《Java设计模式》之状态模式

时间：2021-09-20 15:02:21

　状态模式，又称状态对象模式（Pattern of Objects for States），状态模式是对象的行为模式。

　　状态模式同意一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为。这个对象看上去就像是改变了它的类一样。



定义与结构



　　GOF《设计模式》中给状态模式下的定义为：同意一个对象在其内部状态改变时改变它的行为。

这个对象看起来似乎改动了它的类。

看起来。状态模式好像是神通广大——竟然可以“改动自身的类”！



　　可以让程序依据不同的外部情况来做出不同的响应。最直接的方法就是在程序中将这些可能发生的外部情况所有考虑到，使用if else 语句来进行代码响应选择。

可是这样的方法对于复杂一点的状态推断，就会显得杂乱无章，easy产生错误；并且添加一个新的状态将会带来大量的改动。

这个时候“可以改动自身”的状态模式的引入或许是个不错的主意。



状态模式的结构

　　用一句话来表述，状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里，每个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候。其行为也随之改变。状态模式的示意性类图例如以下所看到的：

《Java设计模式》之状态模式

　类图例如以下。结构很easy也与策略模式很相似。

《Java设计模式》之状态模式

《Java设计模式》之状态模式

　　状态模式所涉及到的角色有：

　　●　　环境(Context)角色。也成上下文：定义client所感兴趣的接口，而且保留一个详细状态类的实例。这个详细状态类的实例给出此环境对象的现有状态。

　　●　　抽象状态(State)角色：定义一个接口，用以封装环境（Context）对象的一个特定的状态所相应的行为。

　　●　　详细状态(ConcreteState)角色：每个详细状态类都实现了环境（Context）的一个状态所相应的行为。

　　源码

　　环境角色类

  1. package com.bankht.State;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:34:57
  5. *
  6. * @类说明 ：环境角色类
  7. */
  8. public class Context {
  9. // 持有一个State类型的对象实例
  10. private State state;
  11. public void setState(State state) {
  12. this.state = state;
  13. }
  14. /**
  15. * 用户感兴趣的接口方法
  16. */
  17. public void request(String sampleParameter) {
  18. // 转调state来处理
  19. state.handle(sampleParameter);
  20. }
  21. }

　　抽象状态类

  1. package com.bankht.State;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:35:29
  5. *
  6. * @类说明 ：抽象状态类
  7. */
  8. public interface State {
  9. /**
  10. * 状态相应的处理
  11. */
  12. public void handle(String sampleParameter);
  13. }

　　详细状态类

  1. package com.bankht.State;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:35:52
  5. *
  6. * @类说明 ：详细状态类
  7. */
  8. public class ConcreteStateA implements State {
  9. @Override
  10. public void handle(String sampleParameter) {
  11. System.out.println("ConcreteStateA handle ：" + sampleParameter);
  12. }
  13. }
  1. package com.bankht.State;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:36:15
  5. *
  6. * @类说明 ：
  7. */
  8. public class ConcreteStateB implements State {
  9. @Override
  10. public void handle(String sampleParameter) {
  11. System.out.println("ConcreteStateB handle ：" + sampleParameter);
  12. }
  13. }

　　client类

  1. package com.bankht.State;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:36:33
  5. *
  6. * @类说明 ：
  7. */
  8. public class Client {
  9. public static void main(String[] args) {
  10. // 创建状态
  11. State state = new ConcreteStateB();
  12. // 创建环境
  13. Context context = new Context();
  14. // 将状态设置到环境中
  15. context.setState(state);
  16. // 请求
  17. context.request("test");
  18. }
  19. }

　　从上面能够看出。环境类Context的行为request()是委派给某一个详细状态类的。通过使用多态性原则，能够动态改变环境类Context的属性State的内容，使其从指向一个详细状态类变换到指向还有一个详细状态类，从而使环境类的行为request()由不同的详细状态类来运行。

使用场景

　　考虑一个在线投票系统的应用，要实现控制同一个用户仅仅能投一票，假设一个用户重复投票，并且投票次数超过5次。则判定为恶意刷票。要取消该用户投票的资格，当然同一时候也要取消他所投的票；假设一个用户的投票次数超过8次，将进入黑名单，禁止再登录和使用系统。

　　要使用状态模式实现，首先须要把投票过程的各种状态定义出来。依据以上描写叙述大致分为四种状态：正常投票、重复投票、恶意刷票、进入黑名单。然后创建一个投票管理对象（相当于Context）。

　　系统的结构图例如以下所看到的：

《Java设计模式》之状态模式

　　源码

　　抽象状态类

  1. package com.bankht.State.Vote;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:39:41
  5. *
  6. * @类说明 ：
  7. */
  8. public interface VoteState {
  9. /**
  10. * 处理状态相应的行为
  11. *
  12. * @param user
  13. *            投票人
  14. * @param voteItem
  15. *            投票项
  16. * @param voteManager
  17. *            投票上下文。用来在实现状态相应的功能处理的时候。 能够回调上下文的数据
  18. */
  19. public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager);
  20. }

　　详细状态类——正常投票

  1. package com.bankht.State.Vote;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:40:00
  5. *
  6. * @类说明 ：详细状态类——正常投票
  7. */
  8. public class NormalVoteState implements VoteState {
  9. @Override
  10. public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
  11. // 正常投票。记录到投票记录中
  12. voteManager.getMapVote().put(user, voteItem);
  13. System.out.println("恭喜投票成功");
  14. }
  15. }

　　详细状态类——反复投票

  1. package com.bankht.State.Vote;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:40:23
  5. *
  6. * @类说明 ：详细状态类——反复投票
  7. */
  8. public class RepeatVoteState implements VoteState {
  9. @Override
  10. public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
  11. // 反复投票，临时不做处理
  12. System.out.println("请不要反复投票");
  13. }
  14. }

　　详细状态类——恶意刷票

  1. package com.bankht.State.Vote;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:40:50
  5. *
  6. * @类说明 ：详细状态类——恶意刷票
  7. */
  8. public class SpiteVoteState implements VoteState {
  9. @Override
  10. public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
  11. // 恶意投票，取消用户的投票资格。并取消投票记录
  12. String str = voteManager.getMapVote().get(user);
  13. if (str != null) {
  14. voteManager.getMapVote().remove(user);
  15. }
  16. System.out.println("你有恶意刷屏行为，取消投票资格");
  17. }
  18. }

　　详细状态类——黑名单

  1. package com.bankht.State.Vote;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:41:15
  5. *
  6. * @类说明 ：详细状态类——黑名单
  7. */
  8. public class BlackVoteState implements VoteState {
  9. @Override
  10. public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
  11. // 记录黑名单中。禁止登录系统
  12. System.out.println("进入黑名单。将禁止登录和使用本系统");
  13. }
  14. }

　　环境类

  1. package com.bankht.State.Vote;
  2. import java.util.HashMap;
  3. import java.util.Map;
  4. /**
  5. * @author: 特种兵—AK47
  6. * @创建时间：2012-7-3 上午09:41:35
  7. *
  8. * @类说明 ：环境类
  9. */
  10. public class VoteManager {
  11. // 持有状体处理对象
  12. private VoteState state = null;
  13. // 记录用户投票的结果，Map<String,String>相应Map<username称，投票的选项>
  14. private Map<String, String> mapVote = new HashMap<String, String>();
  15. // 记录用户投票次数。Map<String,Integer>相应Map<username称，投票的次数>
  16. private Map<String, Integer> mapVoteCount = new HashMap<String, Integer>();
  17. /**
  18. * 获取用户投票结果的Map
  19. */
  20. public Map<String, String> getMapVote() {
  21. return mapVote;
  22. }
  23. /**
  24. * 投票
  25. *
  26. * @param user
  27. *            投票人
  28. * @param voteItem
  29. *            投票的选项
  30. */
  31. public void vote(String user, String voteItem) {
  32. // 1.为该用户添加投票次数
  33. // 从记录中取出该用户已有的投票次数
  34. Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
  35. if (oldVoteCount == null) {
  36. oldVoteCount = 0;
  37. }
  38. oldVoteCount += 1;
  39. mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);
  40. // 2.推断该用户的投票类型。就相当于推断相应的状态
  41. // 究竟是正常投票、反复投票、恶意投票还是上黑名单的状态
  42. //以下使用本人自创经常使用的“如果修正法” 完毕switch的结构
  43. if(oldVoteCount == 1 ) {
  44. state = new NormalVoteState();
  45. }
  46. if(oldVoteCount > 1 ) {
  47. state = new RepeatVoteState();
  48. }
  49. if(oldVoteCount > 5 ) {
  50. state = new SpiteVoteState();
  51. }
  52. if(oldVoteCount > 8 ) {
  53. state = new BlackVoteState();
  54. }
  55. //      if (oldVoteCount == 1) {
  56. //          state = new NormalVoteState();
  57. //      } else if (oldVoteCount > 1 && oldVoteCount < 5) {
  58. //          state = new RepeatVoteState();
  59. //      } else if (oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount < 8) {
  60. //          state = new SpiteVoteState();
  61. //      } else if (oldVoteCount > 8) {
  62. //          state = new BlackVoteState();
  63. //      }
  64. // 然后转调状态对象来进行对应的操作
  65. state.vote(user, voteItem, this);
  66. }
  67. }

　　client类

  1. package com.bankht.State.Vote;
  2. /**
  3. * @author: 特种兵—AK47
  4. * @创建时间：2012-7-3 上午09:42:06
  5. *
  6. * @类说明 ：client类
  7. */
  8. public class Client {
  9. public static void main(String[] args) {
  10. VoteManager vm = new VoteManager();
  11. for (int i = 0; i < 11; i++) {
  12. vm.vote("u1", "A");
  13. }
  14. }
  15. }

　　执行结果例如以下：

  1. 恭喜投票成功
  2. 请不要反复投票
  3. 请不要反复投票
  4. 请不要反复投票
  5. 请不要反复投票
  6. 你有恶意刷屏行为，取消投票资格
  7. 你有恶意刷屏行为。取消投票资格
  8. 你有恶意刷屏行为，取消投票资格
  9. 进入黑名单。将禁止登录和使用本系统
  10. 进入黑名单，将禁止登录和使用本系统
  11. 进入黑名单。将禁止登录和使用本系统

　　从上面的演示样例能够看出，状态的转换基本上都是内部行为，主要在状态模式内部来维护。比方对于投票的人员。不论什么时候他的操作都是投票，可是投票管理对象的处理却不一定一样，会依据投票的次数来推断状态，然后依据状态去选择不同的处理。

认识状态模式

　　●　　状态和行为

　　所谓对象的状态，通常指的就是对象实例的属性的值；而行为指的就是对象的功能。再详细点说，行为大多能够相应到方法上。

　　状态模式的功能就是分离状态的行为，通过维护状态的变化，来调用不同状态相应的不同功能。也就是说，状态和行为是相关联的，它们的关系能够描写叙述为：状态决定行为。

　　因为状态是在执行期被改变的，因此行为也会在执行期依据状态的改变而改变。

　　●　　行为的平行性

　　注意平行线而不是平等性。所谓平行性指的是各个状态的行为所处的层次是一样的，相互独立的、没有关联的，是依据不同的状态来决定究竟走平行线的哪一条。

行为是不同的，当然相应的实现也是不同的。相互之间是不可替换的。

《Java设计模式》之状态模式

　　而平等性强调的是可替换性，大家是同一行为的不同描写叙述或实现。因此在同一个行为发生的时候，能够依据条件挑选随意一个实现来进行对应的处理。

《Java设计模式》之状态模式

　　大家可能会发现状态模式的结构和策略模式的结构全然一样，可是，它们的目的、实现、本质却是全然不一样的。

还有行为之间的特性也是状态模式和策略模式一个非常重要的差别，状态模式的行为是平行性的，不可相互替换的；而策略模式的行为是平等性的。是能够相互替换的。

　　● 　　环境和状态处理对象

　　在状态模式中。环境(Context)是持有状态的对象，可是环境(Context)自身并不处理跟状态相关的行为。而是把处理状态的功能托付给了状态相应的状态处理类来处理。

　　在详细的状态处理类中常常须要获取环境(Context)自身的数据，甚至在必要的时候会回调环境(Context)的方法，因此。通常将环境(Context)自身当作一个參数传递给详细的状态处理类。

　　client一般仅仅和环境(Context)交互。

client能够用状态对象来配置一个环境(Context)，一旦配置完成，就不再须要和状态对象打交道了。client通常不负责执行期间状态的维护，也不负责决定兴许究竟使用哪一个详细的状态处理对象。

状态VS策略



　　细致对照状态模式和策略模式。难免会产生疑问：这两个明明是一个东西嘛！

以下我们就来分析下两者差别。

　　首先我要声明，在实际应用中仅仅要可以使得你的代码灵活美丽起来。何必计较这些方方面面的区别呢？



　　Brandon Goldfedder在《模式的乐趣》里是怎么说的：“strategy模式在结构上与state模式很相似，可是在概念上，他们的目的差异很大。

区分这两个模式的关键是看行为是由状态驱动还是由一组算法驱动，这条规则似乎有点任意。可是在推断时还是须要考虑它。通常，State模式的“状态”是在对象内部的。Strategy模式的“策略”能够在对象外部。只是这也不是一条严格、可靠的规则。

”



　　我非常允许Brandon Goldfedder的观点。这两个模式的划分，就在于使用的目的是不同的——策略模式用来处理算法变化。而状态模式则是处理状态变化（好玄乎阿）。



　　策略模式中，算法是否变化全然是由客户程序开决定的。并且往往一次仅仅能选择一种算法。不存在算法中途发生变化的情况。从《深入浅出策略模式》中的样例能够非常好的看出。

　　而状态模式如定义中所言，在它的生命周期中存在着状态的转变和行为得更改，并且状态变化是一个线形的总体。对于客户程序来言，这样的状态变化往往是透明的。

本文借鉴博客：

http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/06/08/2538146.html

http://dev.yesky.com/438/2164938.shtml

http://blog.csdn.net/column/details/loveyun.html?

&page=1http://www.cnblogs.com/BenWong/archive/2012/12/12/2813982.html

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