设计模式之状态模式（十七）

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设计一个类时，通常会提供构造函数，使得客户端应用程序能够通过它去创建对象。但在某些情形下，可能不允许类的调用者直接调用构造函数。

对象状态是指对象属性的当前值的组合。在调用对象的set方法，或给对象的成员变量赋值时，都是在改变对象的状态。通常在执行对象的方法时，其自身状态也会改变。

状态模式的意图是将表示对象状态的逻辑分散到代表状态的不同类中。

状态模式的结构

状态模式包含以下主要角色。

  1. 环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户感兴趣的接口，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。
  2. 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。
  3. 具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为。

状态模式结构图

状态模式的实现

状态模式的实现代码如下：

环境类

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class Context
{
    private State state;
    //定义环境类的初始状态
    public Context()
    {
        this.state=new ConcreteStateA();
    }
    //设置新状态
    public void setState(State state)
    {
        this.state=state;
    }
    //读取状态
    public State getState()
    {
        return(state);
    }
    //对请求做处理
    public void Handle()
    {
        state.Handle(this);
    }
}

抽象状态类

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abstract class State
{
    public abstract void Handle(Context context);
}

具体状态A类

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class ConcreteStateA extends State
{
    public void Handle(Context context)
    {
        System.out.println("当前状态是 A.");
        context.setState(new ConcreteStateB());
    }
}

具体状态B类

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class ConcreteStateB extends State
{
    public void Handle(Context context)
    {
        System.out.println("当前状态是 B.");
        context.setState(new ConcreteStateA());
    }
}

运行：

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public class StatePatternClient
{
    public static void main(String[] args)
    {       
        Context context=new Context();    //创建环境       
        context.Handle();    //处理请求
        context.Handle();
        context.Handle();
        context.Handle();
    }
}

结果：
当前状态是 A.
当前状态是 B.
当前状态是 A.
当前状态是 B.

常见案例及应用场景

常见案例： 1、打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。 2、曾侯乙编钟中，’钟是抽象接口’,’钟A’等是具体状态，’曾侯乙编钟’是具体环境（Context）。

应用场景：

  • 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。

总结

总体而言，对象的状态取决于对象实例中变量值得集合。在一些场景下，对象中的绝大多数属性一旦被赋值后都不会改变，但其中某个属性值经常变化，并在类逻辑中扮演重要角色。该属性可能会代表整个对象的状态，甚至被命名为state。

状态模式是一种对象行为型模式，其主要优点如下：

  1. 状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态中，并且将不同状态的行为分割开来，满足“单一职责原则”。
  2. 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。
  3. 有利于程序的扩展。通过定义新的子类很容易地增加新的状态和转换。

状态模式的主要缺点如下：

  1. 状态模式的使用必然会增加系统的类与对象的个数。
  2. 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当会导致程序结构和代码的混乱。