在軟件開發(fā)過程中，應(yīng)用程序中的部分對象可能會根據(jù)不同的情況做出不同的行為，我們把這種對象稱為有狀態(tài)的對象，而把影響對象行為的一個或多個動態(tài)變化的屬性稱為狀態(tài)。當(dāng)有狀態(tài)的對象與外部事件產(chǎn)生互動時，其內(nèi)部狀態(tài)就會發(fā)生改變，從而使其行為也發(fā)生改變。如人都有高興和傷心的時候，不同的情緒有不同的行為，當(dāng)然外界也會影響其情緒變化。

對這種有狀態(tài)的對象編程，傳統(tǒng)的解決方案是：將這些所有可能發(fā)生的情況全都考慮到，然后使用 if-else 或 switch-case 語句來做狀態(tài)判斷，再進(jìn)行不同情況的處理。但是顯然這種做法對復(fù)雜的狀態(tài)判斷存在天然弊端，條件判斷語句會過于臃腫，可讀性差，且不具備擴(kuò)展性，維護(hù)難度也大。且增加新的狀態(tài)時要添加新的 if-else 語句，這違背了“開閉原則”，不利于程序的擴(kuò)展。

以上問題如果采用“狀態(tài)模式”就能很好地得到解決。狀態(tài)模式的解決思想是：當(dāng)控制一個對象狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件表達(dá)式過于復(fù)雜時，把相關(guān)“判斷邏輯”提取出來，用各個不同的類進(jìn)行表示，系統(tǒng)處于哪種情況，直接使用相應(yīng)的狀態(tài)類對象進(jìn)行處理，這樣能把原來復(fù)雜的邏輯判斷簡單化，消除了 if-else、switch-case 等冗余語句，代碼更有層次性，并且具備良好的擴(kuò)展力。

狀態(tài)模式的定義與特點(diǎn)

狀態(tài)（State）模式的定義：對有狀態(tài)的對象，把復(fù)雜的“判斷邏輯”提取到不同的狀態(tài)對象中，允許狀態(tài)對象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生改變時改變其行為。

狀態(tài)模式是一種對象行為型模式，其主要優(yōu)點(diǎn)如下。

結(jié)構(gòu)清晰，狀態(tài)模式將與特定狀態(tài)相關(guān)的行為局部化到一個狀態(tài)中，并且將不同狀態(tài)的行為分割開來，滿足“單一職責(zé)原則”。

將狀態(tài)轉(zhuǎn)換顯示化，減少對象間的相互依賴。將不同的狀態(tài)引入獨(dú)立的對象中會使得狀態(tài)轉(zhuǎn)換變得更加明確，且減少對象間的相互依賴。

狀態(tài)類職責(zé)明確，有利于程序的擴(kuò)展。通過定義新的子類很容易地增加新的狀態(tài)和轉(zhuǎn)換。

狀態(tài)模式的主要缺點(diǎn)如下。

狀態(tài)模式的使用必然會增加系統(tǒng)的類與對象的個數(shù)。

狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)都較為復(fù)雜，如果使用不當(dāng)會導(dǎo)致程序結(jié)構(gòu)和代碼的混亂。

狀態(tài)模式對開閉原則的支持并不太好，對于可以切換狀態(tài)的狀態(tài)模式，增加新的狀態(tài)類需要修改那些負(fù)責(zé)狀態(tài)轉(zhuǎn)換的源碼，否則無法切換到新增狀態(tài)，而且修改某個狀態(tài)類的行為也需要修改對應(yīng)類的源碼。

狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)

狀態(tài)模式把受環(huán)境改變的對象行為包裝在不同的狀態(tài)對象里，其意圖是讓一個對象在其內(nèi)部狀態(tài)改變的時候，其行為也隨之改變。現(xiàn)在我們來分析其基本結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。

1. 模式的結(jié)構(gòu)

狀態(tài)模式包含以下主要角色。

環(huán)境類（Context）角色：也稱為上下文，它定義了客戶端需要的接口，內(nèi)部維護(hù)一個當(dāng)前狀態(tài)，并負(fù)責(zé)具體狀態(tài)的切換。

抽象狀態(tài)（State）角色：定義一個接口，用以封裝環(huán)境對象中的特定狀態(tài)所對應(yīng)的行為，可以有一個或多個行為。

具體狀態(tài)（Concrete State）角色：實(shí)現(xiàn)抽象狀態(tài)所對應(yīng)的行為，并且在需要的情況下進(jìn)行狀態(tài)切換。

其結(jié)構(gòu)圖如圖 1 所示。

圖1 狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)圖

2. 模式的實(shí)現(xiàn)

狀態(tài)模式的實(shí)現(xiàn)代碼如下：

public class StatePatternClient {public static void main(String[] args) {Context context = new Context(); //創(chuàng)建環(huán)境context.Handle(); //處理請求context.Handle();context.Handle();context.Handle();} }//環(huán)境類 class Context {private State state;//定義環(huán)境類的初始狀態(tài)public Context() {this.state = new ConcreteStateA();}//設(shè)置新狀態(tài)public void setState(State state) {this.state = state;}//讀取狀態(tài)public State getState() {return (state);}//對請求做處理public void Handle() {state.Handle(this);} }//抽象狀態(tài)類 abstract class State {public abstract void Handle(Context context); }//具體狀態(tài)A類 class ConcreteStateA extends State {public void Handle(Context context) {System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是 A.");context.setState(new ConcreteStateB());} }//具體狀態(tài)B類 class ConcreteStateB extends State {public void Handle(Context context) {System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是 B.");context.setState(new ConcreteStateA());} }

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

當(dāng)前狀態(tài)是 A. 當(dāng)前狀態(tài)是 B. 當(dāng)前狀態(tài)是 A. 當(dāng)前狀態(tài)是 B.

狀態(tài)模式的應(yīng)用場景

通常在以下情況下可以考慮使用狀態(tài)模式。

• 當(dāng)一個對象的行為取決于它的狀態(tài)，并且它必須在運(yùn)行時根據(jù)狀態(tài)改變它的行為時，就可以考慮使用狀態(tài)模式。
• 一個操作中含有龐大的分支結(jié)構(gòu)，并且這些分支決定于對象的狀態(tài)時。

狀態(tài)模式的擴(kuò)展

在有些情況下，可能有多個環(huán)境對象需要共享一組狀態(tài)，這時需要引入享元模式，將這些具體狀態(tài)對象放在集合中供程序共享，其結(jié)構(gòu)圖如圖 5 所示。
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圖5 共享狀態(tài)模式的結(jié)構(gòu)圖

分析：共享狀態(tài)模式的不同之處是在環(huán)境類中增加了一個 HashMap 來保存相關(guān)狀態(tài)，當(dāng)需要某種狀態(tài)時可以從中獲取，其程序代碼如下：

package state;import java.util.HashMap;public class FlyweightStatePattern {public static void main(String[] args) {ShareContext context = new ShareContext(); //創(chuàng)建環(huán)境context.Handle(); //處理請求context.Handle();context.Handle();context.Handle();} }//環(huán)境類 class ShareContext {private ShareState state;private HashMap<String, ShareState> stateSet = new HashMap<String, ShareState>();public ShareContext() {state = new ConcreteState1();stateSet.put("1", state);state = new ConcreteState2();stateSet.put("2", state);state = getState("1");}//設(shè)置新狀態(tài)public void setState(ShareState state) {this.state = state;}//讀取狀態(tài)public ShareState getState(String key) {ShareState s = (ShareState) stateSet.get(key);return s;}//對請求做處理public void Handle() {state.Handle(this);} }//抽象狀態(tài)類 abstract class ShareState {public abstract void Handle(ShareContext context); }//具體狀態(tài)1類 class ConcreteState1 extends ShareState {public void Handle(ShareContext context) {System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)1");context.setState(context.getState("2"));} }//具體狀態(tài)2類 class ConcreteState2 extends ShareState {public void Handle(ShareContext context) {System.out.println("當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)2");context.setState(context.getState("1"));} }

程序運(yùn)行結(jié)果如下：

當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)1 當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)2 當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)1 當(dāng)前狀態(tài)是： 狀態(tài)2

拓展

狀態(tài)模式與責(zé)任鏈模式的區(qū)別

狀態(tài)模式和責(zé)任鏈模式都能消除 if-else 分支過多的問題。但在某些情況下，狀態(tài)模式中的狀態(tài)可以理解為責(zé)任，那么在這種情況下，兩種模式都可以使用。

從定義來看，狀態(tài)模式強(qiáng)調(diào)的是一個對象內(nèi)在狀態(tài)的改變，而責(zé)任鏈模式強(qiáng)調(diào)的是外部節(jié)點(diǎn)對象間的改變。

從代碼實(shí)現(xiàn)上來看，兩者最大的區(qū)別就是狀態(tài)模式的各個狀態(tài)對象知道自己要進(jìn)入的下一個狀態(tài)對象，而責(zé)任鏈模式并不清楚其下一個節(jié)點(diǎn)處理對象，因?yàn)殒準(zhǔn)浇M裝由客戶端負(fù)責(zé)。

狀態(tài)模式與策略模式的區(qū)別

狀態(tài)模式和策略模式的 UML 類圖架構(gòu)幾乎完全一樣，但兩者的應(yīng)用場景是不一樣的。策略模式的多種算法行為擇其一都能滿足，彼此之間是獨(dú)立的，用戶可自行更換策略算法，而狀態(tài)模式的各個狀態(tài)間存在相互關(guān)系，彼此之間在一定條件下存在自動切換狀態(tài)的效果，并且用戶無法指定狀態(tài)，只能設(shè)置初始狀態(tài)。

進(jìn)階閱讀

如果您想深入了解狀態(tài)模式，可猛擊閱讀以下文章。

• 《使用狀態(tài)模式自由切換登錄狀態(tài)》
• 《使用狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)訂單狀態(tài)流轉(zhuǎn)控制》
• 《狀態(tài)模式在JSF源碼中的應(yīng)用》

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的状态模式（State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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