Java設計模式百例 - 狀態模式

本文源碼見：https://github.com/get-set/get-designpatterns/tree/master/state

狀態模式（State Pattern）中，類的行爲是基於它的狀態改變的。這種類型的設計模式屬於行爲型模式。

我們程序猿在碼代碼的時候由於不同的工作狀態，可能寫出質量不一的代碼，並我們不是AI嘛。

• 早上上班的時候，休息了一夜，精力旺盛，程序猿能夠高效碼代碼，bug也不多；
• 當熬夜加班的時候，運轉了一天的大腦無比疲憊，寫出的代碼常有bug出沒；
• 當然，我們也都非常期待在碼代碼的時候能夠達到“天人合一”之境界（雖然這種狀態通常出現在玩遊戲時），沒有煩人的會議、沒有別人的打擾，雖然沒有程序猿鼓勵妹子在側，卻能幾分鐘寫出通常需要幾個小時才能寫出的邏輯，解決近幾天都未解決的問題，可謂“碼神附體”！

例子

如果上述情況用代碼來表述的話，我們來設計一下。

程序猿還是同一個人，但是同一個任務在不同的狀態下，可能會達到不同的效果。

注意上邊這句話，有兩個“同一個”和兩個”不同的“。

人和任務是相同的，是不變的部分；狀態和效果是不同的，是變的部分。按照設計模式的套路，不變的和變化的是要分開來的，從而滿足”開閉“原則，有利於擴展。

不變的是人（類Developer）和任務（方法Developer.develop()），變化的狀態（類XxxState）作爲Developer的成員變量能夠隨時切換看來就可以解決這個問題。

由於狀態是變化的，因此需要不同的類XxxState來描述，其方法XxxState.develop()正好可以靈活實現不同狀態下的工作效果。

完美！最後還有一個，按照設計模式的通常套路，同一類變化的類要抽象爲接口或抽象類，並提供統一的接口方法，從而做到”面向接口“編程，以應對變化。

設計完畢，那就開工：

Developer.java

public class Developer {
    private State state;

    public Developer(State state) {
        this.state = state;
    }

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

    public void develop() {
        state.coding();
    }
}

Developer維護有State的引用，並提供setState(State)方法切換狀態。

State.java

public interface State {
    void coding();
}

EffectiveState.java

public class EffectiveState implements State {
    public void coding() {
        System.out.println("高效碼代碼，偶有bug，人非聖賢嘛～");
    }
}

ExhaustedState.java

public class ExhaustedState implements State {
    public void coding() {
        System.out.println("加班熬夜碼代碼，專業寫bug");
    }
}

TianRenHeYiState.java

public class TianRenHeYiState implements State {
    public void coding() {
        System.out.println("寫代碼進入天人合一境界，彷彿三頭六臂，碼神附體");
    }
}

不同的狀態有不同的實現效果，通過State抽象出統一的接口。

測試一下：

Client.java

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Developer developer = new Developer(new EffectiveState());
        developer.develop();
        developer.setState(new ExhaustedState());
        developer.develop();
        developer.setState(new TianRenHeYiState());
        developer.develop();
    }
}

使用Developer的setState方法切換不同的狀態，從而實現不同的操作：

高效碼代碼，偶有bug，人非聖賢嘛～
加班熬夜碼代碼，專業寫bug
寫代碼進入天人合一境界，彷彿三頭六臂，碼神附體

總結

這就是狀態模式，將不同的狀態包裝爲不同的類，供其本體引用，從而實現靈活的狀態切換。

看到這裏其實感覺狀態模式和策略模式很像，狀態模式是將不同的狀態對象作爲成員變量給使用者（也稱”環境“），策略模式是將不同的策略對象作爲成員變量給使用者（也稱”環境“）。其實二者還是有些使用上的區別的：

• 策略模式中，作爲成員變量的策略對象通常不會經常變化；而狀態模式在使用者（也稱”環境“）的整個生命週期中會不斷變化。
• 策略模式中，通常並不明確告訴客戶端所選擇的具體策略；而狀態模式中，所處的狀態是明確告知客戶端的；
• 通常策略模式的使用者自己選擇一個具體策略；而狀態模式的使用者（也稱”環境“）通常是被動使用某種狀態。

使用場景

• 一個對象的行爲依賴於它所處的狀態，對象的行爲必須隨着其狀態的改變而改變；
• 對象在某個方法裏依賴一重或多重的條件轉移語句，而且其中有大量代碼的時候。

注意事項

• 狀態模式並未規定哪個角色來進行狀態切換，上邊的例子是由使用者（也稱”環境“）的setState方法來切換狀態，而有些情況下是由”狀態“對象本身來切換到下一個狀態。
• 使用者（也稱”環境“）也可以把自己作爲參數傳遞給狀態對象，從而狀態對象也可以調用使用者的方法。