【设计模式】行为型模式（三）：责任链模式、状态模式

《设计模式之行为型模式》系列，共包含以下文章：

• 行为型模式（一）：模板方法模式、观察者模式
• 行为型模式（二）：策略模式、命令模式
• 行为型模式（三）：责任链模式、状态模式
• 行为型模式（四）：备忘录模式、中介者模式
• 行为型模式（五）：解释器模式、访问者模式、依赖注入

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5.责任链模式（Chain of Responsibility）

责任链模式（Chain of Responsibility）是一种行为设计模式，它允许你将请求沿着处理者链进行传递，直到有一个处理者能够处理该请求。每个处理者都可以决定是否处理该请求，或者将请求传递给下一个处理者。这样可以将请求的处理逻辑分散到多个处理者中，而不是集中在一个地方。

5.1 通俗易懂的解释

想象一下你在一个公司里，有一个请假的流程。员工请假时，需要经过多个审批环节，比如：

• 直接上级：首先由直接上级审批。
• 部门经理：如果直接上级批准了，再由部门经理审批。
• 人力资源部：如果部门经理也批准了，最后由人力资源部审批。

在这个过程中，每个审批者都有权决定是否批准请假请求，或者将请求传递给下一个审批者。如果某个审批者拒绝了请求，流程就结束了。如果所有审批者都批准了，员工的请假请求就通过了。

5.2 具体步骤

• 创建请求：员工提交请假请求。
• 传递请求：请求首先传递给直接上级。
• 处理请求：
  • 如果直接上级批准，请求传递给部门经理。
  • 如果部门经理批准，请求传递给人事部。
  • 如果人事部批准，请求处理完成。
  • 如果任何一个审批者拒绝，请求处理结束。

5.3 代码示例

下面是一个简单的 Java 代码示例，展示了责任链模式的实现。

5.3.1 处理者接口

// 定义处理者接口
interface Handler {
    void setNext(Handler next);
    void handleRequest(String request);
}

5.3.2 具体处理者

// 具体处理者类
class DirectSupervisor implements Handler {
    private Handler next;

    @Override
    public void setNext(Handler next) {
        this.next = next;
    }

    @Override
    public void handleRequest(String request) {
        if (request.equals("请假1天")) {
            System.out.println("直接上级批准了你的请假请求");
        } else if (next != null) {
            next.handleRequest(request);
        } else {
            System.out.println("没有更多审批者了");
        }
    }
}

class DepartmentManager implements Handler {
    private Handler next;

    @Override
    public void setNext(Handler next) {
        this.next = next;
    }

    @Override
    public void handleRequest(String request) {
        if (request.equals("请假3天")) {
            System.out.println("部门经理批准了你的请假请求");
        } else if (next != null) {
            next.handleRequest(request);
        } else {
            System.out.println("没有更多审批者了");
        }
    }
}

class HR implements Handler {
    private Handler next;

    @Override
    public void setNext(Handler next) {
        this.next = next;
    }

    @Override
    public void handleRequest(String request) {
        if (request.equals("请假7天")) {
            System.out.println("人力资源部批准了你的请假请求");
        } else if (next != null) {
            next.handleRequest(request);
        } else {
            System.out.println("没有更多审批者了");
        }
    }
}

5.3.3 测试类

// 测试类
public class ChainOfResponsibilityExample {
    public static void main(String[] args) {
        Handler directSupervisor = new DirectSupervisor();
        Handler departmentManager = new DepartmentManager();
        Handler hr = new HR();

        // 设置责任链
        directSupervisor.setNext(departmentManager);
        departmentManager.setNext(hr);

        // 测试请求
        directSupervisor.handleRequest("请假1天");
        directSupervisor.handleRequest("请假3天");
        directSupervisor.handleRequest("请假7天");
        directSupervisor.handleRequest("请假10天");
    }
}

5.3.4 输出

直接上级批准了你的请假请求
部门经理批准了你的请假请求
人力资源部批准了你的请假请求
没有更多审批者了

5.4 总结

责任链模式通过将请求沿着处理者链传递，使得每个处理者都可以决定是否处理该请求，或者将请求传递给下一个处理者。这样可以将处理逻辑分散到多个处理者中，提高代码的灵活性和可扩展性。

6.状态模式（State）

状态模式（State）是一种行为设计模式，它允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。简单来说，就是让对象的行为随着其状态的变化而变化。这样可以避免大量的条件判断语句，使代码更加清晰和易于维护。

6.1 通俗易懂的解释

想象一下你有一个智能灯泡，它可以有三种状态：关闭、低亮度和高亮度。每种状态下，灯泡的行为是不同的：

• 关闭状态：灯泡是暗的，按下开关后，灯泡会变成低亮度。
• 低亮度状态：灯泡是亮的，但亮度较低，按下开关后，灯泡会变成高亮度。
• 高亮度状态：灯泡是亮的，亮度较高，按下开关后，灯泡会变成关闭。

在这个例子中，灯泡的行为（即按下开关后的反应）会随着其状态的变化而变化。这就是状态模式的核心思想。

6.2 具体步骤

• 定义状态接口：定义一个状态接口，声明所有状态共有的方法。
• 实现具体状态：为每种状态实现一个具体的状态类，每个类实现状态接口中的方法。
• 定义上下文：定义一个上下文类，持有当前状态的引用，并提供改变状态的方法。
• 改变状态：在上下文类中，根据当前状态调用相应的方法，并在需要时改变状态。

6.3 代码示例

下面是一个简单的 Java 代码示例，展示了状态模式的实现。

6.3.1 定义状态接口

// 定义状态接口
interface LightState {
    void handleContext(LightContext context);
    String getStateName();
}

6.3.2 具体状态

// 具体状态类：关闭状态
class OffState implements LightState {
    @Override
    public void handleContext(LightContext context) {
        System.out.println("灯泡从关闭状态变为低亮度状态");
        context.setState(new LowBrightnessState());
    }

    @Override
    public String getStateName() {
        return "关闭状态";
    }
}

// 具体状态类：低亮度状态
class LowBrightnessState implements LightState {
    @Override
    public void handleContext(LightContext context) {
        System.out.println("灯泡从低亮度状态变为高亮度状态");
        context.setState(new HighBrightnessState());
    }

    @Override
    public String getStateName() {
        return "低亮度状态";
    }
}

// 具体状态类：高亮度状态
class HighBrightnessState implements LightState {
    @Override
    public void handleContext(LightContext context) {
        System.out.println("灯泡从高亮度状态变为关闭状态");
        context.setState(new OffState());
    }

    @Override
    public String getStateName() {
        return "高亮度状态";
    }
}

6.3.3 定义上下文类

// 定义上下文类
class LightContext {
    private LightState state;

    public LightContext() {
        this.state = new OffState(); // 初始状态为关闭
    }

    public void setState(LightState state) {
        this.state = state;
    }

    public void pressSwitch() {
        state.handleContext(this);
    }

    public String getCurrentStateName() {
        return state.getStateName();
    }
}

• this 关键字：this 关键字在 Java 中表示当前对象的引用。在 pressSwitch 方法中，this 指的是调用 pressSwitch 方法的 LightContext 实例。
• state.handleContext(this)：这行代码调用了 state 对象的 handleContext 方法，并将 LightContext 的当前实例作为参数传递给 handleContext 方法。

6.3.4 测试类

// 测试类
public class StatePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        LightContext light = new LightContext();

        // 模拟按下开关
        light.pressSwitch(); // 关闭 -> 低亮度
        System.out.println("当前状态: " + light.getCurrentStateName());

        light.pressSwitch(); // 低亮度 -> 高亮度
        System.out.println("当前状态: " + light.getCurrentStateName());

        light.pressSwitch(); // 高亮度 -> 关闭
        System.out.println("当前状态: " + light.getCurrentStateName());
    }
}

6.3.5 输出

灯泡从关闭状态变为低亮度状态
当前状态: 低亮度状态
灯泡从低亮度状态变为高亮度状态
当前状态: 高亮度状态
灯泡从高亮度状态变为关闭状态
当前状态: 关闭状态

6.4 总结

状态模式通过将对象的行为封装在不同的状态类中，使得对象的行为随着其状态的变化而变化。这样可以避免大量的条件判断语句，使代码更加清晰和易于维护。