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文章目录

一、模式介绍
二、结构
三、优缺点
四、使用场景
五、案例演示

一、模式介绍

应用程序中的有些对象可能会根据不同的情况做出不同的行为，我们把这种对象称为有状态的对象，而把影响对象行为的一个或多个动态变化的属性称为状态。当有状态的对象与外部事件产生互动时，其内部状态会发生改变，从而使得其行为也随之发生改变。

状态模式是一种行为模式：他是将有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。

【反例】一个电梯有开门状态，关门状态，停止状态，运行状态。每一种状态改变，都有可能要根据其他状态来更新处理。如果电梯门现在处于运行时状态，就不能进行开门操作，而如果电梯门是停止状态，就可以执行开门操作。按照以往的开发惯例，就是大量的if...else...(switch…case)判断，不仅可读性会很差，拓展性也很差,如果新加了断电的状态，我们需要修改上面所有判断逻辑。

//开门状态
@Override
public void open() {switch (this.state) {case OPENING_STATE:...break;case CLOSING_STATE:...break;case RUNNING_STATE:...break;case STOPPING_STATE:...break;}
}
//关门状态
...
//运行状态
...
//停止状态
...

接下来我们用状态模式对其加以改进。

二、结构

状态模式包含以下主要角色：

环境（Context）角色： 也称为上下文，它定义了客户程序需要的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
抽象状态（State）角色： 定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
具体状态（Concrete State）角色： 实现抽象状态所对应的行为。

在这里插入图片描述

三、优缺点

1、优点：

将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为；
减少对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且减少对象间的相互依赖；
允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。

2、缺点：

状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数；
状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱；
状态模式对"开闭原则"的支持并不太好。

四、使用场景

当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式；
一个操作中含有庞大的分支结构，并且这些分支决定于对象的状态时。

五、案例演示

对上述电梯的案例使用状态模式进行改进。

类图如下：

在这里插入图片描述
抽象状态角色：

public abstract class State {private final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("状态不被允许...");//定义一个环境角色，也就是封装状态的变化引起的功能变化protected Context context;//设置电梯的状态public void setContext(Context context){this.context = context;}//电梯的动作public void open() {throw EXCEPTION;}public void close() {throw EXCEPTION;}public void run() {throw EXCEPTION;}public void stop() {throw EXCEPTION;}
}

具体状态角色【开门，关门，运行，停止】：

public class OpenState extends State {@Overridepublic void open() {System.out.println("电梯门开启...");}@Overridepublic void close() {//状态修改super.context.setState(Context.closeState);super.context.getState().close();}
}

public class CloseState extends State{@Overridepublic void close() {System.out.println("电梯门关闭...");}@Overridepublic void open() {super.context.setState(Context.openState);super.context.getState().open();}@Overridepublic void run() {super.context.setState(Context.runState);super.context.getState().run();}@Overridepublic void stop() {super.context.setState(Context.stopState);super.context.getState().stop();}
}

public class RunState extends State{@Overridepublic void run() {System.out.println("电梯正在运行...");}@Overridepublic void stop() {super.context.setState(Context.stopState);super.context.getState().stop();}
}

public class StopState extends State{@Overridepublic void open() {//状态修改super.context.setState(Context.openState);super.context.getState().open();}@Overridepublic void run() {//状态修改super.context.setState(Context.runState);super.context.getState().run();}@Overridepublic void stop() {System.out.println("电梯停止了...");}
}

环境角色：

public class Context {//定义出所有的电梯状态public final static OpenState openState = new OpenState();//开门状态，这时候电梯只能关闭public final static CloseState closeState = new CloseState();//关闭状态，这时候电梯可以运行、停止和开门public final static RunState runState = new RunState();//运行状态，这时候电梯只能停止public final static StopState stopState = new StopState();//停止状态，这时候电梯可以开门、运行//定义一个当前电梯状态private State state;public State getState() {return this.state;}public void setState(State state) {//当前环境改变this.state = state;//把当前的环境通知到各个实现类中this.state.setContext(this);}public void open() {this.state.open();}public void close() {this.state.close();}public void run() {this.state.run();}public void stop() {this.state.stop();}
}

测试：

public class Client {public static void main(String[] args) {Context context = new Context();context.setState(new CloseState());context.open();context.close();context.run();context.stop();context.open();context.close();context.stop();}
}