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如何理解Java设计模式的状态模式

发表于：2024-11-17 作者：千家信息网编辑

千家信息网最后更新 2024年11月17日，本篇内容介绍了"如何理解Java设计模式的状态模式"的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！一、

千家信息网最后更新 2024年11月17日如何理解Java设计模式的状态模式

本篇内容介绍了"如何理解Java设计模式的状态模式"的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

一、什么是状态模式

定义：当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

主要解决：当控制一个对象状态的条件表达式过于复杂时的情况。把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类中，可以把复杂的判断逻辑简化。

意图：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为

二、状态模式的结构

在该类图中，我们看到三个角色：

（1）Context：环境类，定义客户感兴趣的接口，维护一个State子类的实例，这个实例对应的是对象当前的状态。

（2）State：抽象状态类或者状态接口，定义一个或者一组行为接口，表示该状态下的行为动作。

（3）ConcreteState: 具体状态类，实现State抽象类中定义的接口方法，从而达到不同状态下的不同行为。

三、状态模式的使用场景

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。

例子：我们在微博上看到一篇文章，觉得还不错，于是想评论或者转发，但如果用户没有登录，这个时候就会先自动跳转到登录注册界面，如果已经登录，当然就可以直接评论或者转发了。这里我们可以看到，我们用户的行为是由当前是否登录这个状态来决定的，这就是典型的状态模式情景。

当然还包括很多其他动作，例如转发、分享、打赏等等，都要重复判断状态才行，如果程序随着需求的改动或者功能逻辑的增加需要修改代码，那么你只要遗漏了一个判断，就会出问题。

而使用状态模式，可以很好地避免过多的if-else -分支，状态模式将每一个状态分支放入一个独立的类中，每一个状态对象都可以独立存在，程序根据不同的状态使用不同的状态对象来实现功能。

四、状态模式和策略模式对比

如果我们在编写代码的时候，遇到大量的条件判断的时候，可能会采用策略模式来优化结构，因为这时涉及到策略的选择，但有时候仔细查看下，就会发现，这些所谓的策略其实是对象的不同状态，更加明显的是，对象的某种状态也成为判断的条件。

策略模式的Context含有一个Strategy的引用，将自身的功能委托给Strategy来完成。

我们把Strategy接口改个名字为State，这就是状态模式了，同样Context也有一个State类型的引用，也将自己的部门功能委托给State来完成。

要使用状态模式，我们必须明确两个东西：状态和每个状态下执行的动作。

在状态模式中，因为所有的状态都要执行相应的动作，所以我们可以考虑将状态抽象出来。

状态的抽象一般有两种形式：接口和抽象类。如果所有的状态都有共同的数据域，可以使用抽象类，但如果只是单纯的执行动作，就可以使用接口。

他们之间真正的区别在策略模式对Strategy的具体实现类有绝对的控制权，即Context要感知Strategy具体类型。而状态模式，Context不感知State的具体实现，Context只需调用自己的方法，这个调用的方法会委托给State来完成，State会在相应的方法调用时，自动为Context设置状态，而这个过程对Context来说是透明的，不被感知的。

五、状态模式的优缺点

优点：

1、封装了转换规则。

2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。

3、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。

4、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。

5、可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

缺点：

1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。

2、状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。

3、状态模式对"开闭原则"的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态；而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

六、状态模式的实现

抽象状态类，定义一个接口以封装与Context类（Work）的一个特定状态相关的行为。

public abstract class State{    public abstract void WriteProgram(Work w);}

工作状态类，每一个子类实现一个与Context类（Work）的一个状态相关的行为。

//上午工作状态public class ForeNoonState : State{    public override void WriteProgram(Work w)    {        if (w.Hour < 12)        {            Console.WriteLine("当前时间：{0}点，上午工作，精神百倍", w.Hour);        }        else        {            //超过12点，则转入中午工作状态            w.SetState(new NoonState());            w.WriteProgram();        }    }}

//中午工作状态public class NoonState : State{    public override void WriteProgram(Work w)    {        if (w.Hour < 13)        {            Console.WriteLine("当前时间：{0}点，吃午饭，午休", w.Hour);        }        else        {            //超过13点，则转入下午工作状态            w.SetState(new AfterNoonState());            w.WriteProgram();        }    }}

//下午工作状态public class AfterNoonState : State{    public override void WriteProgram(Work w)    {        if (w.Hour < 17)        {            Console.WriteLine("当前时间：{0}点，下午工作，继续努力", w.Hour);        }        else        {            //超过17点，则转入晚上工作状态            w.SetState(new EveningState());            w.WriteProgram();        }    }}

//晚上工作状态public class EveningState : State{    public override void WriteProgram(Work w)    {        if (w.Finish)        {            //如果状态已完成，则转入下班状态            w.SetState(new RestState());            w.WriteProgram();        }        else        {            if (w.Hour < 21)            {                Console.WriteLine("当前时间：{0}点，加班", w.Hour);            }            else            {                //超过21点，则转入睡眠工作状态                w.SetState(new SleepingState());                w.WriteProgram();            }        }    }}

//睡眠工作状态public class SleepingState : State{    public override void WriteProgram(Work w)    {        Console.WriteLine("当前时间：{0}点，睡觉", w.Hour);    }}//下班休息状态public class RestState : State{    public override void WriteProgram(Work w)    {        Console.WriteLine("当前时间：{0}点，下班", w.Hour);    }}

工作类，Context类，维护一个ConcreteState子类（工作状态类）的实例，这个实例定义当前的状态

public class Work{    private State current;    public Work()    {        //工作初始化为上午工作状态        current = new ForeNoonState();    }    //"钟点"属性，状态转换的依据    private double hour;    public double Hour    {        get { return hour; }        set { hour = value; }    }    //"任务完成"属性，是否能下班的依据    private bool finish = false;    public bool Finish    {        get { return finish; }        set { finish = value; }    }     public void SetState(State s)    {        current = s;    }     public void WriteProgram()    {        current.WriteProgram(this);    }}

客户端代码

class Program{    //客户端代码    static void Main(string[] args)    {        Work w = new Work();        w.Hour = 9;        w.WriteProgram();        w.Hour = 10;        w.WriteProgram();        w.Hour = 12;        w.WriteProgram();        w.Hour = 13;        w.WriteProgram();        w.Hour = 14;        w.WriteProgram();        w.Hour = 17;         w.Finish = false;        //w.Finish = true;        w.WriteProgram();        w.Hour = 19;        w.WriteProgram();        w.Hour = 22;        w.WriteProgram();         Console.Read();    }}

结果