设计模式-状态模式

设计模式设计模式

Created At : 2023-02-15 16:54

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意图
例子
适用性
结构
协作
效果

意图

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。

例子

首先创建状态机，或者说上下文。

public class Context {
    private State state;
    
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    
    public void start() {
        state.start(this);
    }
    
    public void close() {
        state.close(this);
    }
}

再看看状态

public interface State {
    void start(Context context);
    void close(Context context);
}

接下来建立对应的两个状态

public class StartState implements State {
    public void start(Context context) {
        System.out.println("Start!");
    }
    
    public void close(Context context) {
        context.close(new CloseState());
        System.out.println("Close!")
    }
}

public class CloseState implements State {
    public void start(Context context) {
        context.start(new StartState());
        System.out.println("Start!");
    }
    
    public void close(Context context) {
        System.out.println("Close!")
    }
}

准备好后就可以使用了。

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        
        context.setState(new StartState());
        context.close();
        context.start();
    }
}

适用性

一个对象的行为取决于它的状态,并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
一个操作中含有庞大的多分支的条件语句，且这些分支依赖于该对象的状态。这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常 , 有多个操作包含这一相同的条件结构。 State模式将每一个条件分支放入一个独立的类中。这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象，这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化。

结构

github

协作

Context 将与状态相关的请求委托给当前的 ConcreteState 对象处理。
Context 可将自身作为一个参数传递给处理该请求的状态对象。这使得状态对象在必要时可访问 Context 。
Context 是客户使用的主要接口。客户可用状态对象来配置一个 Context ，一旦一个Context配置完毕 , 它的客户不再需要直接与状态对象打交道。
Context 或ConcreteState子类都可决定哪个状态是另外哪一个的后继者，以及是在何种条件下进行状态转换。

效果

State 模式有下面一些效果 :

它将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分割开来
State 模式将所有与一个特定的状态相关的行为都放入一个对象中。因为所有与状态相关的代码都存在于某一个 State 子类中 ,所以通过定义新的子类可以很容易的增加新的状态和转换。
另一个方法是使用数据值定义内部状态并且让 Context 操作来显式地检查这些数据。但这样将会使整个Context的实现中遍布看起来很相似的条件语句或case语句。增加一个新的状态可能需要改变若干个操作 , 这就使得维护变得复杂了。
State 模式避免了这个问题 , 但可能会引入另一个问题 , 因为该模式将不同状态的行为分布在多个State子类中。这就增加了子类的数目，相对于单个类的实现来说不够紧凑。但是如果有许多状态时这样的分布实际上更好一些 , 否则需要使用巨大的条件语句。
正如很长的过程一样，巨大的条件语句是不受欢迎的。它们形成一大整块并且使得代码不够清晰，这又使得它们难以修改和扩展。 State模式提供了一个更好的方法来组织与特定状态相关的代码。决定状态转移的逻辑不在单块的 if 或 switch 语句中 , 而是分布在 State 子类之间。将每一个状态转换和动作封装到一个类中，就把着眼点从执行状态提高到整个对象的状态。这将使代码结构化并使其意图更加清晰。
它使得状态转换显式化
当一个对象仅以内部数据值来定义当前状态时 , 其状态仅表现为对一些变量的赋值，这不够明确。为不同的状态引入独立的对象使得转换变得更加明确。而且,State对象可保证Context不会发生内部状态不一致的情况，因为从Context的角度看，状态转换是原子的—只需重新绑定一个变量 ( 即 Context 的 State对象变量 ) ，而无需为多个变量赋值
State对象可被共享
如果State对象没有实例变量 — 即它们表示的状态完全以它们的类型来编码 — 那么各 Context 对象可以共享一个 State 对象。当状态以这种方式被共享时 , 它们必然是没有内部状态 , 只有行为的轻量级对象