状态模式

news2024/11/27 0:36:01

文章目录

- 状态模式
- - 1.状态模式的本质
  - 2.何时选用状态模式
  - 3.优缺点
  - 4.状态模式的结构
  - 5.实现
  - - 上下文中维护状态及转换状态
    - 上下文中维护状态处理类中转换状态

状态模式

状态模式说白了就是不同的状态，执行不同的行为，也就是状态和行为分离

1.状态模式的本质

状态模式的本质:根据状态来分离和选择行为。

仔细分析状态模式的结构，如果没有上下文，那么就退化回到只有接口和实现了，正是通过接口，把状态和状态对应的行为分开，才使得通过状态模式设计的程序易于扩展和维护。

而上下文主要负责的是公共的状态驱动，每当状态发生改变的时候，通常都是回调上下文来执行状态对应的功能。当然，上下文自身也可以维护状态的变化，另外，上下文通常还会作为多个状态处理类之间的数据载体，在多个状态处理类之间传递数据。

2.何时选用状态模式

建议在以下情况中选用状态模式。.

如果一个对象的行为取决于它的状态，而且它必须在运行时刻根据状态来改变它的行为，可以使用状态模式，来把状态和行为分离开。虽然分离开了，但状态和行为是有对应关系的，可以在运行期间，通过改变状态，就能够调用到该状态对应的状态处理对象上去，从而改变对象的行为。
如果一个操作中含有庞大的多分支语句，而且这些分支依赖于该对象的状态，可以使用状态模式，把各个分支的处理分散包装到单独的对象处理类中，这样，这些分支对应的对象就可以不依赖于其他对象而独立变化了。

3.优缺点

状态模式有以下优点。

简化应用逻辑控制
状态模式使用单独的类来封装一个状态的处理。如果把一个大的程序控制分成很多小块，每块定义一个状态来代表，那么就可以把这些逻辑控制的代码分散到很多单独的状态类中去,这样就把着眼点从执行状态提高到整个对象的状态，使得代码结构化和意图更清晰，从而简化应用的逻辑控制。
对于依赖于状态的if-else，理论上来讲，也可以改变成应用状态模式来实现，把每个if 或else块定义一个状态来代表，那么就可以把块内的功能代码移动到状态处理类中，从而减少if-else，避免出现巨大的条件语句。
更好地分离状态和行为
状态模式通过设置所有状态类的公共接口，把状态和状态对应的行为分离开，把所有与一个特定的状态相关的行为都放入一个对象中，使得应用程序在控制的时候，只需要关心状态的切换，而不用关心这个状态对应的真正处理。
更好的扩展性
引入了状态处理的公共接口后，使得扩展新的状态变得非常容易，只需要新增加一个实现状态处理的公共接口的实现类，然后在进行状态维护的地方，设置状态变化到这个新的状态即可。
显式化进行状态转换
状态模式为不同的状态引入独立的对象，使得状态的转换变得更加明确。而且状态对象可以保证上下文不会发生内部状态不一致的情况，因为上下文中只有一个变量来记录状态对象，只要为这一个变量赋值就可以了。

状态模式也有一个很明显的缺点，一个状态对应一个状态处理类，会使得程序引入太多的状态类，这样程序变得杂乱。

4.状态模式的结构

在这里插入图片描述

Context:环境，也称上下文，通常用来定义客户感兴趣的接口，同时维护一个来具体处理当前状态的实例对象。
State:状态接口，用来封装与上下文的一个特定状态所对应的行为。
ConcreteState:具体实现状态处理的类，每个类实现一个跟上下文相关的状态的具体处理。

5.实现

上下文中维护状态及转换状态

这里用一个借钱的例子：

借钱3次以下：对方会告诉你没钱
借钱3次-5次：对方不回你消息
借钱5次以上：对方拉黑你

在这里插入图片描述

借钱接口及其实现

/**
 * @description:借钱状态接口
 */
public interface BorrowState {

    /**
     * 借钱
     * @param user 用户
     * @param stateManager 状态管理器
     */
    void borrowMoney(String user,StateManager stateManager);
}

/**
 * @description:正常借钱(3次以下)
 */
public class NormalBorrowState implements BorrowState{
    @Override
    public void borrowMoney(String user,StateManager stateManager) {
        System.out.println("对方也没钱啊-,-");
    }
}

/**
 * @description:重复借钱(3-5次)
 */
public class RepeatBorrowState implements BorrowState{
    @Override
    public void borrowMoney(String user,StateManager stateManager) {
        System.out.println("对方表示不想回你消息了-,-");
    }
}

/**
 * @description:恶意借钱(5次以上)
 */
public class BlackBorrowState implements BorrowState{
    @Override
    public void borrowMoney(String user,StateManager stateManager) {
        System.out.println("您已被对方拉黑-,-");
    }
}

状态管理器

/**
 * @description:状态管理器（context）
 */
public class StateManager {

    private BorrowState borrowState;

    //用户,借钱次数
    private Map<String, Integer> countMap = new HashMap<>();

    public void borrow(String user) {
        Integer count = countMap.get(user);
        if (count == null) {
            count = 0;
        }
        //次数+1
        count++;
        countMap.put(user, count);
        //先判断当前状态，根据状态转换不同的行为
        if (count >= 1 && count < 3) {
            borrowState = new NormalBorrowState();
        } else if (count >= 3 && count < 5) {
            borrowState = new RepeatBorrowState();
        } else if (count >= 5) {
            borrowState = new BlackBorrowState();
        }

        this.borrowState.borrowMoney(user, this);
    }
}

测试类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        StateManager stateManager = new StateManager();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            stateManager.borrow("张三");
        }
    }
}

结果
在这里插入图片描述

上下文中维护状态处理类中转换状态

借钱接口没变，修改其实现类

/**
 * @description:正常借钱(3次以下)
 */
public class NormalBorrowState implements BorrowState {
    @Override
    public void borrowMoney(String user, StateManager stateManager) {
        System.out.println("对方也没钱啊-,-");
        //取出状态，根据状态转换行为
        Integer count = stateManager.getCountMap().get(user);
        if (count >= 2 && count < 5) {
            stateManager.getStateMap().put(user, new RepeatBorrowState());
        }
    }
}

/**
 * @description:重复借钱(3-5次)
 */
public class RepeatBorrowState implements BorrowState{
    @Override
    public void borrowMoney(String user,StateManager stateManager) {
        System.out.println("对方表示不想回你消息了-,-");
        Integer count = stateManager.getCountMap().get(user);
        if (count >= 5) {
            stateManager.getStateMap().put(user, new BlackBorrowState());
        }
    }
}

/**
 * @description:恶意借钱(5次以上)
 */
public class BlackBorrowState implements BorrowState{
    @Override
    public void borrowMoney(String user,StateManager stateManager) {
        System.out.println("您已被对方拉黑-,-");
    }
}

状态管理器

/**
 * @description:状态管理器（context）
 */
@Getter
public class StateManager {

    //用户,借钱次数
    private Map<String, Integer> countMap = new HashMap<>();
    //用户，要执行的行为
    private Map<String, BorrowState> stateMap = new HashMap<>();

    public void borrow(String user) {
        Integer count = countMap.get(user);
        if (count == null) {
            count = 0;
        }
        //次数+1
        count++;
        //放入状态
        countMap.put(user, count);

        //取出行为
        BorrowState borrowState = stateMap.get(user);
        if (borrowState == null) {
            borrowState = new NormalBorrowState();
        }

        borrowState.borrowMoney(user, this);
    }
}

测试类

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        StateManager stateManager = new StateManager();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            stateManager.borrow("张三");
        }
    }
}