本文是我們名為“ Java設計模式 ”的學院課程的一部分。

在本課程中，您將深入研究大量的設計模式，并了解如何在Java中實現和利用它們。 您將了解模式如此重要的原因，并了解何時以及如何應用模式中的每一個。 在這里查看 ！

目錄

1.簡介 2.什么是狀態(tài)設計模式 3.實施狀態(tài)設計模式 4.何時使用狀態(tài)設計模式 5. Java中的狀態(tài)設計模式 6.下載源代碼

1.簡介

為了說明“狀態(tài)設計模式”的使用，讓我們幫助一家正在尋求制造烹飪機器人的公司。 該公司想要一個簡單的機器人，它可以簡單地走路和煮飯。 用戶可以通過遙控器使用一組命令來操作機器人。 當前，機器人可以做三件事，它可以走路，做飯或關閉。

該公司已設置協(xié)議來定義機器人的功能。 如果機器人處于“開啟”狀態(tài)，則可以命令它行走。 如果要求烹飪，狀態(tài)將變?yōu)椤芭腼儭?#xff0c;或者如果設置為“關閉”，則將其關閉。

同樣，處于“烹飪”狀態(tài)時，它可以走路或做飯，但不能關閉。 最后，當處于“關閉”狀態(tài)時，當用戶命令它走路但不能在關閉狀態(tài)下烹飪時，它將自動上走。

這可能看起來像是一個簡單的實現：機器人類具有一組方法，如走動，烹飪，關閉以及狀態(tài)（如打開，烹飪和關閉）。 我們可以使用if-else分支或使用switch來實現公司設置的協(xié)議。 但是過多的if-else或switch語句將造成維護的噩夢，因為將來的復雜性可能會增加。

您可能認為我們可以使用if-else語句來實現此目的，但是隨著更改的來臨，代碼將變得更加復雜。 需求清楚地表明，對象的行為確實基于該對象的狀態(tài)。 我們可以使用狀態(tài)設計模式，該模式將對象的狀態(tài)封裝到另一個單獨的類中，并使上下文類獨立于任何狀態(tài)更改。

首先讓我們了解狀態(tài)設計模式，然后將其實現以解決上述問題。

2.什么是狀態(tài)設計模式

狀態(tài)設計模式允許對象在其內部狀態(tài)更改時更改其行為。 該對象似乎將更改其類。

可以將對象的狀態(tài)定義為在任何給定時間點的確切條件，具體取決于其屬性或屬性的值。 由類實現的方法集構成其實例的行為。 只要它的屬性值發(fā)生變化，我們就說對象的狀態(tài)已發(fā)生變化。

狀態(tài)模式可用于為類設計有效的結構，該類的典型實例可以存在于許多不同的狀態(tài)中，并根據其所處的狀態(tài)而表現出不同的行為。換句話說，對于此類對象，類，其某些或全部行為完全受其當前狀態(tài)影響。 在狀態(tài)設計模式術語中，此類稱為Context類。 當內部狀態(tài)發(fā)生變化時， Context對象可以更改其行為，也稱為有狀態(tài)對象。

狀態(tài)模式建議將特定于狀態(tài)的行為從Context類中移到一組單獨的類中，這些類稱為State類。 Context對象可以存在的許多不同狀態(tài)中的每一個都可以映射到單獨的State類中。 State類的實現包含特定于給定狀態(tài)的上下文行為，而不是上下文本身的整體行為。 從某種意義上說，上下文充當狀態(tài)對象集的客戶端，因為它利用不同的狀態(tài)對象向無縫使用上下文的應用程序對象提供必要的特定于狀態(tài)的行為。

通過將特定于狀態(tài)的行為封裝在單獨的類中，上下文實現變得更易于閱讀：無需太多條件語句（例如if-else或switch-case構造）。 首次創(chuàng)建Context對象時，它將使用其初始State對象進行初始化。 該State對象成為上下文的當前State對象。 通過用新的State對象替換當前的State對象，上下文將轉換為新的狀態(tài)。

使用上下文的客戶端應用程序不負責為上下文指定當前的State對象，而是代表特定狀態(tài)的每個State類均應提供將上下文轉換為其他狀態(tài)的必要實現。 當應用程序對象調用Context方法（行為）時，它將方法調用轉發(fā)到其當前的State對象。

圖1 –類圖

語境

• 定義客戶感興趣的界面。
• 維護定義當前狀態(tài)的ConcreteState子類的實例。

州

• 定義用于封裝與Context的特定狀態(tài)關聯(lián)的行為的接口。

ConcreteState子類

• 每個子類都實現與Context狀態(tài)關聯(lián)的行為。

3.實施狀態(tài)設計模式

以下是RoboticState接口，其中包含機器人的行為。

package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public interface RoboticState {public void walk();public void cook();public void off();}

Robot類是實現RoboticState接口的具體類。 該類包含機器人可能處于的所有可能狀態(tài)的集合。

package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public class Robot implements RoboticState{private RoboticState roboticOn;private RoboticState roboticCook;private RoboticState roboticOff;private RoboticState state;public Robot(){this.roboticOn = new RoboticOn(this);this.roboticCook = new RoboticCook(this);this.roboticOff = new RoboticOff(this);this.state = roboticOn;}public void setRoboticState(RoboticState state){this.state = state;}@Overridepublic void walk() {state.walk();}@Overridepublic void cook() {state.cook();}@Overridepublic void off() {state.off();}public RoboticState getRoboticOn() {return roboticOn;}public void setRoboticOn(RoboticState roboticOn) {this.roboticOn = roboticOn;}public RoboticState getRoboticCook() {return roboticCook;}public void setRoboticCook(RoboticState roboticCook) {this.roboticCook = roboticCook;}public RoboticState getRoboticOff() {return roboticOff;}public void setRoboticOff(RoboticState roboticOff) {this.roboticOff = roboticOff;}public RoboticState getState() {return state;}public void setState(RoboticState state) {this.state = state;}}

該類初始化所有狀態(tài)并將當前狀態(tài)設置為on。

現在，我們將看到機器人的所有具體狀態(tài)。 機器人將隨時處于任何一種狀態(tài)。

package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public class RoboticOn implements RoboticState{private final Robot robot;public RoboticOn(Robot robot){this.robot = robot;}@Overridepublic void walk() {System.out.println("Walking...");}@Overridepublic void cook() {System.out.println("Cooking...");robot.setRoboticState(robot.getRoboticCook());}@Overridepublic void off() {robot.setState(robot.getRoboticOff());System.out.println("Robot is switched off");}}package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public class RoboticCook implements RoboticState{private final Robot robot;public RoboticCook(Robot robot){this.robot = robot;}@Overridepublic void walk() {System.out.println("Walking...");robot.setRoboticState(robot.getRoboticOn());}@Overridepublic void cook() {System.out.println("Cooking...");}@Overridepublic void off() {System.out.println("Cannot switched off while cooking...");} }package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public class RoboticOff implements RoboticState{private final Robot robot;public RoboticOff(Robot robot){this.robot = robot;}@Overridepublic void walk() {System.out.println("Walking...");robot.setRoboticState(robot.getRoboticOn());}@Overridepublic void cook() {System.out.println("Cannot cook at Off state.");}@Overridepublic void off() {System.out.println("Already switched off...");} }

現在，讓我們測試代碼。

package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public class TestStatePattern {public static void main(String[] args) {Robot robot = new Robot();robot.walk();robot.cook();robot.walk();robot.off();robot.walk();robot.off();robot.cook();}}

上面的代碼將導致以下輸出：

Walking... Cooking... Walking... Robot is switched off Walking... Robot is switched off Cannot cook at Off state.

在上面的示例中，我們已經看到通過將對象的狀態(tài)封裝到不同的類中可以使代碼易于管理和靈活。

狀態(tài)的任何更改只會影響該特定的類，我們可以在不更改現有代碼的情況下包括一個新狀態(tài)。 例如，我們包含一個備用狀態(tài)。 散步或做飯后，機器人進入待機模式以節(jié)省電量，然后我們再次步行，做飯或從待機模式下關閉。

為了實現所有這些，我們需要引入一個新的狀態(tài)類，并將該狀態(tài)包括在Robot類中。 以下是更改。

package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public class Robot implements RoboticState{private RoboticState roboticOn;private RoboticState roboticCook;private RoboticState roboticOff;private RoboticState roboticStandby;private RoboticState state;public Robot(){this.roboticOn = new RoboticOn(this);this.roboticCook = new RoboticCook(this);this.roboticOff = new RoboticOff(this);this.roboticStandby = new RoboticStandby(this);this.state = roboticOn;}public void setRoboticState(RoboticState state){this.state = state;}@Overridepublic void walk() {state.walk();setState(getRoboticStandby());}@Overridepublic void cook() {state.cook();setState(getRoboticStandby());}@Overridepublic void off() {state.off();}public RoboticState getRoboticOn() {return roboticOn;}public void setRoboticOn(RoboticState roboticOn) {this.roboticOn = roboticOn;}public RoboticState getRoboticCook() {return roboticCook;}public void setRoboticCook(RoboticState roboticCook) {this.roboticCook = roboticCook;}public RoboticState getRoboticOff() {return roboticOff;}public void setRoboticOff(RoboticState roboticOff) {this.roboticOff = roboticOff;}public RoboticState getState() {return state;}public void setState(RoboticState state) {this.state = state;}public RoboticState getRoboticStandby() {return roboticStandby;}public void setRoboticStandby(RoboticState roboticStandby) {this.roboticStandby = roboticStandby;}}package com.javacodegeeks.patterns.statepattern;public class RoboticStandby implements RoboticState{private final Robot robot;public RoboticStandby(Robot robot){this.robot = robot;}@Overridepublic void walk() {System.out.println("In standby state...");robot.setState(robot.getRoboticOn());System.out.println("Walking...");}@Overridepublic void cook() {System.out.println("In standby state...");robot.setRoboticState(robot.getRoboticCook());System.out.println("Cooking...");}@Overridepublic void off() {System.out.println("In standby state...");robot.setState(robot.getRoboticOff());System.out.println("Robot is switched off");}}

現在，以上代碼更改將導致以下輸出：

Walking... In standby state... Cooking... In standby state... Walking... In standby state... Robot is switched off Walking... In standby state... Robot is switched off Cannot cook at Off state.

4.何時使用狀態(tài)設計模式

在以下兩種情況下，請使用State模式：

• 對象的行為取決于其狀態(tài)，并且它必須在運行時根據該狀態(tài)更改其行為。
• 操作具有取決于對象狀態(tài)的大型，多部分條件語句。 此狀態(tài)通常由一個或多個枚舉常量表示。 通常，幾個操作將包含此相同的條件結構。 State模式將條件的每個分支放在單獨的類中。 這樣一來，您就可以將對象的狀態(tài)視為獨立于其他對象而獨立變化的對象。

5. Java中的狀態(tài)設計模式

• javax.faces.lifecycle.LifeCycle#execute()

6.下載源代碼

這是關于狀態(tài)設計模式的課程。 您可以在此處下載源代碼： StatePattern-Project

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2015/09/state-design-pattern.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的状态设计模式示例的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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