java 状态设计模式_JAVA设计模式：状态模式
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一、引出狀態(tài)模式
假設(shè)我們現(xiàn)在有一個糖果機項目，那么我們知道正常一般糖果機提供給用戶的行為有這么幾種：投入硬幣、轉(zhuǎn)動曲柄、退出硬幣幾種行為；那么糖果機呢一般有這幾中狀態(tài)，待機狀態(tài)、持有硬幣的準(zhǔn)備狀態(tài)、運行狀態(tài)即正在售出狀態(tài)和初始狀態(tài) 這么幾種正常狀態(tài)。 我們發(fā)現(xiàn)處于不同狀態(tài)的時候，持有的行為是不一樣的，圖如下：
如果我們采用傳統(tǒng)的方法來寫代碼，那么在投入硬幣這個行為操作的時候，我們會進(jìn)行狀態(tài)的判斷，只有在處于待機狀態(tài)情況下這種行為是正常的，而其他則非正常，那么其他行為也一樣，都需要去先判斷下當(dāng)前的狀態(tài)來進(jìn)行操作。得到的代碼則為：
1 package study.designmode.statemode;
2
3 public class CandyMachine {
4
5 final static int SoldOutState = 0; //初始狀態(tài)
6 final static int OnReadyState = 1; //待機狀態(tài)
7 final static int HasCoin = 2; //準(zhǔn)備狀態(tài)
8 final static int SoldState = 3; //售出狀態(tài)
9
10 private int state = SoldOutState; //變量,用于存放當(dāng)前的狀態(tài)值
11 private int count = 0; //糖果的數(shù)目
12
13 public CandyMachine(int count) {
14 this.count = count;
15 if (count > 0) {
16 state = OnReadyState;
17 }
18 }
19
20 //投入硬幣行為的時候，通過判斷當(dāng)前的狀態(tài)來匹配所有的狀態(tài).
21 public void insertCoin() {
22 switch (state) {
23 case SoldOutState:
24 System.out.println("you can't insert coin,the machine sold out!");
25 break;
26 case OnReadyState: //只有在待機狀態(tài)的時候,投入硬幣行為正確,并將狀態(tài)改變?yōu)闇?zhǔn)備狀態(tài)
27 state = HasCoin;
28 System.out
29 .println("you have inserted a coin,next,please turn crank!");
30 break;
31 case HasCoin:
32 System.out.println("you can't insert another coin!");
33
34 break;
35 case SoldState:
36 System.out.println("please wait!we are giving you a candy!");
37
38 break;
39 }
40
41 }
42
43 //回退硬幣
44 public void returnCoin() {
45 switch (state) {
46 case SoldOutState:
47 System.out
48 .println("you can't return,you haven't inserted a coin yet!");
49 break;
50 case OnReadyState:
51 System.out.println("you haven't inserted a coin yet!");
52 break;
53 case HasCoin:
54
55 System.out.println("coin return!");
56 state = OnReadyState;
57
58 break;
59 case SoldState:
60 System.out.println("sorry,you already have turned the crank!");
61
62 break;
63 }
64
65 }
66
67 //轉(zhuǎn)動曲柄
68 public void turnCrank() {
69 switch (state) {
70 case SoldOutState:
71 System.out.println("you turned,but there are no candies!");
72 break;
73 case OnReadyState:
74 System.out.println("you turned,but you haven't inserted a coin!");
75 break;
76 case HasCoin:
77 System.out.println("crank turn...!");
78 state = SoldState;
79 dispense();
80 break;
81 case SoldState:
82 System.out
83 .println("we are giving you a candy,turning another get nothing,!");
84 break;
85 }
86
87 }
88
89 //觸發(fā)發(fā)放糖果行為
90 private void dispense() {
91 count = count - 1;
92 System.out.println("a candy rolling out!");
93 if (count > 0) {
94 state = OnReadyState;
95 } else {
96 System.out.println("Oo,out of candies");
97 state = SoldOutState;
98 }
99
100 }
101
102 public void printstate() {
103
104 switch (state) {
105 case SoldOutState:
106 System.out.println("***SoldOutState***");
107 break;
108 case OnReadyState:
109 System.out.println("***OnReadyState***");
110 break;
111 case HasCoin:
112
113 System.out.println("***HasCoin***");
114
115 break;
116 case SoldState:
117 System.out.println("***SoldState***");
118 break;
119 }
120
121 }
122 }
那么上面這種方式存在什么問題呢？首先很直觀的感受就是:
1.存在大量的switch case 語句 ?當(dāng)然可以用if ?else 也是一樣的。
2.可擴展性差，并且一旦要加入一種新的狀態(tài)，那么就會要修改所有的switch case ?不符合開閉原則
3.沒有采用面向?qū)ο蟮姆绞饺シ庋b
比如，這個時候，新增加了一種狀態(tài)，贏家狀態(tài)，即可以獲取到兩粒糖果；那么如果用上面的方式，肯定是不符合開閉原則的，同時擴展性也是不好的；那么我們有什么其它的方式來解決呢？
二、解決辦法
為了解決上面的問題，我們首先分析項目中變化的部分和不變的部分，抽化出變化的部分，我們發(fā)現(xiàn)糖果機提供的行為一般是不變的，就是投入硬幣、轉(zhuǎn)動曲柄給、退回硬幣、機器發(fā)放糖果；而糖果機的狀態(tài)是可以變化的，可以新增出一種狀態(tài)來，比如我們說的贏家狀態(tài)。那么我們這個抽出變化的部分，即我們說的狀態(tài)，于是出現(xiàn)了下面的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案：
這個結(jié)構(gòu)圖告訴我們，提煉出狀態(tài)接口出來，然后將各個狀態(tài)抽出，并去實現(xiàn)接口，每個狀態(tài)都持有投入硬幣，退回硬幣，轉(zhuǎn)動曲柄、售出糖果這幾種行為對應(yīng)的方法做出相應(yīng)；而糖果機持有所有的狀態(tài)，并通過引用狀態(tài)接口來操作各個狀態(tài)；這種設(shè)計架構(gòu)就是我們說的狀態(tài)模式。
狀態(tài)模式定義：對象行為的變化是由于狀態(tài)的變化引入，那么即當(dāng)內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化的時候，就會改變對象的行為，而這種改變視乎就改變了整個類。
那么現(xiàn)在采用狀態(tài)模式來解決問題：
1.首先定義接口：
package study.designmode.statemode.state;
public interface State {
public void insertCoin();
public void returnCoin();
public void turnCrank();
public void dispense();
public void printstate();
}
2.定義各個狀態(tài)的實現(xiàn)類
準(zhǔn)備狀態(tài)：
package study.designmode.statemode.state;
import java.util.Random;
public class HasCoin implements State {
private CandyMachine mCandyMachine;
public HasCoin(CandyMachine mCandyMachine) {
this.mCandyMachine = mCandyMachine;
}
@Override
public void insertCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("you can't insert another coin!");
}
@Override
public void returnCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("coin return!");
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mOnReadyState);
}
@Override
public void turnCrank() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("crank turn...!");
Random ranwinner=new Random();
int winner=ranwinner.nextInt(10);
if(winner==0)
{
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mWinnerState);
}else
{
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mSoldState);
}
}
@Override
public void dispense() {
}
@Override
public void printstate() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("***HasCoin***");
}
}
說明:我們會發(fā)現(xiàn)里面存在一個糖果機的屬性，而之所以存在這個屬性，就是因為糖果機中持有所有的狀態(tài)，而在準(zhǔn)備狀態(tài)下，肯定會由于某種行為發(fā)生狀態(tài)改變，而要改變的狀態(tài)都在糖果機中，所以持有一個糖果機屬性，下面也一樣，不在重復(fù)說明。
準(zhǔn)備狀態(tài)：
package study.designmode.statemode.state;
public class OnReadyState implements State {
private CandyMachine mCandyMachine;
public OnReadyState(CandyMachine mCandyMachine)
{
this.mCandyMachine=mCandyMachine;
}
@Override
public void insertCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out
.println("you have inserted a coin,next,please turn crank!");
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mHasCoin);
}
@Override
public void returnCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("you haven't inserted a coin yet!");
}
@Override
public void turnCrank() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("you turned,but you haven't inserted a coin!");
}
@Override
public void dispense() {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void printstate() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("***OnReadyState***");
}
}
初始狀態(tài)：
package study.designmode.statemode.state;
public class SoldOutState implements State {
private CandyMachine mCandyMachine;
public SoldOutState(CandyMachine mCandyMachine)
{
this.mCandyMachine=mCandyMachine;
}
@Override
public void insertCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("you can't insert coin,the machine sold out!");
}
@Override
public void returnCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out
.println("you can't return,you haven't inserted a coin yet!");
}
@Override
public void turnCrank() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("you turned,but there are no candies!");
}
@Override
public void dispense() {
// TODO Auto-generated method stub
}
@Override
public void printstate() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("***SoldOutState***");
}
}
售出狀態(tài):
package study.designmode.statemode.state;
public class SoldState implements State {
private CandyMachine mCandyMachine;
public SoldState(CandyMachine mCandyMachine)
{
this.mCandyMachine=mCandyMachine;
}
@Override
public void insertCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("please wait!we are giving you a candy!");
}
@Override
public void returnCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("you haven't inserted a coin yet!");
}
@Override
public void turnCrank() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out
.println("we are giving you a candy,turning another get nothing,!");
}
@Override
public void dispense() {
// TODO Auto-generated method stub
mCandyMachine.releaseCandy();
if (mCandyMachine.getCount() > 0) {
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mOnReadyState);
} else {
System.out.println("Oo,out of candies");
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mSoldOutState);
}
}
@Override
public void printstate() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("***SoldState***");
}
}
贏家狀態(tài)：
package study.designmode.statemode.state;
public class WinnerState implements State {
private CandyMachine mCandyMachine;
public WinnerState(CandyMachine mCandyMachine) {
this.mCandyMachine = mCandyMachine;
}
@Override
public void insertCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("please wait!we are giving you a candy!");
}
@Override
public void returnCoin() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("you haven't inserted a coin yet!");
}
@Override
public void turnCrank() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out
.println("we are giving you a candy,turning another get nothing,!");
}
@Override
public void dispense() {
// TODO Auto-generated method stub
mCandyMachine.releaseCandy();
if (mCandyMachine.getCount() == 0) {
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mSoldOutState);
} else {
System.out.println("you are a winner!you get another candy!");
mCandyMachine.releaseCandy();
if (mCandyMachine.getCount() > 0) {
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mOnReadyState);
} else {
System.out.println("Oo,out of candies");
mCandyMachine.setState(mCandyMachine.mSoldOutState);
}
}
}
@Override
public void printstate() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("***WinnerState***");
}
}
3.糖果機，糖果機要持有所有的狀態(tài)，并在初始化的時候，要設(shè)置其開始的狀態(tài)，然后糖果的各個行為，就委托到了各個狀態(tài)中自己維護(hù)，代碼如下：
package study.designmode.statemode.state;
public class CandyMachine {
State mSoldOutState;
State mOnReadyState;
State mHasCoin;
State mSoldState;
State mWinnerState;
private State state;
private int count = 0;
public CandyMachine(int count) {
this.count = count;
mSoldOutState = new SoldOutState(this);
mOnReadyState = new OnReadyState(this);
mHasCoin = new HasCoin(this);
mSoldState = new SoldState(this);
mWinnerState = new WinnerState(this);
if (count > 0) {
state = mOnReadyState;
} else {
state = mSoldOutState;
}
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
public void insertCoin() {
state.insertCoin();
}
public void returnCoin() {
state.returnCoin();
}
public void turnCrank() {
state.turnCrank();
state.dispense();
}
void releaseCandy() {
// TODO Auto-generated method stub
if (count > 0) {
count = count - 1;
System.out.println("a candy rolling out!");
}
}
public int getCount() {
return count;
}
public void printstate() {
state.printstate();
}
}
4.測試類
package study.designmode.statemode.state;
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
CandyMachine mCandyMachine = new CandyMachine(6);
mCandyMachine.printstate();
mCandyMachine.insertCoin();
mCandyMachine.printstate();
mCandyMachine.turnCrank();
mCandyMachine.printstate();
mCandyMachine.insertCoin();
mCandyMachine.printstate();
mCandyMachine.turnCrank();
mCandyMachine.printstate();
}
}
結(jié)果如下:
可以和開始的傳統(tǒng)方案對比，結(jié)果是一樣的，但是具備了可擴展性。
三、總結(jié)
通過上面的例子，我們已經(jīng)對狀態(tài)模式有所了解，下面我們做一個總結(jié)，來回顧我們的狀態(tài)模式：
1.狀態(tài)模式允許對象在內(nèi)部狀態(tài)改變時改變它的行為，對象看起來好像修改了它的類。? ?理解：這個模式將狀態(tài)封裝成獨立的類，并將動作委托到代表當(dāng)前狀態(tài)的對象，這就是說行為會隨著內(nèi)部狀態(tài)而改變。? ?“看起來好像修改了它的類”是什么意思呢？從客戶的視角來看：如果說你使用的對象能夠完全改變它的行為，那么你會覺得，這個對象實際上是從別的類實例化而來的。然而，實際上，你知道我們是在使用組合通過簡單引用不同的狀態(tài)對象來造成類改變的假象
2.狀態(tài)模式要點
(1)客戶不會和狀態(tài)進(jìn)行交互,全盤了解狀態(tài)是 context的工作(2)在狀態(tài)模式中，每個狀態(tài)通過持有Context的引用，來實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移(3)使用狀態(tài)模式總是會增加設(shè)計中類的數(shù)目，這是為了要獲得程序可擴展性，彈性的代價，如果你的代碼不是一次性的，后期可能會不斷加入不同的狀態(tài)，那么狀態(tài)模式的設(shè)計是絕對值得的。【同時也是一個缺點】(4)狀態(tài)類可以被多個context實例共享
3.狀態(tài)模式和策略模式對比
首先讓我們來看看它們之間更多的相似之處：添加新的狀態(tài)或策略都很容易，而且不需要修改使用它們的Context對象。它們都讓你的代碼符合OCP原則(軟件對擴展應(yīng)該是開發(fā)的，對修改應(yīng)該是關(guān)閉的)。在狀態(tài)模式和策略模式中，Context對象對修改是關(guān)閉的，添加新的狀態(tài)或策略，都不需要修改Context。正如狀態(tài)模式中的Context會有初始狀態(tài)一樣，策略模式同樣有默認(rèn)策略。狀態(tài)模式以不同的狀態(tài)封裝不同的行為，而策略模式以不同的策略封裝不同的行為。它們都依賴子類去實現(xiàn)相關(guān)行為
兩個模式的差別在于它們的”意圖“不同：
狀態(tài)模式幫助對象管理狀態(tài)，我們將一群行為封裝早狀態(tài)對象中,context的行為隨時可委托到那些狀態(tài)中的一個.隨著時間的流逝，當(dāng)前狀態(tài)在狀態(tài)對象集合中游走改變，以反映context內(nèi)部狀態(tài)，因此，context的行為也會跟著改變。當(dāng)要添加新的狀態(tài)時，不需要修改原來代碼添加新的狀態(tài)類即可。 而策略模式允許Client選擇不同的行為。通過封裝一組相關(guān)算法，為Client提供運行時的靈活性。Client可以在運行時，選擇任一算法，而不改變使用算法的Context。一些流行的策略模式的例子是寫那些使用算法的代碼，例如加密算法、壓縮算法、排序算法。客戶通常主動指定context所要組合的策略對象是哪一個.
一句話：最根本的差異在于策略模式是在求解同一個問題的多種解法，這些不同解法之間毫無關(guān)聯(lián)；狀態(tài)模式則不同，狀態(tài)模式要求各個狀態(tài)之間有所關(guān)聯(lián)，以便實現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)移。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的java 状态设计模式_JAVA设计模式：状态模式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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