小谈设计模式（17）—状态模式

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主要对目前市面上常见的23种设计模式进行逐一分析和总结，希望有兴趣的小伙伴们可以看一下，会持续更新的。希望各位可以监督我，我们一起学习进步，加油，各位。

状态模式

状态模式是一种行为型设计模式，它允许一个对象在内部状态发生变化时改变其行为。状态模式将对象的行为封装在不同的状态类中，通过改变对象的状态来改变其行为。

关键角色

上下文(Context)

上下文是一个包含状态的对象，它定义了客户端与状态对象的交互接口。上下文中维护了一个指向当前状态的引用，并且在运行时可以切换到不同的状态。上下文将客户端请求委派给当前状态对象处理。

抽象状态(State)

抽象状态是一个接口或抽象类，它定义了状态对象的通用行为。具体状态类需要实现这个接口或继承这个抽象类，并且根据具体的状态来实现相应的行为。

具体状态(Concrete State)

具体状态是实现抽象状态的具体类。每个具体状态类都代表了上下文在特定状态下的行为。具体状态类负责处理上下文的请求，并在需要时切换到其他状态。

核心思想

将状态的判断和状态的行为分离，使得状态的变化不影响行为的变化。通过将状态的行为封装在具体状态类中，可以方便地添加新的状态或修改现有状态的行为，同时也避免了状态判断的复杂性。

Java程序实现

首先，我们定义一个抽象状态类 State，其中包含一个处理请求的方法 handleRequest()：

public abstract class State {
    public abstract void handleRequest();
}

然后，我们创建两个具体状态类 ConcreteStateA 和 ConcreteStateB，它们分别实现了抽象状态类 State：

public class ConcreteStateA extends State {
    @Override
    public void handleRequest() {
        System.out.println("处理请求，当前状态为A");
    }
}

public class ConcreteStateB extends State {
    @Override
    public void handleRequest() {
        System.out.println("处理请求，当前状态为B");
    }
}

接下来，我们创建一个上下文类 Context，其中包含一个指向当前状态的引用，并提供了一个方法 setState() 用于切换状态和一个方法 request() 用于处理请求：

public class Context {
    private State currentState;

    public Context() {
        // 初始化为初始状态
        currentState = new ConcreteStateA();
    }

    public void setState(State state) {
        currentState = state;
    }

    public void request() {
        currentState.handleRequest();
    }
}

最后，我们可以在客户端代码中使用上下文类来测试状态模式的效果：

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

        // 处理请求，当前状态为A
        context.request();

        // 切换状态为B
        context.setState(new ConcreteStateB());

        // 处理请求，当前状态为B
        context.request();
    }
}

输出结果

处理请求，当前状态为A
处理请求，当前状态为B

分析

在上述示例中，我们通过状态模式实现了一个简单的上下文对象 Context，它可以根据不同的状态来处理请求。通过切换状态，上下文对象可以改变其行为。这样，我们可以方便地添加新的状态类或修改现有状态的行为，而不需要修改客户端代码。

优缺点分析

优点

1

通过将状态的行为封装在具体状态类中，可以使得状态的变化对客户端透明，客户端只需要与上下文进行交互，不需要关心具体的状态。

2

增加新的状态类相对容易，符合开闭原则，不需要修改现有的代码。

3

将状态的行为集中到具体状态类中，使得代码更加清晰，易于维护和扩展。

缺点

1

当状态的行为比较少或简单时，使用状态模式可能会导致类的数量增加，增加了代码的复杂性。

2

如果状态之间存在相互转换的复杂逻辑，可能需要引入其他模式来处理状态之间的转换。

总结

状态模式是一种通过将状态的行为封装在具体状态类中，使得状态的变化不影响行为的设计模式。它可以使代码更加清晰、易于维护和扩展，适用于状态变化较多且状态之间的行为差异较大的场景。