(十 七)趣学设计模式 之 状态模式！

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🌟了解责任链模式请看： (十 六)趣学设计模式 之 责任链模式！
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这篇文章带你详细认识一下设计模式中的状态模式

一、 啥是状态模式？

想象一下，你正在玩一个游戏 🎮。你的角色会根据不同的情况（比如受伤、正常、加速）而拥有不同的行为和能力。 状态模式就像是给你的角色穿上不同的“衣服”，每件“衣服”代表一种状态，不同的状态决定了角色不同的行为。

状态模式，就是允许对象在内部状态改变时改变它的行为！ 它可以将对象的行为封装到不同的状态类中，使得对象可以在不同的状态下表现出不同的行为 🎁。

简单来说，就是让对象像变色龙一样，根据不同的状态，展现不同的行为！

• 你需要根据对象的状态来改变它的行为： 就像你需要根据角色的状态来决定它的攻击方式 ⚔️！
• 对象的状态会频繁变化： 就像你需要根据游戏进程不断调整角色的状态 🔄！
• 你需要避免大量的 if-else 语句来判断对象的状态： 就像你需要避免写一堆代码来判断角色当前应该使用哪种攻击方式 😵‍💫！

二、 为什么要用状态模式？

用状态模式，好处多多 👍：

• 封装状态和行为： 将每个状态的行为封装到单独的类中，使得代码更加清晰易懂 💫！
• 易于扩展： 可以方便地添加新的状态，而无需修改现有代码 ➕！
• 避免大量的 if-else 语句： 使得代码更加简洁优雅 ✨！
• 提高代码的可维护性： 将每个状态的逻辑封装起来，使得代码更加清晰易懂 💡！

三、 状态模式的实现方式

状态模式主要包含三个核心概念：

• 环境类（Context）： 持有当前状态的引用，并将客户端的请求委托给当前状态处理 🏠！
• 抽象状态类（State）： 定义了所有状态都需要实现的接口，通常包含一个处理请求的方法 🤝！
• 具体状态类（ConcreteState）： 实现了抽象状态类的接口，负责处理特定状态下的请求 ⚙️！

// 环境类：电梯

public class Lift {

    private LiftState state; // 当前状态

    public Lift() {
        this.state = new StopState(); // 初始状态为停止状态
        this.state.setContext(this); // 设置环境类
    }

    public void setState(LiftState state) {
        this.state = state;
        this.state.setContext(this); // 设置环境类
    }

    public LiftState getState() {
        return state;
    }

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

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

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

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

// 抽象状态类：电梯状态

public abstract class LiftState {

    protected Lift context; // 环境类

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

    public abstract void open(); // 开门

    public abstract void close(); // 关门

    public abstract void run(); // 运行

    public abstract void stop(); // 停止
}

// 具体状态类：停止状态

public class StopState extends LiftState {

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("电梯开门了...");
        context.setState(new OpenState()); // 切换到开门状态
    }

    @Override
    public void close() {
        // 停止状态不能关门
    }

    @Override
    public void run() {
        context.setState(new RunState()); // 切换到运行状态
        System.out.println("电梯开始运行...");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("电梯停止了...");
    }
}

// 具体状态类：运行状态

public class RunState extends LiftState {

    @Override
    public void open() {
        // 运行状态不能开门
    }

    @Override
    public void close() {
        // 运行状态不能关门
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("电梯正在运行...");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("电梯停止了...");
        context.setState(new StopState()); // 切换到停止状态
    }
}

// 具体状态类：开门状态

public class OpenState extends LiftState {

    @Override
    public void open() {
        System.out.println("电梯门已经打开...");
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("电梯关门了...");
        context.setState(new CloseState()); // 切换到关门状态
    }

    @Override
    public void run() {
        // 开门状态不能运行
    }

    @Override
    public void stop() {
        // 开门状态不能停止
    }
}

// 具体状态类：关门状态

public class CloseState extends LiftState {

    @Override
    public void open() {
        // 关门状态不能开门
    }

    @Override
    public void close() {
        System.out.println("电梯门已经关闭...");
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("电梯开始运行...");
        context.setState(new RunState()); // 切换到运行状态
    }

    @Override
    public void stop() {
        // 关门状态不能停止
    }
}

// 客户端

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Lift lift = new Lift();

        lift.open(); // 电梯开门了...
        lift.close(); // 电梯关门了...
        lift.run();  // 电梯开始运行...
        lift.stop(); // 电梯停止了...

        lift.getState().open(); // 电梯开门了...
    }
}

代码解释

• Lift 类是环境类，持有当前电梯状态的引用，并将客户端的请求委托给当前状态处理。
• LiftState 类是抽象状态类，定义了所有电梯状态都需要实现的接口，包括 open、close、run 和 stop 方法。
• StopState 类、RunState 类和 OpenState 类是具体状态类，实现了 LiftState 类的接口，负责处理特定状态下的请求。

输出结果

电梯开门了...
电梯关门了...
电梯开始运行...
电梯停止了...
电梯开门了...

四、 状态模式的优缺点

优点：

• 封装状态和行为 💫！
• 易于扩展 ➕！
• 避免大量的 if-else 语句 ✨！
• 提高代码的可维护性 💡！

缺点：

• 状态类增多，增加代码复杂度 😫！
• 状态切换逻辑可能分散在多个状态类中，不易维护 🤯！

五、 状态模式的应用场景

• 游戏角色状态： 正常、受伤、死亡等等 🎮！
• 订单状态： 待支付、已支付、已发货、已完成等等 🛒！
• TCP 连接状态： 监听、已连接、已关闭等等 🌐！
• 工作流引擎： 定义任务的不同状态和状态转换 ⚙️！

六、 总结

• 状态模式就像变色龙，根据不同的状态，展现不同的行为！ 🦎
• 核心概念包括环境类、抽象状态类和具体状态类！ 🔑
• 优点是封装状态和行为、易于扩展、避免大量的 if-else 语句、提高代码的可维护性！ 👍
• 缺点是状态类增多，增加代码复杂度、状态切换逻辑可能分散在多个状态类中，不易维护！ 👎
• 适用于对象的状态会频繁变化，并且需要根据状态来改变其行为的场景！ 🎯

希望这篇文章能让你彻底理解状态模式！ 💯 祝你学习愉快！ 😄
看完请看：(十 八)趣学设计模式 之 观察者模式！