行為模式之State

State的定
義


: 不同的狀態,不同的行為;或者說,每個狀態有著相應的行為.

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 elseif 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.

不只是根據狀態,也有根據屬性.如果某個
對象的屬性不同,對象的行為就不一樣,這點在資料庫系統中出現頻率比較高,我們經常會在一個資料表的尾部,加上property屬性含義的欄位,用以標識
記錄中一些特殊性質的記錄,這種屬性的改變(切換)又是隨時可能發生的,就有可能要使用State.

是否使用?





在實際使用,類似開關一樣的狀態切換是很多的,但有時並不是那
麼明顯,取決於你的經驗和對系統的理解深度.

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.

請看下例:

public class Context{ 　　private Color state=null; 　　public void push(){ 　　　　 //如果當前red狀態 就切換到blue 　　　　if (state==Color.red) state=Color.blue; 　　　　//如果當前blue狀態 就切換到green 　　　　else if (state==Color.blue) state=Color.green; 　　　　//如果當前black狀態 就切換到red 　 　　　else if (state==Color.black) state=Color.red; 　　　　//如果當前green狀 態 就切換到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(); 　　} }

在上例中,我們有兩個動作push推和
pull拉,這兩個開關動作,改變了Context顏色,至此,我們就需要使用State模式最佳化它.

另外注意:但就上例,state的變化,
只是簡單的顏色賦值,這個具體行為是很簡單的,State適合巨大的具體行為,因此在,就本例,實際使用中也不一定非要使用State模式,這會增加子類
的數目,簡單的變複雜.

例如: 銀行帳戶, 經常會在Open
狀態和Close狀態間轉換.

例如:
經典的TcpConnection, Tcp的狀態有建立 偵聽 關閉三個,並且反覆轉換,其建立 偵聽
關閉的具體行為不是簡單一兩句就能完成的,適合使用State

例如:信箱POP帳號, 會有四種狀態,
start HaveUsername Authorized quit,每個狀態對應的行為應該是比較大的.適合使用State

例如:在工具箱挑選不同工具,可以看成在
不同工具中切換,適合使用State.如 具體繪圖程式,使用者可以選擇不同工具繪製方框直線 曲線,這種狀態切換可以使用State.

如何使用



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.

以上面的
Context為例.我們要修改它,建立兩個類型的實體.
第一步: 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:

public class BlueState extends State{ 　　 public void handlepush(Context c){ 　　　　 //根據push方法"如果是blue狀態的切換到green" ; 　　　　 c.setState(new GreenState()); 　　 } 　　public void handlepull(Context c){ 　　　　 //根據pull方法"如果是blue狀態的切換到red" ; 　　　　 c.setState(new RedState()); 　　} 　　public abstract void getcolor(){ return (Color.blue)} }

同樣 其他狀態的子類實現如blue一
樣.

第二步:
要重新改寫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); 　　　　 　　　　//因為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); 　　　　 　　　　Sample2 sample2=new Sample2(state.getColor()); 　　　　sample2.operate(); 　　} }

至此,我們也就實現了State的
refactorying過程.

以上只是相當簡單的一個執行個體,在實際應用
中,handlepush或handelpull的處理是複雜的.

參考資源
:

the State and Stategy


How to implement state-dependent behavior



The state patterns