Java设计模式系列之状态模式

状态模式(State)的定义

定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态(对象内部的属性,可以理解成是对象的某个字段或者方法)发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。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

状态模式(State)适用性

1.一个对象的行为取决于它的状态,并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。

2.一个操作中含有庞大的多分支的条件语句,且这些分支依赖于该对象的状态。

这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。

通常,有多个操作包含这一相同的条件结构。

State模式将每一个条件分支放入一个独立的类中。

这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象,这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化。

状态模式(State)的参与者

1.Context

定义客户感兴趣的接口。

维护一个ConcreteState子类的实例,这个实例定义当前状态。

2.State

定义一个接口以封装与Context的一个特定状态相关的行为。

3.ConcreteStatesubclasses

每一子类实现一个与Context的一个状态相关的行为。

状态模式(State)的UML类图

        Java设计模式系列之状态模式

具体代码实现:

定义State

//定义和Context中的状态相对应的行为
public interface State {
//获取天气情况
String getState();
}

定义Context

 //定义当前的状态
public class Context { private State state; public State getState() {
return state;
} public void setState(State state) {
this.state = state;
}
public String stateMessage(){
return state.getState();
}
} 

定义ConcreteStatesubclasses

class Sunshine implements State{

    @Override
public String getState() { return "晴天";
} }
class Rain implements State{ @Override
public String getState() { return "下雨";
} } 

测试一下

public class StateTest {

     public static void main(String args[]){

         Context context=new Context();
context.setState(new Rain()); System.out.println(context.stateMessage()); context.setState(new Sunshine());
System.out.println(context.stateMessage());
}
}

运行结果:

下雨
晴天

接下来我们用Java编程思想中的一个例子来讲解一下状态模式

  我们学习了多态,看起来似乎所有的东西都可以去继承,因为多态是一个如此巧妙的工具。事实上,当我们使用现成的类建立新类时,如果首先考虑使用继承技术,反倒会加重我们的设计负担,使得事情变得复杂起来。

  更好的设计思想是首先选择"组合",尤其是不能十分确定应该使用哪一种方式的时候。组合不会强制我们的程序设计进入继承的层次结构中。而且,组合更加灵活,因为它可以动态选择类型(因此也就选择了行为),想法,继承在编译时就需要知道确定的类型,下面是具体代码体现:

//相当于状态模式中的state
class Actor { public void act(){
}
}
//相当于状态模式中的ConcreteStateSubclassess
class HappyActor extends Actor{
public void act(){
System.out.println("HappyActor");
}
}
class SadActor extends Actor{
public void act(){
System.out.println("SadActor");
}
}
//相当于状态模式中的Context
class Stage{
private Actor actor=new HappyActor();
//改变引用actor的指向的具体类型
public void change(){
actor=new SadActor();
}
//根据状态的不同执行不同的行为
public void performPlay(){
actor.act();
}
} 

测试一下:

public class Transmogrify {

    /**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) { Stage stage=new Stage();
stage.performPlay();
stage.change();
stage.performPlay();
} }

运行结果:

HappyActor
SadActor

程序分析:在这里,Stage对象包含一个对Actor的引用,而Actor被初始化为HappyActor对象,这意味着performPlay()会产生某种特殊行为。既然引用在运行时可以和另一个不同的对象重新绑定起来,SadActor对象的引用可以在actor中被替换,然后由performPlay()产生的行为也随之改变,这样一来,我们在运行期间获得了动态灵活性。与此相反的是,我们不能在运行期间决定继承不同的对象,因为它要求在编译期间完全确定下来。

大家是不是觉得状态模式和策略模式不是一样的吗?我们讲一下他们之间的区别和联系:

状态模式和策略模式的区别和联系(取自知乎网友的回答,很精辟):

区别:
状态模式将各个状态所对应的操作分离开来,即对于不同的状态,由不同的子类实现具体操作,不同状态的切换由子类实现,当发现传入参数不是自己这个状态所对应的参数,则自己给Context类切换状态;而策略模式是直接依赖注入到Context类的参数进行选择策略,不存在切换状态的操作联系。
联系:
状态模式和策略模式都是为具有多种可能情形设计的模式,把不同的处理情形抽象为一个相同的接口,符合对扩展开放,对修改封闭的原则。还有就是,策略模式更具有一般性一些,在实践中,可以用策略模式来封装几乎任何类型的规则,只要在分析过程中听到需要在不同实践应用不同的业务规则,就可以考虑使用策略模式处理,在这点上策略模式是包含状态模式的功能的,策略模式是一个重要的设计模式。
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