状态模式

一、概述

在状态模式中，将对象在每一个状态下的行为和状态转移语句封装在一个个状态类中。

状态模式的定义为：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了它的类。其别名为状态对象，状态模式是一种对象行为型模式。

状态模式结构图为：

二、示例代码

状态模式主要包含环境类(Context)、抽象状态类(State)以及具体状态类(ConcreteState)。

抽象状态类(State)的典型代码为：

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public abstract class State {
  //声明抽象业务方法，不同的具体状态类可以不同的实现
  public abstract void handle();
}

具体状态类(ConcreteState)典型代码为：

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public class ConcreteState extends State {
  public void handle() {
    //方法具体实现代码
  }
}

环境类(Context)维持一个对抽象状态类的引用，其典型代码为：

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public class Context {
  private State state;//维持一个对抽象状态对象的引用
  private int value;	//其他属性值，该值变化可能会导致对象状态发生变化
  
  //设置状态对象
  public void setState(State state) {
    this.state = state;
  }
  
  public void request() {
    //其他代码
    state.handle();//调用状态对象的业务方法
    //其他代码
  }
}

三、demo

某个系统，“新手”不能下载文件，可以通过回复帖子或者发帖子积累积分，当积分到达一定值后升级为“高手”或者“专家”，下载文件时也需要消耗一定积分。

抽象状态类(State)代码设计如下：

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public abstract class AbstractState {

    protected ForumAccount acc;

    protected int point;

    protected String stateName;

    public abstract void checkState(int score);

    public void downloadFile(int score) {
        System.out.println(acc.getName() + "下载文件，扣除" + score + "积分");
        this.point -= score;
        checkState(score);
        System.out.println("剩余积分：" + this.point + "，当前级别为：" + acc.getState().stateName);
    }

    public void writeNote(int score) {
        System.out.println(acc.getName() + "发布留言，增加" + score + "积分");
        this.point += score;
        checkState(score);
        System.out.println("剩余积分：" + this.point + "，当前级别为：" + acc.getState().stateName);
    }

    public void replyNote(int score) {
        System.out.println(acc.getName() + "回复留言，增加" + score + "积分");
        this.point += score;
        checkState(score);
        System.out.println("剩余积分：" + this.point + "，当前级别为：" + acc.getState().stateName);
    }

    public int getPoint() {
        return point;
    }

    public void setPoint(int point) {
        this.point = point;
    }

    public String getStateName() {
        return stateName;
    }

    public void setStateName(String stateName) {
        this.stateName = stateName;
    }
}

具体状态类(ConcreteState)代码设计如下：

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public class PrimaryState extends AbstractState{

    public PrimaryState(AbstractState state) {
        this.acc = state.acc;
        this.point = state.getPoint();
        this.stateName = "新手";
    }

    public PrimaryState(ForumAccount acc) {
        this.point = 0;
        this.acc = acc;
        this.stateName = "新手";
    }

    @Override
    public void downloadFile(int score) {
        System.out.println("对不起，" + acc.getName() + "，您没有下载权限");
    }

    @Override
    public void checkState(int score) {
        if (point >= 1000) {
            acc.setState(new HighState(this));
        }
        else if (point >= 100) {
            acc.setState(new MiddleState(this));
        }
    }
}
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public class MiddleState extends AbstractState{

    public MiddleState(AbstractState state) {
        this.acc = state.acc;
        this.point = state.getPoint();
        this.stateName = "高手";
    }

    @Override
    public void writeNote(int score) {
        System.out.println(acc.getName() + "发布留言" + "，增加" + score + "*2个积分。");
        this.point += score*2;
        checkState(score);
        System.out.println("剩余积分为：" + this.point + "，当前级别为：" + acc.getState().stateName);
    }

    @Override
    public void checkState(int score) {
        if (point >= 1000) {
            acc.setState(new HighState(this));
        }
        else if (point < 0) {
            System.out.println("余额不足，下载失败！");
            this.point += score;
        }
        else if (point <= 100){
            acc.setState(new PrimaryState(this));
        }
    }
}
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public class HighState extends AbstractState{

    public HighState(AbstractState state) {
        this.acc = state.acc;
        this.point = state.getPoint();
        this.stateName = "专家";
    }

    @Override
    public void writeNote(int score) {
        System.out.println(acc.getName() + "发布留言" + "，增加" + score + "*2个积分。");
        this.point += score*2;
        checkState(score);
        System.out.println("剩余积分为：" + this.point + "，当前级别为：" + acc.getState().stateName);
    }

    @Override
    public void downloadFile(int score) {
        System.out.println(acc.getName() + "下载文件，扣除" + score + "/2积分。");
        this.point -= score/2;
        checkState(score);
        System.out.println("剩余积分为：" + this.point + "，当前级别为：" + acc.getState().stateName);
    }

    @Override
    public void checkState(int score) {
        if (point < 0) {
            System.out.println("余额不足，文件下载失败");
            this.point += score;
        }
        else if (point <= 100) {
            acc.setState(new PrimaryState(this));
        }
        else if (point <= 1000) {
            acc.setState(new MiddleState(this));
        }
    }
}

环境类(Context)代码设计如下：

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public class ForumAccount {

    private AbstractState state;

    private String name;

    public ForumAccount(String name) {
        this.name = name;
        this.state = new PrimaryState(this);
        System.out.println(this.name + "注册成功！");
        System.out.println("--------------------");
    }

    public AbstractState getState() {
        return state;
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void downloadFile(int score) {
        state.downloadFile(score);
    }

    public void writeNote(int score) {
        state.writeNote(score);
    }

    public void replyNote(int score) {
        state.replyNote(score);
    }
}

客户端调用代码如下：

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public static void main(String args[]) {
  ForumAccount account = new ForumAccount("张三");
  account.writeNote(20);
  System.out.println("--------------------------------------");
  account.downloadFile(20);
  System.out.println("--------------------------------------");
  account.replyNote(100);
  System.out.println("--------------------------------------");
  account.writeNote(40);
  System.out.println("--------------------------------------");
  account.downloadFile(80);
  System.out.println("--------------------------------------");
  account.downloadFile(150);
  System.out.println("--------------------------------------");
  account.writeNote(1000);
  System.out.println("--------------------------------------");
  account.downloadFile(80);
  System.out.println("--------------------------------------");
}

代码运行结果如下：

四、总结

1. 优点

  • 封装了状态的转换规则，在状态模式中可以将状态的转换代码封装在环境类或者具体状态类中，可以对状态转换代码进行集中管理，而不是分散在一个个业务方法中。
  • 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，只需要注入一个不同的状态对象即可使环境对象拥有不同的行为。
  • 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是提供一个巨大的条件语句块，状态模式可以让我们避免使用庞大的条件语句来将业务方法和状态转换代码交织在一起。
  • 可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

2. 缺点

  • 状态模式的使用必然会增加系统中类和对象的个数，导致系统运行开销增大。
  • 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱，增加系统设计的难度。
  • 状态模式对“开闭原则”的支持并不太好，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法转换到新增状态；而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

3. 适用场景

  • 对象的行为依赖于它的状态（如某些属性值），状态的改变将导致行为的变化。
  • 在代码中包含大量与对象状态有关的条件语句，这些条件语句的出现，会导致代码的可维护性和灵活性变差，不能方便地增加和删除状态，并且导致客户类与类库之间的耦合增强。
赏

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    1、请确保node版本大于6.2
    2、在博客根目录（注意不是yilia根目录）执行以下命令：
    npm i hexo-generator-json-content --save

    3、在根目录_config.yml里添加配置： 

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