状态模式-举例

news2025/1/21 9:23:12

在软件系统中，有些对象也像水一样具有多种状态，
这些状态在某些情况下能够相互转换，
而且对象在不同的状态下也将具有不同的行为。

参考日志来设置状态。
如何判断一个设计模式是行为模式还是什么其他模式？
什么叫行为模式？
行为模式关注对象之间的通讯、职责分配和算法的抽象。它主要解决
的是对象之间的协作问题，确保对象能够协同工作而不紧密耦合。

状态模式：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象
看起来似乎修改它的类。其别名为状态对象，状态模式是一种
状态行为模式。

某银行要开发一套信用卡业务系统，银行账户(Account)是该系统的核心类之一，通过分析，账户存在三种状态，且在不同状态下账户存在不同的行为，具体说明如下：
 
       (1) 如果账户中余额大于等于0，则账户的状态为正常状态(Normal State)，此时用户既可以向该账户存款也可以从该账户取款；
 
       (2) 如果账户中余额小于0，并且大于-2000，则账户的状态为透支状态(Overdraft State)，此时用户既可以向该账户存款也可以从该账户取款，但需要按天计算利息；
 
       (3) 如果账户中余额等于-2000，那么账户的状态为受限状态(Restricted State)，此时用户只能向该账户存款，不能再从中取款，同时也将按天计算利息；
 
       (4) 根据余额的不同，以上三种状态可发生相互转换。

NormalState表示正常状态，OverdraftState表示透支状态，RestrictedState表示受限状态，在这三种状态下账户对象拥有不同的行为，方法deposit()用于存款，withdraw()用于取款，computeInterest()用于计算利息，stateCheck()用于在每一次执行存款和取款操作后根据余额来判断是否要进行状态转换并实现状态转换，相同的方法在不同的状态中可能会有不同的实现。

客户端代码

我们客户端直接操作一个账户对象，进行取款存款操作。但是随着操作的进行，账户内部一直在进行账户状态的维护。但是客户端没有任何感知，也不需要关心。

package behavioral.state;
 
public class Client {
    public static void main(String args[]) {
        Account acc = new Account("段誉",0.0);
        acc.deposit(1000);
        acc.withdraw(2000);
        acc.deposit(3000);
        acc.withdraw(4000);
        acc.withdraw(1000);
        acc.computeInterest();
    }
}

3）账户类代码

账户类组合了一个AccountState类，用于标识当前账户的状态，同时对账户发起操作请求时，根据不同的账户状态，相应的操作及权限限制也不同。这个根据不同状态做出不同操作的实现原理是多态。

package behavioral.state;
 
//银行账户：环境类
class Account {
    private AccountState state; //维持一个对抽象状态对象的引用
    private String owner; //开户名
    private double balance = 0; //账户余额
 
    public Account(String owner,double init) {
        this.owner = owner;
        this.balance = balance;
        this.state = new NormalState(this); //设置初始状态
        System.out.println(this.owner + "开户，初始金额为" + init);
        System.out.println("---------------------------------------------");
    }
 
    public double getBalance() {
        return this.balance;
    }
 
    public void setBalance(double balance) {
        this.balance = balance;
    }
 
    public void setState(AccountState state) {
        this.state = state;
    }
 
    public void deposit(double amount) {
        System.out.println(this.owner + "存款" + amount);
        state.deposit(amount); //调用状态对象的deposit()方法
        System.out.println("现在余额为"+ this.balance);
        System.out.println("现在帐户状态为"+ this.state.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("---------------------------------------------");
    }
 
    public void withdraw(double amount) {
        System.out.println(this.owner + "取款" + amount);
        state.withdraw(amount); //调用状态对象的withdraw()方法
        System.out.println("现在余额为"+ this.balance);
        System.out.println("现在帐户状态为"+ this. state.getClass().getSimpleName());
        System.out.println("---------------------------------------------");
    }
 
    public void computeInterest()
    {
        state.computeInterest(); //调用状态对象的computeInterest()方法
    }
}

账户状态抽象类

 在状态模式中，我们将对象在不同状态下的行为封装到不同的状态类中，为了让系统具有更好的灵活性和可扩展性，同时对各状态下的共有行为进行封装，我们需要对状态进行抽象，引入了抽象状态类角色。 

package behavioral.state;
//抽象状态类
public abstract class AccountState {
    protected Account acc;
    public abstract void deposit(double amount);//存款
    public abstract void withdraw(double amount);//取款
    public abstract void computeInterest();//计算利息
    public abstract void stateCheck();//检查和切换状态
}

正常状态类代码

如果账户中余额大于等于0，则账户的状态为正常状态(Normal State)，此时用户既可以向该账户存款也可以从该账户取款

package behavioral.state;
 
public //正常状态：具体状态类
class NormalState extends AccountState {
    public NormalState(Account acc) {
        this.acc = acc;
    }
 
    public NormalState(AccountState state) {
        this.acc = state.acc;
    }
 
    public void deposit(double amount) {
        acc.setBalance(acc.getBalance() + amount);
        stateCheck();
    }
 
    public void withdraw(double amount) {
        acc.setBalance(acc.getBalance() - amount);
        stateCheck();
    }
 
    public void computeInterest()
    {
        System.out.println("正常状态，无须支付利息！");
    }
 
    //状态转换
    public void stateCheck() {
        if (acc.getBalance() > -2000 && acc.getBalance() <= 0) {
            acc.setState(new OverdraftState(this));
        }
        else if (acc.getBalance() == -2000) {
            acc.setState(new RestrictedState(this));
        }
        else if (acc.getBalance() < -2000) {
            System.out.println("操作受限！");
        }
    }
}

透支状态代码

如果账户中余额小于0，并且大于-2000，则账户的状态为透支状态(Overdraft State)，此时用户既可以向该账户存款也可以从该账户取款，但需要按天计算利息；

package behavioral.state;
//透支状态：具体状态类
public class OverdraftState extends AccountState
{
    public OverdraftState(AccountState state) {
        this.acc = state.acc;
    }
 
    public void deposit(double amount) {
        acc.setBalance(acc.getBalance() + amount);
        stateCheck();
    }
 
    public void withdraw(double amount) {
        acc.setBalance(acc.getBalance() - amount);
        stateCheck();
    }
 
    public void computeInterest() {
        System.out.println("计算利息！");
    }
 
    //状态转换
    public void stateCheck() {
        if (acc.getBalance() > 0) {
            acc.setState(new NormalState(this));
        }
        else if (acc.getBalance() == -2000) {
            acc.setState(new RestrictedState(this));
        }
        else if (acc.getBalance() < -2000) {
            System.out.println("操作受限！");
        }
    }
}

7）受限状态代码

如果账户中余额等于-2000，那么账户的状态为受限状态(Restricted State)，此时用户只能向该账户存款，不能再从中取款，同时也将按天计算利息；

package behavioral.state;
//受限状态：具体状态类
public class RestrictedState extends AccountState {
    public RestrictedState(AccountState state) {
        this.acc = state.acc;
    }
 
    public void deposit(double amount) {
        acc.setBalance(acc.getBalance() + amount);
        stateCheck();
    }
 
    public void withdraw(double amount) {
        System.out.println("帐号受限，取款失败");
    }
 
    public void computeInterest() {
        System.out.println("计算利息！");
    }
 
    //状态转换
    public void stateCheck() {
        if(acc.getBalance() > 0) {
            acc.setState(new NormalState(this));
        }
        else if(acc.getBalance() > -2000) {
            acc.setState(new OverdraftState(this));
        }
    }
}

stateCheck()状态监测类用于监测当前账户金额情况，做出相应的状态切换操作。该方法也可以放在Accout类中。

https://github.com/phs999/DesignPatterns/tree/8ed9fd54d05d7da99833b6fa89e081c21938481b/design_pattern/src/behavioral/state

3、总结
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，使得对象状态可以灵活变化，对于客户端而言，无须关心对象状态的转换以及对象所处的当前状态，无论对于何种状态的对象，客户端都可以一致处理。

核心原理还是面向接口编程，多态。

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