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>>