案例分析：设计模式与代码的结构特性

定义

允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。 其别名为状态对象(Objects for States)，状态模式是一种对象行为型模式

动机

在很多情况下，一个对象的行为取决于一个或多个动态变化的属性，这样的属性叫做状态，这样的对象叫做有状态的(stateful)对象，这样的对象状态是从事先定义好的一系列值中取出的。当一个这样的对象与外部事件产生互动时，其内部状态就会改变，从而使得系统的行为也随之发生变化。

结构

 

 

组件

• Context（环境类）
  环境类又称为上下文类，它是拥有多种状态的对象。由于环境类的状态存在多样性且在不同状态下对象的行为有所不同，因此将状态独立出去形成单独的状态类。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，在具体实现时，它是一个State子类的对象。
• State（抽象状态类）
  它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，而在其子类中实现类这些方法，由于不同状态下对象的行为可能不同，因此在不同子类中方法的实现可能存在不同，相同的方法可以写在抽象状态类中
• 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，每一个具体状态类对应环境的一个具体状态，不同的具体状态类其行为有所不同。

实现

这里我们模拟一个QQ的状态转换过程

抽象状态类

package state;
​
public interface State {
    public void handle(Context context);
}

 

拥有多种状态的对象

package state;
​
public class Context {
    private State state;
​
    public State getState() {
        return state;
    }
​
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
​
    public Context(State state) {
        this.state = state;
    }
​
    public void  contexthandle(){
        state.handle(this);
    }
}

 

具体状态类

package state;
​
public class ConcreteState implements State {
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("忙碌状态");
        //状态转换
        context.setState(new ConcreteStateC());
    }
}

 

具体状态类

package state;
​
public class ConcreteStateB implements State {
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("离线状态");
        //状态转换
        context.setState(new ConcreteState());
    }
}

 

具体状态类

package state;
​
public class ConcreteStateC implements  State{
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("在线状态");
        //状态转换
        context.setState(new ConcreteStateB());
    }
}

 

客户端

package state;

public class Clinet {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(new ConcreteStateC());
        context.contexthandle();
        context.contexthandle();
        context.contexthandle();
        System.out.println();
        context.contexthandle();
        context.contexthandle();
        context.contexthandle();
    }
}

控制台输出

应用案例

共同的特点：对象的行为依赖于它的状态（属性）并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为

• 按钮来控制一个电梯的状态，一个电梯开们，关门，停，运行。每一种状态改变，都有可能要根据其他状态来更新处理。例如，开门状体，你不能在运行的时候开门，而是在电梯定下后才能开门。
• 我们给一部手机打电话，就可能出现这几种情况：用户开机，用户关机，用户欠费停机，用户消户等。 所以当我们拨打这个号码的时候：系统就要判断，该用户是否在开机且不忙状态，又或者是关机，欠费等状态。但不管是那种状态我们都应给出对应的处理操作
• 如在政府OA办公系统中，一个批文的状态有多种：尚未办理；正在办理；正在批示；正在审核；已经完成等各种状态，而且批文状态不同时对批文的操作也有所差异。使用状态模式可以描述工作流对象（如批文）的状态转换以及不同状态下它所具有的行为。
• TCP协议的实现：监听状态，建立连接的状态，关闭状态
• qq登录有不同的状态：忙碌，在线，离线等，不同的状态决定不同的操作
• TCP协议的实现：监听状态，建立连接的状态，关闭状态

优点

• 基于继承的角度
• 它将与特定状态相关的行为局部化，并且将不同状态的行为分割开来
• 避免使用条件if else语句或switch case语句
• 为不同的状态引入独立的对象使得转换变得更加明确
• 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。

 

• 基于状态转换的角度
• 可保证Context不会发生内部状态不一致的情况，因为从 Context的角度看，状态转换是原子的—只需重新绑定一个变量(即Context的State对象变量)，而无需为多个变量赋值

 

• 基于内存考虑
• 可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

 

缺点

• 状态模式对“开闭原则”的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态；而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。
• 因为该模式将不同状态的行为分布在多个State子类中。这就增加了子类的数目