Java設計模式之狀態模式

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本文繼續介紹23種設計模式系列之策略模式。

何時使用State模式在實際使用中比較多，適合“狀態”的切換。因為我們經常會使用If else if else 進行狀態切換，如果針對狀態的這樣判斷切換反覆出現，我們就要聯想到是否可以採取State模式了。這裡要闡述的是"開關切換狀態" 和" 一般的狀態判斷"是有一些區別的，" 一般的狀態判斷"也是有 if..elseif結構,例如:

if (which==1) state="hello";else if (which==2) state="hi";else if (which==3) state="bye";

這是一個 " 一般的狀態判斷”，state值的不同是根據which變數來決定的，which和state沒有關係.如果改成:

if (state.euqals("bye")) state="hello";else if (state.euqals("hello")) state="hi";else if (state.euqals("hi")) state="bye";

這就是 "開關切換狀態”，是將state的狀態從"hello"切換到”hi"，再切換到"”bye"，在切換到”hello"，好象一個旋轉開關，這種狀態改變就可以使用State模式了。如果單純有上面一種將"hello"-->"hi"-->"bye"-->"hello"這一個方向切換,也不一定需要使用State模式，因為State模式會建立很多子類，複雜化，但是如果又發生另外一個行為：將上面的切換方向反過來切換，或者需要任意切換，就需要State了。
下面是一個一般寫法的狀態切換

public class Context{　　private Color state=null;　　public void push(){　　　　//如果當前red狀態，切換到blue　　　　if (state==Color.red) state=Color.blue;　　　　//如果當前blue狀態，切換到green　　　　else if (state==Color.blue) state=Color.green;　　　　//如果當前black狀態，切換到red　　　　else if (state==Color.black) state=Color.red;　　　　//如果當前green狀態，切換到black　　　　else if (state==Color.green) state=Color.black;　　　　Sample sample=new Sample(state);　　　　sample.operate();　　}　　public void pull(){　　　　//與push狀態切換正好相反　　　　if (state==Color.green) state=Color.blue;　　　　else if (state==Color.black) state=Color.green;　　　　else if (state==Color.blue) state=Color.red;　　　　else if (state==Color.red) state=Color.black;　　　　Sample2 sample2=new Sample2(state);　　　　sample2.operate();　　}}

使用原則模式重寫上面例子State需要兩種類型實體參與:1.state manager 狀態管理器 ,就是開關 ,如上面例子的Context實際就是一個state manager, 在state manager中有對狀態的切換動作.2.用抽象類別或介面實現的父類,,不同狀態就是繼承這個父類的不同子類.
首先建立一個父類

public abstract class State{　　public abstract void handlepush(Context c);　　public abstract void handlepull(Context c);　　public abstract void getcolor();}

父類中的方法要對應state manager中的開關行為,在state manager中本例就是Context中,有兩個開關動作push推和pull拉.那麼在狀態父類中就要有具體處理這兩個動作:handlepush() handlepull(); 同時還需要一個擷取push或pull結果的方法getcolor()
下面是具體子類的實現狀態切換順序push：blue-->green-->black-->red-->bluepull：blue-->red-->black-->green-->blue

public class BlueState extends State{　　public void handlepush(Context c){        System.out.println(“變成綠色");　　　　 c.setState(new GreenState());　　}　　public void handlepull(Context c){       System.out.println(“變成紅色");　　　　c.setState(new RedState());　　}　　public abstract void getcolor(){       return (Color.blue);   }}

public class GreenState extends State{　　public void handlepush(Context c){        System.out.println(“變成黑色");　　　　 c.setState(new BlackState());　　}　　public void handlepull(Context c){        System.out.println(“變成藍色");　　　 　c.setState(new BlueState());　　}　　public abstract void getcolor(){        return (Color.green);    }}

public class BlackState extends State{　　public void handlepush(Context c){        System.out.println(“變成紅色");　　　　 c.setState(new RedState());　　}　　public void handlepull(Context c){       System.out.println(“變成紅色");　　　　c.setState(new RedState());　　}　　public abstract void getcolor(){        return (Color.black);   }}

public class RedState extends State{　　public void handlepush(Context c){       System.out.println(“變成藍色");　　　　 c.setState(new BlueState());　　}　　public void handlepull(Context c){       System.out.println(“變成黑色");　　　　c.setState(new BlackState());　　}　　public abstract void getcolor(){       return (Color.red);    }}

重新改寫State manager 也就是本例的Context

public class Context{　　private Sate state=null; //我們將原來的 Color state 改成了建立的State state;　　//setState是用來改變state的狀態 使用setState實現狀態的切換　　pulic void setState(State state){　　　　this.state=state;　　}　　public void push(){　　　　//狀態的切換的細節部分,在本例中是顏色的變化,已經封裝在子類的handlepush中實現,這裡無需關心　　　　state.handlepush(this);　　　　//假設sample要使用state中的一個切換結果,使用getColor()　　　　Sample sample=new Sample(state.getColor());　　　　sample.operate();　　}　　public void pull(){　　　　state.handlepull(this);       //假設sample要使用state中的一個切換結果,使用getColor()　　　　Sample2 sample2=new Sample2(state.getColor());　　　　sample2.operate();　　}}

狀態模式在工作流程或遊戲等各種系統中有大量使用，甚至是這些系統的核心功能設計，例如ERP系統中，一個批文的狀態有多種：未辦；正在辦理；正在批示；正在審核；已經完成等各種狀態，使用狀態機器可以封裝這個狀態的變化規則，從而達到擴充狀態時，不必涉及到狀態的使用者。
總結使用狀態模式前，用戶端外界需要介入改變狀態，而狀態改變的實現是瑣碎或複雜的。使用狀態模式後，用戶端外界可以直接使用事件Event實現，根本不必關心該事件導致如何狀態變化，這些是由狀態機器等內部實現。這是一種Event-condition-State，狀態模式封裝了condition-State部分。每個狀態形成一個子類，每個狀態只關心它的下一個可能狀態，從而無形中形成了狀態轉換的規則。如果新的狀態加入，只涉及它的前一個狀態修改和定義。
狀態模式的主要優點在於封裝了轉換規則，並枚舉可能的狀態，它將所有與某個狀態有關的行為放到一個類中，並且可以方便地增加新的狀態，只需要改變對象狀態即可改變對象的行為，還可以讓多個環境對象共用一個狀態物件，從而減少系統中對象的個數；其缺點在於使用狀態模式會增加系統類別和對象的個數，且狀態模式的結構與實現都較為複雜，如果使用不當將導致程式結構和代碼的混亂，對於可以切換狀態的狀態模式不滿足“開閉原則”的要求。

更多設計模式：23種設計模式系列

jason0539

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