• Java 设计模式系列(二十)状态模式


    Java 设计模式系列(二十)状态模式

    状态模式,又称状态对象模式(Pattern of Objects for States),状态模式是对象的行为模式。状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为。这个对象看上去就像是改变了它的类一样。

    一、状态模式的结构

    用一句话来表述,状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里,每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候,其行为也随之改变。状态模式的示意性类图如下所示:

    图20-1 状态模式的结构

    • Context:环境,也称上下文,通常用来定义客户感兴趣的接口,同时维护一个来具体处理当前状态的实例对象。

    • State:状态接口,用来封装与上下文的一个特定状态所对应的行为。

    • ConcreteState:具体实现状态处理的类,每个类实现一个跟上下文相关的状态的具体处理。

    源代码

    (1) State 接口

    /**
     * 封装与Context的一个特定状态相关的行为
     */
    public interface State {
        /**
         * 状态对应的处理
         * @param sampleParameter 示例参数,说明可以传入参数,具体传入
         *             什么样的参数,传入几个参数,由具体应用来具体分析
         */
        public void handle(String sampleParameter);
    }
    

    (2) ConcreteState 实现类

    /**
     * 实现一个与Context的一个特定状态相关的行为
     */
    public class ConcreteStateA implements State {
        public void handle(String sampleParameter) {
            //实现具体的处理
        }
    }
    
    public class ConcreteStateB implements State {
        public void handle(String sampleParameter) {
            //实现具体的处理
        }
    }
    

    (3) Context 上下文

    /**
     * 定义客户感兴趣的接口,通常会维护一个State类型的对象实例
     */
    public class Context {
        /**
         * 持有一个State类型的对象实例
         */
        private State state;
    
        /**
         * 设置实现State的对象的实例
         * @param state 实现State的对象的实例
         */
        public void setState(State state) {
            this.state = state;
        }
    
        /**
         * 用户感兴趣的接口方法
         * @param sampleParameter 示意参数
         */
        public void request(String sampleParameter) {
            //在处理中,会转调state来处理
            state.handle(sampleParameter);
        }
    }
    

    二、使用场景

    考虑一个 在线投票 的应用,要实现控制同一个用户只能投一票,如果一个用户反复投票,而且投票次数超过5次,则判定为恶意刷票,要取消该用户投票的资格,当然同时也要取消他所投的票。如果一个用户的投票次数超过8次,将进入黑名单,禁止再登录和使用系统。

    (1)先来看状态接口的代码实现,示例代码如下:

    /**
     * 封装一个投票状态相关的行为
     */
    public interface VoteState {
        /**
         * 处理状态对应的行为
         * @param user 投票人
         * @param voteItem 投票项
         * @param voteManager 投票上下文,用来在实现状态对应的功能处理的时候,
         *                    可以回调上下文的数据
         */
        public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager);
    }
    

    (2)定义了状态接口,那就该来看看如何实现各个状态对应的处理了,现在的实现很简单,就是把原来的实现从投票管理类里面分离出来就可以了。示例代码如下:

    /** 正常投票 */
    public class NormalVoteState implements VoteState{
        public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
            //正常投票
            //记录到投票记录中
            voteManager.getMapVote().put(user, voteItem);
            System.out.println("恭喜你投票成功");
        }
    }
    
    /** 重复投票 */
    public class RepeatVoteState implements VoteState{
        public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
            //重复投票
            //暂时不做处理
            System.out.println("请不要重复投票");
        }
    }
    
    /** 恶意刷票 */
    public class SpiteVoteState implements VoteState{
        public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
            //恶意投票
            //取消用户的投票资格,并取消投票记录
            String s = voteManager.getMapVote().get(user);
            if(s != null){
                voteManager.getMapVote().remove(user);
            }
            System.out.println("你有恶意刷票行为,取消投票资格");
        }
    }
    
    /** 进入黑名单,将禁止登录和使用本系统 */
    public class BlackVoteState implements VoteState{
        public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
            //黑名单
            //记入黑名单中,禁止登录系统了
            System.out.println("进入黑名单,将禁止登录和使用本系统");
        }
    }
    

    (3)定义好了状态接口和状态实现,看看现在的投票管理,相当于状态模式中的上下文,相对而言,它的改变如下:

    /**
     * 投票管理
     */
    public class VoteManager {
        /**
         * 持有状态处理对象
         */
        private VoteState state = null;
    
        /**
         * 记录用户投票的结果,Map<String,String>对应Map<用户名称,投票的选项>
         */
        private Map<String,String> mapVote = new HashMap<String,String>();
    
        /**
         * 记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
         */
        private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>();
    
        /**
         * 获取记录用户投票结果的Map
         * @return 记录用户投票结果的Map
         */
        public Map<String, String> getMapVote() {
            return mapVote;
        }
    
        /**
         * 投票
         * @param user 投票人,为了简单,就是用户名称
         * @param voteItem 投票的选项
         */
        public void vote(String user, String voteItem){
            //1:先为该用户增加投票的次数
            //先从记录中取出已有的投票次数
            Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
            if(oldVoteCount==null){
                oldVoteCount = 0;
            }
            oldVoteCount = oldVoteCount + 1;
            mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);
    
            //2:判断该用户投票的类型,就相当于是判断对应的状态
            //到底是正常投票、重复投票、恶意投票还是上黑名单的状态
            if(oldVoteCount == 1){
                state = new NormalVoteState();
            }else if(oldVoteCount > 1 && oldVoteCount < 5){
                state = new RepeatVoteState();
            }else if(oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount<8){
                state = new SpiteVoteState();
            }else if(oldVoteCount>=8){
                state = new BlackVoteState();
            }
            //然后转调状态对象来进行相应的操作
            state.vote(user, voteItem, this);
        }
    }
    

    (4)该写个客户端来测试一下了,经过这么修改过后,好用吗?试试看就知道了。客户端没有任何的改变,跟前面实现的一样,示例代码如下:

    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            VoteManager vm = new VoteManager();
            for(int i=0;i<8;i++){
                vm.vote("u1", "A");
            }
        }
    }
    

    每天用心记录一点点。内容也许不重要,但习惯很重要!

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