名单了
        if(voteManager.getMapVoteCount().get(user) >= 7){
            voteManager.getMapState().put(user, new BlackWarnVoteState());
        }
    }
}

黑名单

package cn.javass.dp.state.example4;

public class BlackVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //黑名单
        //记入黑名单中，禁止登录系统了
        System.out.println("进入黑名单，将禁止登录和使用本系统");

    }
}

投票管理

package cn.javass.dp.state.example4;
import java.util.*;
/**
 * 投票管理
 */
public class VoteManager {
    /**
     * 记录当前每个用户对应的状态处理对象，每个用户当前的状态是不同的
     * Map<String,VoteState>对应Map<用户名称,当前对应的状态处理对象>
     */
    private Map<String,VoteState> mapState = new HashMap<String,VoteState>();

    /**
     * 记录用户投票的结果,Map<String,String>对应Map<用户名称,投票的选项>
     */
    private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>();
    /**
     * 记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
     */
    private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>();


    /**
     * 获取记录用户投票结果的Map
     * @return 记录用户投票结果的Map
     */
    public Map<String, String> getMapVote() {
        return mapVote;
    }
    /**
     * 获取记录每个用户对应的状态处理对象的Map
     * @return 记录每个用户对应的状态处理对象的Map
     */
    public Map<String, VoteState> getMapState() {
        return mapState;
    }
    /**
     * 获取记录每个用户对应的投票次数的Map
     * @return 记录每个用户对应的投票次数的Map
     */
    public Map<String, Integer> getMapVoteCount() {
        return mapVoteCount;
    }
    /**
     * 投票
     * @param user 投票人，为了简单，就是用户名称
     * @param voteItem 投票的选项
     */
    public void vote(String user,String voteItem){
        //1：先为该用户增加投票的次数
        //先从记录中取出已有的投票次数
        Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
        if(oldVoteCount==null){
            oldVoteCount = 0;
        }
        oldVoteCount = oldVoteCount + 1;
        mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);

        //2：获取该用户的投票状态
        VoteState state = mapState.get(user);
        //如果没有投票状态，说明还没有投过票，就初始化一个正常投票状态
        if(state==null){
            state = new NormalVoteState2();
        }

        //然后转调状态对象来进行相应的操作
        state.vote(user, voteItem, this);
    }
}

客户端

package cn.javass.dp.state.example4;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        VoteManager vm = new VoteManager();
        for(int i=0;i<10;i++){
            vm.vote("u1", "A");
        }
    }
}

修改功能

修改普通投票，添加积分奖励

package cn.javass.dp.state.example4;

public class NormalVoteState2 extends NormalVoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //先调用已有的功能
        super.vote(user, voteItem, voteManager);
        //给予积分奖励，示意一下
        System.out.println("奖励积分10分");
    }
}

扩展状态

黑名单警告状态

package cn.javass.dp.state.example4;

public class BlackWarnVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //待进黑名单警告状态
        System.out.println("禁止登录和使用系统3天");

        //待进黑名单警告状态处理完成，维护下一个状态，投票到10次，就进黑名单了
        //注意这里是判断大于等于9，因为这里设置的是下一个状态
        //下一个操作次数就是10了，就应该算是进黑名单了
        if(voteManager.getMapVoteCount().get(user) >= 9){
            voteManager.getMapState().put(user, new BlackVoteState());
        }
    }
}

那么到底如何选择这两种方式呢？

1：一般情况下，如果状态转换的规则是一定的，一般不需要进行什么扩展规则，那
么就适合在上下文中统一进行状态的维护。
2：如果状态的转换取决于前一个状态动态处理的结果，或者是依赖于外部数据，为
了增强灵活性，这种情况下，一般是在状态处理类里面进行状态的维护。

采用让状态对象来维护和转换状态的调用顺序示意图如图

一天一模式之17状态模式

使用数据库来维护状态

在实际开发中，还有一个方式来维护状态，那就是使用数据库，在数据库
中存储下一个状态的识别数据，也就是说，维护下一个状态，演化成了维护下一
个状态的识别数据，比如状态编码。

这样在程序中，通过查询数据库中的数据来得到状态编码，然后再根据状
态编码来创建出相应的状态对象，然后再委托相应的状态对象进行功能处理。

示例

在这里没有真实的连接数据库，只是给出实现思路

重复投票，直接把下一个状态的编码记录入数据库就好了

package cn.javass.dp.state.example5;

public class RepeatVoteState implements VoteState{
    public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
        //重复投票
        //暂时不做处理
        System.out.println("请不要重复投票");

        //重复投票完成，维护下一个状态，重复投票到5次，就算恶意投票了
        //注意这里是判断大于等于4，因为这里设置的是下一个状态
        //下一个操作次数就是5了，就应该算是恶意投票了
        if(voteManager.getMapVoteCount().get(user) >= 4){
            //voteManager.getMapState().put(user, new SpiteVoteState());

            //维护状态数据
            //直接把下一个状态的编码记录入数据库就好了

            //把转移记录到数据库
        }
    }
}

投票管理

package cn.javass.dp.state.example5;
import java.util.*;
/**
 * 投票管理
 */
public class VoteManager {
    /**
     * 记录当前每个用户对应的状态处理对象，每个用户当前的状态是不同的
     * Map<String,VoteState>对应Map<用户名称,当前对应的状态处理对象>
     */
    private Map<String,VoteState> mapState = new HashMap<String,VoteState>();
    /**
     * 获取记录每个用户对应的状态处理对象的Map
     * @return 记录每个用户对应的状态处理对象的Map
     */
    public Map<String, VoteState> getMapState() {
        return mapState;
    }
    /**
     * 记录用户投票的结果,Map<String,String>对应Map<用户名称,投票的选项>
     */
    private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>();
    /**
     * 记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
     */
    private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>();

    /**
     * 获取记录用户投票结果的Map
     * @return 记录用户投票结果的Map
     */
    public Map<String, String> getMapVote() {
        return mapVote;
    }

    /**
     * 获取记录每个用户对应的投票次数的Map
     * @return 记录每个用户对应的投票次数的Map
     */
    public Map<String, Integer> getMapVoteCount() {
        return mapVoteCount;
    }
    /**
     * 投票
     * @param user 投票人，为了简单，就是用户名称
     * @param voteItem 投票的选项
     */
    public void vote(String user,String voteItem)throws Exception{
        //1：先为该用户增加投票的次数
        //先从记录中取出已有的投票次数
        Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
        if(oldVoteCount==null){
            oldVoteCount = 0;
        }
        oldVoteCount = oldVoteCount + 1;
        mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);

        VoteState state = null;
        //2：直接从数据库获取该用户对应的下一个状态的状态编码
        String stateId = "从数据库中获取这个值";
        //开始根据状态编码来创建需用的状态对象

        //根据状态编码去获取相应的类
        String className = "根据状态编码去获取相应的类";
        //使用反射创建对象实例，简单示意一下
        Class c = Class.forName(className);
        state = (VoteState)c.newInstance();

//      if("正常投票".equals(stateId)){
//          state = new NormalVoteState();
//      }else if("重复投票".equals(stateId)){
//          state = new RepeatVoteState(); 
//      }else if("恶意投票".equals(stateId)){
//          state = new SpiteVoteState(); 
//      }else if("黑名单".equals(stateId)){
//          state = new BlackVoteState(); 
//      }
        //然后转调状态对象来进行相应的操作
        state.vote(user, voteItem, this);
    }
}

直接把“转移”记录到数据库中

还有一种情况是直接把“转移”记录到数据库中，这样会更灵活。所谓转
移，指的就是描述从A状态到B状态的这么一个转换变化。

比如：在正常投票状态处理对象里面指定使用“转移A”，而“转移A”描
述的就是从正常投票状态转换成重复投票状态。这样一来，假如今后想要让正常
投票处理过后变换成恶意投票状态，那么就不需要修改程序，直接修改数据库中
的数据，把数据库中“转移A”的描述数据修改一下，使其描述从正常投票状态
转换成恶意投票状态就可以了。

模拟工作流

做企业应用的朋友，大多数都接触过工作流，至少处理过业务流程。当然
对于工作流，复杂的应用可能会使用工作流中间件，用工作流引擎来负责流程处
理，这个会比较复杂，其实工作流引擎的实现也可以应用上状态模式，这里不去
讨论。

简单点的，把流程数据存放在数据库里面，然后在程序里面自己来进行流
程控制。对于简单点的业务流程控制，可以使用状态模式来辅助进行流程控制，
因为大部分这种流程都是状态驱动的。

举个例子来说明吧，举个最常见的“请假流程”，流程是这样的：当某人
提出请假申请过后，先由项目经理来审批，如果项目经理不同意，审批就直接结
束；如果项目经理同意了，再看请假的天数是否超过3天，项目经理的审批权限
只有3天以内，如果请假天数在3天以内，那么审批也直接结束，否则就提交给部
门经理；部门经理审核过后，无论是否同意，审批都直接结束。

流程图如图

一天一模式之17状态模式

实现思路

仔细分析上面的流程图和运行过程，把请假单在流程中的各个阶段的状态
分析出来，会发现，整个流程完全可以看成是状态驱动的。
在上面的流程中，请假单大致有如下状态：等待项目经理审核、等待部门
经理审核、审核结束。

既然可以把流程看成是状态驱动的，那么就可以自然的使用上状态模式，
每次当相应的工作人员完成工作，请求流程响应的时候，流程处理的对象会根据
当前所处的状态，把流程处理委托给相应的状态对象去处理。

又考虑到在一个系统中会有很多流程，虽然不像通用工作流那么复杂的设
计，但还是稍稍提炼一下，至少把各个不同的业务流程，在应用状态模式时的公
共功能，或者是架子给搭出来，以便复用这些功能

示例

公共状态接口

package cn.javass.dp.state.example7;
/**
 * 公共状态接口
 */
public interface State {
    /**
     * 执行状态对应的功能处理
     * @param ctx 上下文的实例对象
     */
    public void doWork(StateMachine ctx);
}

请假状态接口

package cn.javass.dp.state.example7;

public interface LeaveRequestState extends State{
    //这里可以扩展跟自己流程相关的处理
}

公共状态处理机，相当于状态模式的Context

package cn.javass.dp.state.example7;
/**
 * 公共状态处理机，相当于状态模式的Context
 * 包含所有流程使用状态模式时的公共功能
 */
public  class StateMachine {
    /**
     * 持有一个状态对象
     */
    private State state = null;
    /**
     * 包含流程处理需要的业务数据对象，不知道具体类型,
     * 用Object，反正只是传递到具体的状态对象里面
     */
    private Object businessVO = null;
    /**
     * 执行工作，客户端处理流程的接口方法。
     * 在客户完成自己的业务工作后调用
     */
    public void doWork(){
        //转调相应的状态对象真正完成功能处理
        this.state.doWork(this);
    }

    public State getState() {
        return state;
    }
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    public Object getBusinessVO() {
        return businessVO;
    }
    public void setBusinessVO(Object businessVO) {
        this.businessVO = businessVO;
    }
}

请假状态处理机

package cn.javass.dp.state.example7;

public class LeaveRequestContext extends StateMachine{
    //这里可以扩展跟自己流程相关的处理
}

请假单对象

package cn.javass.dp.state.example7;
/**
 * 请假单对象
 */
public class LeaveRequestModel {
    /**
     * 请假人
     */
    private String user;
    /**
     * 请假开始时间
     */
    private String beginDate;
    /**
     * 请假天数
     */
    private int leaveDays;
    /**
     * 审核结果
     */
    private String result;

    public String getResult() {
        return result;
    }

    public void setResult(String result) {
        this.result = result;
    }

    public String getUser() {
        return user;
    }

    public String getBeginDate() {
        return beginDate;
    }

    public int getLeaveDays() {
        return leaveDays;
    }
    public void setUser(String user) {
        this.user = user;
    }

    public void setBeginDate(String beginDate) {
        this.beginDate = beginDate;
    }

    public void setLeaveDays(int leaveDays) {
        this.leaveDays = leaveDays;
    }   
}

处理项目经理的审核，处理后可能对应部门经理审核、审核结束之中的一种

package cn.javass.dp.state.example7;

/**
 * 处理项目经理的审核，处理后可能对应部门经理审核、审核结束之中的一种
 */
public class ProjectManagerState implements LeaveRequestState{  
    public void doWork(StateMachine request) {
        //先把业务对象造型回来
        LeaveRequestModel lrm = (LeaveRequestModel)request.getBusinessVO();

        //业务处理，把审核结果保存到数据库中



        //根据选择的结果和条件来设置下一步
        if("同意".equals(lrm.getResult())){
            if(lrm.getLeaveDays() > 3){
                //如果请假天数大于3天，而且项目经理同意了，就提交给部门经理
                request.setState(new DepManagerState());

                //为部门经理增加一个工作               
            }else{  
                //3天以内的请假，由项目经理做主,就不用提交给部门经理了，转向审核结束状态
                request.setState(new  AuditOverState());

                //给申请人增加一个工作，让他察看审核结果
            }           
        }else{
            //项目经理要是不同意的话，也就不用提交给部门经理了，转向审核结束状态
            request.setState(new  AuditOverState());

            //给申请人增加一个工作，让他察看审核结果
        }
    }   
}

处理部门经理的审核，处理后对应审核结束状态

package cn.javass.dp.state.example7;

/**
 * 处理部门经理的审核，处理后对应审核结束状态
 */
public class DepManagerState implements LeaveRequestState{
    public void doWork(StateMachine request) {
        //先把业务对象造型回来
        LeaveRequestModel lrm = (LeaveRequestModel)request.getBusinessVO();

        //业务处理，把审核结果保存到数据库中

        //部门经理审核过后，直接转向审核结束状态了
        request.setState(new AuditOverState());

        //给申请人增加一个工作，让他察看审核结果
    }
}

处理审核结束的类

package cn.javass.dp.state.example7;

import java.util.Scanner;
/**
 * 处理审核结束的类
 */
public class AuditOverState implements LeaveRequestState{
    public void doWork(StateMachine request) {
        //先把业务对象造型回来
        LeaveRequestModel lrm = (LeaveRequestModel)request.getBusinessVO();

        //业务处理，在数据里面记录整个流程结束        
    }
}

使用java控制台模拟连接数据库处理

处理项目经理的审核，处理后可能对应部门经理审核、审核结束之中的一种

package cn.javass.dp.state.example8;

import java.util.Scanner;
/**
 * 处理项目经理的审核，处理后可能对应部门经理审核、审核结束之中的一种
 */
public class ProjectManagerState implements LeaveRequestState{
    public void doWork(StateMachine request) {
        //先把业务对象造型回来
        LeaveRequestModel lrm = (LeaveRequestModel)request.getBusinessVO();
        //实现业务


        System.out.println("项目经理审核中，请稍候......");

        //模拟用户处理界面，通过控制台来读取数据
        System.out.println(lrm.getUser()+"申请从"+lrm.getBeginDate()+
        "开始请假"+lrm.getLeaveDays()+"天,请项目经理审核(1为同意，2为不同意)：");
        //读取从控制台输入的数据
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        if(scanner.hasNext()){
            int a = scanner.nextInt();
            //设置回到上下文中
            String result = "不同意";
            if(a==1){
                result = "同意";
            }
            lrm.setResult("项目经理审核结果："+result);
            //根据选择的结果和条件来设置下一步
            if(a==1){
                if(lrm.getLeaveDays() > 3){
                    //如果请假天数大于3天，而且项目经理同意了，就提交给部门经理
                    request.setState(new DepManagerState());
                    //继续执行下一步工作
                    request.doWork();
                }else{
                    //3天以内的请假，由项目经理做主,就不用提交给部门经理了，转向审核结束状态
                    request.setState(new  AuditOverState());
                    //继续执行下一步工作
                    request.doWork();
                }               
            }else{
                //项目经理要是不同意的话，也就不用提交给部门经理了，转向审核结束状态
                request.setState(new  AuditOverState());
                //继续执行下一步工作
                request.doWork();
            }           
        }       
    }   
}

处理部门经理的审核，处理后对应审核结束状态

package cn.javass.dp.state.example8;

import java.util.Scanner;

/**
 * 处理部门经理的审核，处理后对应审核结束状态
 */
public class DepManagerState implements LeaveRequestState{
    public void doWork(StateMachine request) {
        //先把业务对象造型回来
        LeaveRequestModel lrm = (LeaveRequestModel)request.getBusinessVO();
        System.out.println("部门经理审核中，请稍候......");

        //模拟用户处理界面，通过控制台来读取数据
        System.out.println(lrm.getUser()+"申请从"+lrm.getBeginDate()+
        "开始请假"+lrm.getLeaveDays()+"天,请部门经理审核(1为同意，2为不同意)：");
        //读取从控制台输入的数据
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        if(scanner.hasNext()){
            int a = scanner.nextInt();
            //设置回到上下文中
            String result = "不同意";
            if(a==1){
                result = "同意";
            }
            lrm.setResult("部门经理审核结果："+result);
            //部门经理审核过后，直接转向审核结束状态了
            request.setState(new AuditOverState());
            //继续执行下一步工作
            request.doWork();
        }       
    }
}

客户端

package cn.javass.dp.state.example8;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        //创建业务对象，并设置业务数据
        LeaveRequestModel lrm = new LeaveRequestModel();
        lrm.setUser("小李");
        lrm.setBeginDate("2010-02-08");
        lrm.setLeaveDays(5);

        //创建上下文对象
        LeaveRequestContext request = new LeaveRequestContext();
        //为上下文对象设置业务数据对象
        request.setBusinessVO(lrm);
        //配置上下文，作为开始的状态，以后就不管了
        request.setState(new ProjectManagerState());

        //请求上下文，让上下文开始处理工作
        request.doWork();
    }
}

状态模式的优缺点

1：简化应用逻辑控制
2：更好的分离状态和行为
3：更好的扩展性
4：显式化进行状态转换

- 5：引入太多的状态类

思考状态模式

状态模式的本质

状态模式的本质是：根据状态来分离和选择行为

何时选用状态模式

1：如果一个对象的行为取决于它的状态，而且它必须在运行时刻根据状态来改变它
的行为。可以使用状态模式，来把状态和行为分离开，虽然分离开了，但状态和
行为是有对应关系的，可以在运行期间，通过改变状态，就能够调用到该状态对
应的状态处理对象上去，从而改变对象的行为
2：如果一个操作中含有庞大的多分支语句，而且这些分支依赖于该对象的状态。可
以使用状态模式，把各个分支的处理分散包装到单独的对象处理类里面，这样，
这些分支对应的对象就可以不依赖于其它对象而独立变化了