• Java设计模式—状态模式


    状态模式又是一个比较难的设计模式难过

     

    定义如下:

    当一个对象内在状态改变时允许其改变行为,这个对象看起来像改变了其类。

     

    个人理解:通俗的讲,状态模式就是状态的改变引起了行为的改变,但是,我们只能看到行为的改变,看不到状态的改变。

    通用类图:

    角色介绍:

     

    ● State——抽象状态角色

    接口或抽象类,负责对象状态定义,并且封装环境角色以实现状态切换。


    ● Concrete State——具体状态角色
    每一个具体状态必须完成两个职责:本状态的行为管理以及趋向状态处理,通俗地说,就是本状态下要做的事情,以及本状态如何过渡到其他状态。


    ● Context——环境角色
    定义客户端需要的接口,并且负责具体状态的切换。

    举个例子:

    状态模式提供了一种对物质运动的另一个观察视角,通过状态变更促使行为的变化,就类似水的状态变更一样,一碗水的初始状态是液态,通过加热转变为气态,状态的改变同时也引起体积的扩大,然后就产生了一个新的行为:鸣笛或顶起壶盖。

    通用源代码:

    //抽象状态角色
    public abstract class State {
         //定义一个环境角色,提供子类访问
         protected Context context;
         //设置环境角色
         public void set Context(Context _context){
                 this.context = _context;
         }
         //行为1
         public abstract void handle1();
         //行为2
         public abstract void handle2();
    }
    


    抽象状态中声明一个环境角色,提供各个状态类自行访问,并且提供所有状态的抽象行为,由各个实现类实现。

    //具体状态角色
    public class Concrete State1 extends State {   
      @Override
         public void handle1() {
                 //本状态下必须处理的逻辑
         }
         @Override
         public void handle2() {
                 //设置当前状态为stat2
                 super.context.set Current State(Context.STATE2);
          //过渡到state2状态,由Context实现
                 super.context.handle2();
         }
    }
    public class Concrete State2 extends State {
         @Override
         public void handle1() {          
                 //设置当前状态为state1
                 super.context.set Current State(Context.STATE1);
            //过渡到state1状态,由Context实现
                 super.context.handle1();
         }
         @Override
         public void handle2() {
                 //本状态下必须处理的逻辑
         }
    }
    


    具体状态角色有两个职责:处理本状态必须完成的任务,决定是否可以过渡到其他状态。

    //环境角色
    public class Context {
         //定义状态
         public final static State STATE1 = new Concrete State1();
         public final static State STATE2 = new Concrete State2();
         //当前状态
         private State Current State;
         //获得当前状态
         public State get Current State() {
                 return Current State;
         }
         //设置当前状态
         public void set Current State(State current State) {
                 this.Current State = current State;
                 //切换状态
                 this.Current State.set Context(this);
         }
         //行为委托
         public void handle1(){
                 this.Current State.handle1();
         }
         public void handle2(){
                 this.Current State.handle2();
         }}
    


    环境角色有两个不成文的约束:
    ● 把状态对象声明为静态常量,有几个状态对象就声明几个静态常量。
    ● 环境角色具有状态抽象角色定义的所有行为,具体执行使用委托方式。

    场景类:

    public class Client {
         public static void main(String[] args) {
                 //定义环境角色
                 Context context = new Context();
                 //初始化状态
                 context.set Current State(new Concrete State1());
                 //行为执行
                 context.handle1();
                 context.handle2();
         }
    }
    


    如上所示:我们只看到了行为发生改变。

    状态模式的优点:


    ● 结构清晰
    避免了过多的switch...case或者if...else语句的使用,避免了程序的复杂性,提高系统的可维护性。


    ● 遵循设计原则
    很好地体现了开闭原则和单一职责原则,每个状态都是一个子类,你要增加状态就要增加子类,你要修改状态,你只修改一个子类就可以了。


    ● 封装性非常好
    这也是状态模式的基本要求,状态变换放置到类的内部来实现,外部的调用不用知道类内部如何实现状态和行为的变换。

    状态模式的缺点:

    每一个状态都是一个子类,容易产生子类膨胀的问题。

    使用场景:

    ● 行为随状态改变而改变的场景
    这也是状态模式的根本出发点,例如权限设计,人员的状态不同即使执行相同的行为结果也会不同,在这种情况下需要考虑使用状态模式。


    ● 条件、分支判断语句的替代者
    在程序中大量使用switch语句或者if判断语句会导致程序结构不清晰,逻辑混乱,使用状态模式可以很好地避免这一问题,它通过扩展子类实现了条件的判断处理。

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