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设计模式-行为型模式-状态模式

article 2024/11/15 10:51:49

1.状态模式的定义

允许一个对象在其内部状态改变时改变他的行为，用于解决系统中复杂对象的状态转换以及不同状态下行为的封装问题，状态模式将一个对象的状态从该对象中分离出来，封装到专门的状态类中，使得对象的状态可以灵活变化；

1.1 状态模式的优缺点

优点

将所有某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便的增加新状态，只需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比较复杂，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好（添加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码）；

1.2 状态模式的使用场景

对象根据自身状态的变化来进行不同行为的操作时，比如，购物订单状态。
对象需要根据自身变量的当前值改变行为，不期望使用大量 if-else 语句时，比如，商品库存状态。
对于某些确定的状态和行为，不想使用重复代码时，比如，某一个会员当天的购物浏览记录。

2.状态模式的原理

上下文信息类（Context）：实际上就是存储当前状态的类，对外提供更新状态的操作，在该类中维护着一个抽象状态接口State实例，这个实例定义当前状态；
抽象状态类（State）：可以是一个接口或抽象类，用于定义声明状态更新的操作方法有哪些，具体实现由子类完成；
具体状态类（ConcreteState）：实现抽象状态类定义的方法，根据具体的场景来指定对应状态改变后的代码实现逻辑；

3.状态模式的实现

【实例】

模拟交通信号灯的状态转换，交通信号灯一般包括了红、黄、绿3种颜色状态,不同状态之间的切换逻辑为：红灯只能切换为黄灯，黄灯可以切换为绿灯或红灯，绿灯只能切换为黄灯；

【代码】

上下文信息类

public class TrafficLight {
    //初始状态红灯
    State state = new Red();
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    //切换为绿灯状态
    public void switchToGreen(){
        state.switchToGreen(this);
    }
    //切换为黄灯状态
    public void switchToYellow(){
        state.switchToYellow(this);
    }
    //切换为红灯状态
    public void switchToRed(){
        state.switchToRed(this);
    }
}

抽象状态类

public interface State {
    void switchToGreen(TrafficLight trafficLight); //切换为绿灯
    void switchToYellow(TrafficLight trafficLight); //切换为黄灯
    void switchToRed(TrafficLight trafficLight); //切换为红灯
}

具体状态类

/**
 * 红灯状态类
 **/
public class Red implements State {
    @Override
    public void switchToGreen(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("红灯不能切换为绿灯!");
    }
    @Override
    public void switchToYellow(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("黄灯亮起...时长:10秒!");
    }
    @Override
    public void switchToRed(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("已是红灯状态无须再切换!");
    }
}

/**
 * 绿灯状态类
 **/
public class Green implements State {
    @Override
    public void switchToGreen(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("已是绿灯无须切换!");
    }
    @Override
    public void switchToYellow(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("黄灯亮起...时长:10秒!");
    }
    @Override
    public void switchToRed(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("绿灯不能切换为红灯!");
    }
}

/**
 * 黄灯状态类
 **/
public class Yellow implements State {
    @Override
    public void switchToGreen(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("绿灯亮起...时长:60秒!");
    }
    @Override
    public void switchToYellow(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("已是黄灯无须切换!");
    }
    @Override
    public void switchToRed(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("红灯亮起...时长:90秒!");
    }
}

客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TrafficLight trafficLight = new TrafficLight();
        trafficLight.switchToYellow();
        trafficLight.switchToGreen();
        trafficLight.switchToRed();
    }
}

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