State design pattern

状态模式的概念、状态模式的结构、状态模式的优缺点、状态模式的使用场景、状态模式的实现示例、状态模式的源码分析

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1、状态模式的概念

  对有状态的对象，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。

2、状态模式的结构

• 抽象状态：定义状态的行为。
• 具体状态：继承自抽象状态，实现当前状态的具体行为。
• 上下文：持有一个当前状态的引用，对外提供修改状态的行为，并将修改状态的实现委托给引用的当前对象。

3、状态模式的优缺点

• 优点：
  • 满足单一职责原则，即把每个状态对应的行为封装到了具体的状态类中。
  • 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，减少了对象之间的相互依赖。
• 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友好。

4、状态模式的使用场景

• 当一个对象的行为取决于它的状态，并且允许它在运行时根据状态改变它的行为时。
• 一个操作中含有庞大的分支结构，并且这些分支结构取决于对象的状态时。

5、状态模式的实现示例

抽象状态：

public abstract class State {

    protected Context context;

    public void setContext(Context context) {
        this.context = context;
    }

    public abstract void open();

    public abstract void close();

    public abstract void run();

    public abstract void stop();
}

打开状态：

public class OpenState extends State {

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("当前状态：打开状态");
    }

    @Override
    public void close() {
        super.context.setState(Context.CLOSE_STATE);
        super.context.close();
    }

    @Override
    public void run() {
        // 打开状态时不能运行
    }

    @Override
    public void stop() {
        // 打开状态时就是停止状态
    }
}

关闭状态：

public class CloseState extends State {

    @Override
    public void open() {
        super.context.setState(Context.OPEN_STATE);
        super.context.open();
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("当前状态：关闭状态");
    }

    @Override
    public void run() {
        super.context.setState(Context.RUN_STATE);
        super.context.run();
    }

    @Override
    public void stop() {
        super.context.setState(Context.STOP_STATE);
        super.context.stop();
    }
}

运行状态：

public class RunState extends State {

    @Override
    public void open() {
        // 运行状态时不能打开
    }

    @Override
    public void close() {
        // 运行状态时就是关闭状态
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("当前状态：运行状态");
    }

    @Override
    public void stop() {
        super.context.setState(Context.STOP_STATE);
        super.context.stop();
    }
}

停止状态：

public class StopState extends State {

    @Override
    public void open() {
        super.context.setState(Context.OPEN_STATE);
        super.context.open();
    }

    @Override
    public void close() {
        super.context.setState(Context.CLOSE_STATE);
        super.context.close();
    }

    @Override
    public void run() {
        super.context.setState(Context.RUN_STATE);
        super.context.run();
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("当前状态：停止状态");
    }
}

上下文：

public class Context {

    public static final State OPEN_STATE = new OpenState();

    public static final State CLOSE_STATE = new CloseState();

    public static final State RUN_STATE = new RunState();

    public static final State STOP_STATE = new StopState();

    private State state;

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
        this.state.setContext(this);
    }

    public State getState() {
        return this.state;
    }

    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 StateTest {

    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.setState(Context.STOP_STATE);

        context.open();
        context.close();
        context.run();
        context.stop();
    }
}

测试结果：

当前状态：打开状态
当前状态：关闭状态
当前状态：运行状态
当前状态：停止状态

6、状态模式的源码分析

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