状态模式（State Pattern）

状态模式（State Pattern）

定义

也称为状态机模式（State Machine Pattern）
通过定义不同的状态类来封装与特定状态相关的行为，并将状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类中，从而把复杂的判断逻辑简化。

• 状态模式将状态和行为分开，使对象在内部状态改变时能够改变它的行为。
• 每一个状态对应一个子类，从而将状态的转换逻辑分布到状态子类中，减少了相互依赖。
• 客户端通常不直接与状态对象交互，而是通过环境类（Context）与状态对象进行交互。

适用场景

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。

标准示例

在状态模式结构图中，通常包含以下几个角色：

• Context（环境类）：也称为上下文类，它是拥有多种状态的对象。在环境类中维护一个抽象状态类State的实例，这个实例定义当前状态。
• State（抽象状态类）：用于定义一个接口以封装与环境类的一个特定状态相关的行为。在抽象状态类中声明了各种不同状态对应的方法，并在子类中实现这些方法。
• ConcreteState（具体状态类）：它是抽象状态类的子类，每一个子类实现一个与环境类的一个状态相关的行为。

IState

public interface IState {
    void handle();
}

ConcreteStateA

public class ConcreteStateB implements IState{
    public void handle() {
        System.out.println("状态B的动作");
    }
}

ConcreteStateB

public class ConcreteStateB implements IState{
    public void handle() {
        System.out.println("状态B的动作");
    }
}

Context

public class Context {
    public static final IState STATE_A = new ConcreteStateA();
    public static final IState STATE_B = new ConcreteStateB();

    private IState currentState = STATE_A;

    public void setState(IState state){
        this.currentState = state;
    }

    public void handle(){
        this.currentState.handle();
    }
}

客户端执行类

public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        context.handle();

        context.setState(Context.STATE_B);
        context.handle();
    }
}

执行结果输出为：

状态A的动作
状态B的动作

举个生活中常见的例子

交通信号灯有三种颜色，红、黄、绿。
它们会按照顺序切换。
我们使用状态模式，通过代码模拟一下三种信号灯的切换。
ITrafficState 抽象状态类
TrafficStateRed 红灯
TrafficStateYellow 黄灯
TrafficStateGreen 绿灯
TrafficContext 上下文类

public interface ITrafficState {
    String getName();
    void lightChange(TrafficContext context);
}

@Data
public class TrafficStateRed implements ITrafficState{
    private String name = "红灯";
    public void lightChange(TrafficContext context) {
        context.setCurrentState(TrafficContext.GREEN_LIGHT);
    }
}

@Data
public class TrafficStateYellow implements ITrafficState{
    private String name = "黄灯";
    public void lightChange(TrafficContext context) {
        context.setCurrentState(TrafficContext.RED_LIGHT);
    }
}

@Data
public class TrafficStateGreen implements ITrafficState{

    private String name ="绿灯";
    public void lightChange(TrafficContext context) {
        context.setCurrentState(TrafficContext.YELLOW_LIGHT);
    }
}

public class TrafficContext {
    public static final ITrafficState RED_LIGHT = new TrafficStateRed();
    public static final ITrafficState GREEN_LIGHT = new TrafficStateGreen();
    public static final ITrafficState YELLOW_LIGHT = new TrafficStateYellow();

    private ITrafficState currentState =  GREEN_LIGHT;

    public void setCurrentState(ITrafficState currentState) {
        this.currentState = currentState;
    }

    public void changeLight(){
        System.out.print("当前是：" + this.currentState.getName());
        this.currentState.lightChange(this);
        System.out.println("  || lightChange || 变为 "+this.currentState.getName());
    }
}

//客户端测试类
public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) {
        TrafficContext context = new TrafficContext();
        //默认绿灯，变为黄灯
        context.changeLight();
        //黄灯 -> 红灯
        context.changeLight();
        //红灯 -> 绿灯
        context.changeLight();
    }
}

执行结果为：

当前是：绿灯  || lightChange || 变为 黄灯
当前是：黄灯  || lightChange || 变为 红灯
当前是：红灯  || lightChange || 变为 绿灯

以上就是状态模式的全部内容，感谢阅读。