020.行为型模式_状态模式

1 概述

对有状态的对象，把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。

角色：

• 环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户程序需要的接口，维护一个当前状态，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
• 抽象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
• 具体状态（Concrete State）角色：实现抽象状态所对应的行为。

2 案例

通过按钮来控制一个电梯的状态，一个电梯有开门状态，关门状态，停止状态，运行状态。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，如果电梯门现在处于运行时状态，就不能进行开门操作，而如果电梯门是停止状态，就可以执行开门操作。

public abstract class LiftState {
    //定义一个环境角色，也就是封装状态的变化引起的功能变化
    protected Context context;

    public void setContext(Context context) {
        this.context = context;
    }

    //电梯开门动作
    public abstract void open();

    //电梯关门动作
    public abstract void close();

    //电梯运行动作
    public abstract void run();

    //电梯停止动作
    public abstract void stop();
}

//开启状态
public class OpenState extends LiftState {
    //开启当然可以关闭了，我就想测试一下电梯门开关功能
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("电梯门开启...");
    }

    @Override
    public void close() {
        //状态修改
        super.context.setLiftState(Context.CLOSE_STATE);
        //动作委托为CloseState来执行，也就是委托给了CloseState子类执行这个动作
        super.context.close();
    }

    //电梯门不能开着就跑，这里什么也不做
    @Override
    public void run() {
        //do nothing
    }

    //开门状态已经是停止的了
    @Override
    public void stop() {
        //do nothing
    }
}

//关闭状态
public class CloseState extends LiftState {
    @Override
    //电梯门关闭，这是关闭状态要实现的动作
    public void close() {
        System.out.println("电梯门关闭...");
    }
    //电梯门关了再打开，逗你玩呢，那这个允许呀
    @Override
    public void open() {
        super.context.setLiftState(Context.OPEN_STATE);
        super.context.open();
    }
    //电梯门关了就跑，这是再正常不过了
    @Override
    public void run() {
        super.context.setLiftState(Context.RUN_STATE);
        super.context.run();
    }
    //电梯门关着，我就不按楼层
    @Override
    public void stop() {
        super.context.setLiftState(Context.STOP_STATE);
        super.context.stop();
    }
}

//运行状态
public class RunState extends LiftState {
    //运行的时候开电梯门？你疯了！电梯不会给你开的
    @Override
    public void open() {
        //do nothing
    }
    //电梯门关闭？这是肯定了
    @Override
    public void close() {//虽然可以关门，但这个动作不归我执行
        //do nothing
    }
    //这是在运行状态下要实现的方法
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("电梯正在运行...");
    }
    //这个事绝对是合理的，光运行不停止还有谁敢做这个电梯？！估计只有上帝了
    @Override
    public void stop() {
        super.context.setLiftState(Context.STOP_STATE);
        super.context.getLiftState().stop();
    }
}

//停止状态
public class StopState extends LiftState {
    //停止状态，开门，那是要的！
    @Override
    public void open() {
        //状态修改
        super.context.setLiftState(Context.OPEN_STATE);
        //动作委托为CloseState来执行，也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作
        super.context.open();
    }
    @Override
    public void close() {//虽然可以关门，但这个动作不归我执行
        //状态修改
        super.context.setLiftState(Context.CLOSE_STATE);
        //动作委托为CloseState来执行，也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作
        super.context.close();
    }
    //停止状态再跑起来，正常的很
    @Override
    public void run() {
        //状态修改
        super.context.setLiftState(Context.RUN_STATE);
        //动作委托为CloseState来执行，也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作
        super.context.run();
    }
    //停止状态是怎么发生的呢？当然是停止方法执行了
    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("电梯停止了...");
    }
}

//环境角色
public class Context {

    //定义出所有的电梯状态
    public final static OpenState OPEN_STATE = new OpenState();//开门状态，这时候电梯只能关闭
    public final static CloseState CLOSE_STATE = new CloseState();//关闭状态，这时候电梯可以运行、停止和开门
    public final static RunState RUN_STATE = new RunState();//运行状态，这时候电梯只能停止
    public final static StopState STOP_STATE = new StopState();//停止状态，这时候电梯可以开门、运行

    //定义一个当前电梯状态
    private LiftState liftState;

    public LiftState getLiftState() {
        return this.liftState;
    }

    public void setLiftState(LiftState liftState) {
        //当前环境改变
        this.liftState = liftState;
        //把当前的环境通知到各个实现类中
        this.liftState.setContext(this);
    }

    public void open() {
        this.liftState.open();
    }

    public void close() {
        this.liftState.close();
    }

    public void run() {
        this.liftState.run();
    }

    public void stop() {
        this.liftState.stop();
    }
}

public class TestClient {
    public static void main(String[] args) {
        final Context context = new Context();
        context.setLiftState(new CloseState());
        context.open();
        context.close();
        context.run();
        context.stop();
    }
}

3 优缺点

优点：

• 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。
• 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。

缺点：

• 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
• 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
• 状态模式对”开闭原则”的支持并不太好。

4 使用场景

• 当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态改变它的行为时，就可以考虑使用状态模式。
• 一个操作中含有庞大的分支结构，并且这些分支决定于对象的状态时。