20日每日总结设计模式实践：状态模式玩转银行账户状态管理

设计模式实践：状态模式玩转银行账户状态管理

在软件开发中，当对象的行为依赖于其状态（如账户的正常/欠费/透支状态），且状态会随行为动态变化时，大量的if-else判断会让代码臃肿难维护。状态模式通过将“状态”封装为独立类，让对象在不同状态下的行为由对应状态类实现，实现状态与行为的解耦。本文以银行账户为例，用状态模式实现账户在不同余额状态下的存款、取款逻辑，带你直观感受状态模式的优雅。

一、状态模式核心思想

状态模式是一种行为型设计模式，核心目标是将对象的状态与行为分离，让状态决定行为，其关键结构包括：

环境类（Context）：即状态的拥有者（如银行账户），持有当前状态对象，提供对外操作接口（存款、取款）；
抽象状态（State）：定义所有状态必须实现的行为接口（如存款、取款、状态检查）；
具体状态（Concrete State）：实现抽象状态接口，封装对应状态下的具体行为，负责状态转换判断。
本次实践中，银行账户有三种状态，不同状态下操作权限不同：

绿色状态（余额≥0）：正常状态，支持存款、取款；
蓝色状态（-1000≤余额<0）：欠费状态，支持存款、取款（取款后余额不低于-1000）；
红色状态（余额<-1000）：透支状态，仅支持存款，禁止取款。

二、类图设计
```
| AccountState | // 抽象状态接口
+-------------------+
```
deposit(amount: double): void // 存款
withdraw(amount: double): void // 取款
checkState(): void // 检查状态转换
getStateName(): String // 获取状态名称
+-------------------+
^
|
+-------+-------+ +-------+-------+ +-------+-------+
| | | | | |
| GreenState | | BlueState | | RedState | // 具体状态类
+---------------+ +---------------+ +---------------+
account: Account - account: Account - account: Account
GreenState(account: Account) + BlueState(account: Account) + RedState(account: Account)
deposit(amount: double): void + deposit(amount: double): void + deposit(amount: double): void
withdraw(amount: double): void + withdraw(amount: double): void + withdraw(amount: double): void
checkState(): void + checkState(): void + checkState(): void
getStateName(): String + getStateName(): String + getStateName(): String
+---------------+ +---------------+ +---------------+
+-------------------+
| Account | // 环境类：银行账户
+-------------------+
accountNumber: String // 账号
owner: String // 户主
balance: double // 余额
state: AccountState // 当前状态
+-------------------+
Account(accountNumber: String, owner: String, initialBalance: double) // 构造方法
deposit(amount: double): void // 存款接口
withdraw(amount: double): void // 取款接口
checkBalance(): void // 查询余额与状态
setState(state: AccountState): void // 设置当前状态
getBalance(): double // 获取余额（供状态类访问）

setBalance(balance: double): void // 设置余额（供状态类修改）
+-------------------+

## 三、完整代码实现
### 1. 抽象状态接口（AccountState）
定义所有状态必须实现的核心行为，统一状态类的接口规范。
```java
/**
* 抽象状态接口：定义账户状态的核心行为
*/
public interface AccountState {
// 存款操作
void deposit(double amount);
// 取款操作
void withdraw(double amount);
// 检查状态转换（余额变化后判断是否需要切换状态）
void checkState();
// 获取状态名称（用于显示）
String getStateName();
}

2. 具体状态类（三种账户状态）

分别实现抽象接口，封装对应状态下的存款、取款逻辑，以及状态转换判断。

绿色状态（GreenState）：正常状态（余额≥0）

/**
* 绿色状态：余额≥0，支持存款、取款（取款金额≤余额）
*/
public class GreenState implements AccountState {
private Account account; // 持有环境类引用，用于修改余额和状态
public GreenState(Account account) {
this.account = account;
}
@Override
public void deposit(double amount) {
// 存款：余额增加，后检查状态
account.setBalance(account.getBalance() + amount);
checkState();
System.out.printf("存款成功，当前余额: %.2f%n", account.getBalance());
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
if (amount <= account.getBalance()) {
// 取款：余额减少，后检查状态
account.setBalance(account.getBalance() - amount);
checkState();
System.out.printf("取款成功，当前余额: %.2f%n", account.getBalance());
} else {
System.out.println("取款失败：余额不足");
}
}
@Override
public void checkState() {
// 状态转换判断：余额<0且≥-1000→蓝色状态；余额<-1000→红色状态
if (account.getBalance() < 0 && account.getBalance() >= -1000) {
account.setState(new BlueState(account));
} else if (account.getBalance() < -1000) {
account.setState(new RedState(account));
}
}
@Override
public String getStateName() {
return "绿色状态（正常）";
}
}

蓝色状态（BlueState）：欠费状态（-1000≤余额<0）

/**
* 蓝色状态：-1000≤余额<0，支持存款、取款（取款后余额≥-1000）
*/
public class BlueState implements AccountState {
private Account account;
public BlueState(Account account) {
this.account = account;
}
@Override
public void deposit(double amount) {
account.setBalance(account.getBalance() + amount);
checkState();
System.out.printf("存款成功，当前余额: %.2f%n", account.getBalance());
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
// 取款限制：余额-取款金额≥-1000
if (account.getBalance() - amount >= -1000) {
account.setBalance(account.getBalance() - amount);
checkState();
System.out.printf("取款成功，当前余额: %.2f%n", account.getBalance());
} else {
System.out.println("取款失败：超过透支限额");
}
}
@Override
public void checkState() {
// 状态转换判断：余额≥0→绿色状态；余额<-1000→红色状态
if (account.getBalance() >= 0) {
account.setState(new GreenState(account));
} else if (account.getBalance() < -1000) {
account.setState(new RedState(account));
}
}
@Override
public String getStateName() {
return "蓝色状态（欠费）";
}
}

红色状态（RedState）：透支状态（余额<-1000）

/**
* 红色状态：余额<-1000，仅支持存款，禁止取款
*/
public class RedState implements AccountState {
private Account account;
public RedState(Account account) {
this.account = account;
}
@Override
public void deposit(double amount) {
account.setBalance(account.getBalance() + amount);
checkState();
System.out.printf("存款成功，当前余额: %.2f%n", account.getBalance());
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
System.out.println("取款失败：账户处于透支状态，只能存款");
}
@Override
public void checkState() {
// 状态转换判断：余额≥0→绿色状态；-1000≤余额<0→蓝色状态
if (account.getBalance() >= 0) {
account.setState(new GreenState(account));
} else if (account.getBalance() >= -1000) {
account.setState(new BlueState(account));
}
}
@Override
public String getStateName() {
return "红色状态（透支）";
}
}

3. 环境类（Account）：银行账户

持有当前状态对象，提供对外操作接口（存款、取款、查询），不关心具体状态逻辑，将行为委托给当前状态类。

/**
* 环境类：银行账户，状态的拥有者
*/
public class Account {
private String accountNumber; // 账号
private String owner; // 户主
private double balance; // 余额
private AccountState state; // 当前状态
// 构造方法：初始化账户信息，根据初始余额设置初始状态
public Account(String accountNumber, String owner, double initialBalance) {
this.accountNumber = accountNumber;
this.owner = owner;
this.balance = initialBalance;
// 初始状态判断
if (balance >= 0) {
this.state = new GreenState(this);
} else if (balance >= -1000) {
this.state = new BlueState(this);
} else {
this.state = new RedState(this);
}
System.out.printf("%s 开户成功，初始余额: %.2f%n", owner, initialBalance);
System.out.println("账户状态: " + state.getStateName());
}
// 存款：委托给当前状态类实现
public void deposit(double amount) {
if (amount <= 0) {
System.out.println("存款金额必须大于0");
return;
}
state.deposit(amount);
}
// 取款：委托给当前状态类实现
public void withdraw(double amount) {
if (amount <= 0) {
System.out.println("取款金额必须大于0");
return;
}
state.withdraw(amount);
}
// 查询余额与当前状态
public void checkBalance() {
System.out.printf("账户余额: %.2f%n", balance);
System.out.println("当前状态: " + state.getStateName());
}
// Getter和Setter（供状态类访问和修改）
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
public void setState(AccountState state) {
this.state = state;
System.out.println("账户状态已转换为: " + state.getStateName());
}
public String getAccountNumber() {
return accountNumber;
}
public String getOwner() {
return owner;
}
}

4. 测试类（BankAccountTest）

模拟不同场景下的账户操作，验证状态模式的状态转换和行为逻辑。

/**
* 测试类：验证银行账户状态模式的功能
*/
public class BankAccountTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("=== 银行账户状态模式测试 ===\n");
// 测试用例1：正常账户操作（绿色状态→蓝色状态→绿色状态）
System.out.println("测试用例1：正常账户操作");
Account account1 = new Account("001", "张三", 1000);
account1.deposit(500); // 余额1500（绿色）
account1.withdraw(200); // 余额1300（绿色）
account1.withdraw(2000); // 余额-700（转换为蓝色）
account1.checkBalance();
System.out.println();
// 测试用例2：账户进入欠费状态（绿色→蓝色）
System.out.println("测试用例2：账户进入欠费状态");
Account account2 = new Account("002", "李四", 500);
account2.withdraw(800); // 余额-300（蓝色）
account2.withdraw(500); // 余额-800（仍为蓝色）
account2.checkBalance();
System.out.println();
// 测试用例3：账户进入透支状态（绿色→红色→蓝色）
System.out.println("测试用例3：账户进入透支状态");
Account account3 = new Account("003", "王五", 200);
account3.withdraw(1500); // 余额-1300（红色）
account3.withdraw(100); // 红色状态禁止取款
account3.deposit(800); // 余额-500（转换为蓝色）
account3.checkBalance();
System.out.println();
// 测试用例4：从透支状态恢复（蓝色→绿色）
System.out.println("测试用例4：从透支状态恢复");
Account account4 = new Account("004", "赵六", -800); // 初始蓝色
account4.checkBalance();
account4.deposit(500); // 余额-300（仍为蓝色）
account4.deposit(400); // 余额100（转换为绿色）
account4.checkBalance();
}
}

四、运行结果与验证

=== 银行账户状态模式测试 ===
测试用例1：正常账户操作
张三 开户成功，初始余额: 1000.00
账户状态: 绿色状态（正常）
存款成功，当前余额: 1500.00
取款成功，当前余额: 1300.00
取款成功，当前余额: -700.00
账户状态已转换为: 蓝色状态（欠费）
账户余额: -700.00
当前状态: 蓝色状态（欠费）
测试用例2：账户进入欠费状态
李四 开户成功，初始余额: 500.00
账户状态: 绿色状态（正常）
取款成功，当前余额: -300.00
账户状态已转换为: 蓝色状态（欠费）
取款成功，当前余额: -800.00
账户余额: -800.00
当前状态: 蓝色状态（欠费）
测试用例3：账户进入透支状态
王五 开户成功，初始余额: 200.00
账户状态: 绿色状态（正常）
取款成功，当前余额: -1300.00
账户状态已转换为: 红色状态（透支）
取款失败：账户处于透支状态，只能存款
存款成功，当前余额: -500.00
账户状态已转换为: 蓝色状态（欠费）
账户余额: -500.00
当前状态: 蓝色状态（欠费）
测试用例4：从透支状态恢复
赵六 开户成功，初始余额: -800.00
账户状态: 蓝色状态（欠费）
账户余额: -800.00
当前状态: 蓝色状态（欠费）
存款成功，当前余额: -300.00
存款成功，当前余额: 100.00
账户状态已转换为: 绿色状态（正常）
账户余额: 100.00
当前状态: 绿色状态（正常）

结果分析：

状态转换自动触发：存款/取款后，checkState()会自动判断余额，切换到对应状态；
行为与状态绑定：不同状态下的取款权限不同（红色禁止、蓝色限额、绿色无限制），逻辑封装在各自状态类中；
环境类无状态判断：Account类无需用if-else判断状态，所有行为委托给当前状态类，代码简洁。

五、状态模式的核心优势与适用场景

核心优势

消除大量条件判断：用状态类替代if-else，避免代码臃肿，提高可读性和维护性；
状态逻辑封装独立：每个状态的行为和转换规则封装在对应类中，符合“单一职责原则”；
扩展性强：新增状态（如“冻结状态”）只需新增具体状态类，无需修改环境类和其他状态类，符合“开闭原则”；
状态转换清晰：状态转换规则集中在checkState()方法，便于跟踪和修改。

适用场景

对象状态多且状态转换复杂：如订单状态（待支付→已支付→发货中→已完成）、设备状态（待机→运行→故障）；
对象行为依赖于状态：不同状态下行为差异大，如账户、会员等级（普通→VIP→超级VIP）；
避免条件判断膨胀：当if-else或switch判断超过3个时，优先考虑状态模式。

六、实践总结

状态模式的核心是“状态决定行为，行为触发状态转换”，通过分离状态与环境类，让代码更优雅、易维护；
环境类持有当前状态对象，提供对外接口；具体状态类实现行为逻辑和状态转换，是模式的核心；
状态转换的触发时机：通常在行为执行后（如存款/取款后）调用checkState()，确保状态及时更新；
实际开发中，状态模式常与单例模式结合（同一状态全局复用一个实例），减少对象创建开销。
通过本次银行账户的实践，我深刻体会到状态模式在复杂状态管理中的价值。它不仅解决了条件判断臃肿的问题，还让状态逻辑的扩展变得简单，尤其适合状态多变的业务场景。

posted @ 2025-12-29 14:41 Moonbeamsc 阅读(1) 评论(0) 收藏举报

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MoonbeamsC

见微知著，历久弥新。

2025/10/20日每日总结设计模式实践：状态模式玩转银行账户状态管理

设计模式实践：状态模式玩转银行账户状态管理

一、状态模式核心思想

二、类图设计

2. 具体状态类（三种账户状态）

绿色状态（GreenState）：正常状态（余额≥0）

蓝色状态（BlueState）：欠费状态（-1000≤余额<0）

红色状态（RedState）：透支状态（余额<-1000）

3. 环境类（Account）：银行账户

4. 测试类（BankAccountTest）

四、运行结果与验证

结果分析：

五、状态模式的核心优势与适用场景

核心优势

适用场景

六、实践总结

公告

MoonbeamsC

见微知著，历久弥新。

2025/10/20日 每日总结 设计模式实践：状态模式玩转银行账户状态管理

设计模式实践：状态模式玩转银行账户状态管理

一、状态模式核心思想

二、类图设计

2. 具体状态类（三种账户状态）

绿色状态（GreenState）：正常状态（余额≥0）

蓝色状态（BlueState）：欠费状态（-1000≤余额<0）

红色状态（RedState）：透支状态（余额<-1000）

3. 环境类（Account）：银行账户

4. 测试类（BankAccountTest）

四、运行结果与验证

结果分析：

五、状态模式的核心优势与适用场景

核心优势

适用场景

六、实践总结

公告

2025/10/20日每日总结设计模式实践：状态模式玩转银行账户状态管理