状态模式（State Pattern）

状态模式（State Pattern）

定义

也称为状态机模式（State Machine Pattern）

通过定义不同的状态类来封装与特定状态相关的行为，并将状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类中，从而把复杂的判断逻辑简化。

• 状态模式将状态和行为分开，使对象在内部状态改变时能够改变它的行为。
• 每一个状态对应一个子类，从而将状态的转换逻辑分布到状态子类中，减少了相互依赖。
• 客户端通常不直接与状态对象交互，而是通过环境类（Context）与状态对象进行交互。

  适用场景

  1. 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。
  2. 一个操作中含有庞大的多分支结构，并且这些分支决定于对象的状态。

  标准示例

  

  在状态模式结构图中，通常包含以下几个角色：

  • Context（环境类）：也称为上下文类，它是拥有多种状态的对象。在环境类中维护一个抽象状态类State的实例，这个实例定义当前状态。
  • State（抽象状态类）：用于定义一个接口以封装与环境类的一个特定状态相关的行为。在抽象状态类中声明了各种不同状态对应的方法，并在子类中实现这些方法。
  • ConcreteState（具体状态类）：它是抽象状态类的子类，每一个子类实现一个与环境类的一个状态相关的行为。

    IState

    public interface IState {
        void handle();
    }
    

    ConcreteStateA

    public class ConcreteStateB implements IState{
        public void handle() {
            System.out.println("状态B的动作");
        }
    }
    

    ConcreteStateB

    public class ConcreteStateB implements IState{
        public void handle() {
            System.out.println("状态B的动作");
        }
    }
    

    Context

    public class Context {
        public static final IState STATE_A = new ConcreteStateA();
        public static final IState STATE_B = new ConcreteStateB();
        private IState currentState = STATE_A;
        public void setState(IState state){
            this.currentState = state;
        }
        public void handle(){
            this.currentState.handle();
        }
    }
    

    客户端执行类

    public class ClientTest {
        public static void main(String[] args) {
            Context context = new Context();
            context.handle();
            context.setState(Context.STATE_B);
            context.handle();
        }
    }
    

    执行结果输出为：

    状态A的动作
    状态B的动作
    

    ---

    举个生活中常见的例子

    交通信号灯有三种颜色，红、黄、绿。

    它们会按照顺序切换。

    我们使用状态模式，通过代码模拟一下三种信号灯的切换。

    ITrafficState 抽象状态类

    TrafficStateRed 红灯

    TrafficStateYellow 黄灯

    TrafficStateGreen 绿灯

    TrafficContext 上下文类

    public interface ITrafficState {
        String getName();
        void lightChange(TrafficContext context);
    }
    

    @Data
    public class TrafficStateRed implements ITrafficState{
        private String name = "红灯";
        public void lightChange(TrafficContext context) {
            context.setCurrentState(TrafficContext.GREEN_LIGHT);
        }
    }
    

    @Data
    public class TrafficStateYellow implements ITrafficState{
        private String name = "黄灯";
        public void lightChange(TrafficContext context) {
            context.setCurrentState(TrafficContext.RED_LIGHT);
        }
    }
    

    @Data
    public class TrafficStateGreen implements ITrafficState{
        private String name ="绿灯";
        public void lightChange(TrafficContext context) {
            context.setCurrentState(TrafficContext.YELLOW_LIGHT);
        }
    }
    

    public class TrafficContext {
        public static final ITrafficState RED_LIGHT = new TrafficStateRed();
        public static final ITrafficState GREEN_LIGHT = new TrafficStateGreen();
        public static final ITrafficState YELLOW_LIGHT = new TrafficStateYellow();
        private ITrafficState currentState =  GREEN_LIGHT;
        public void setCurrentState(ITrafficState currentState) {
            this.currentState = currentState;
        }
        public void changeLight(){
            System.out.print("当前是：" + this.currentState.getName());
            this.currentState.lightChange(this);
            System.out.println("  || lightChange || 变为 "+this.currentState.getName());
        }
    }
    

    //客户端测试类
    public class ClientTest {
        public static void main(String[] args) {
            TrafficContext context = new TrafficContext();
            //默认绿灯，变为黄灯
            context.changeLight();
            //黄灯 -> 红灯
            context.changeLight();
            //红灯 -> 绿灯
            context.changeLight();
        }
    }
    

    执行结果为：

    当前是：绿灯  || lightChange || 变为 黄灯
    当前是：黄灯  || lightChange || 变为 红灯
    当前是：红灯  || lightChange || 变为 绿灯
    

    ---

    以上就是状态模式的全部内容，感谢阅读。