7 行为型模式之 - 状态模式
九路 122 6

状态模式的介绍:(重点就在这句)

状态模式中的行为是由状态来决定的,不同的状态下有不同的行为。

状态模式和策略模式的结构几乎是一样的,但是他们的目的,本质却完全不一样。

状态模式的行为是平行的,不可替换的

策略模式的行为是独立的,可以相互替换的

用一句话来表述,状态模式把对象的行为封装在不同的状态类中,每一个状态对象(状态类的实例)都有一个共同的抽象状态基类。

状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变时,其行为也随之改变

状态模式的定义

当一个对象的内部状态发生改变时允许其改变行为

状态模式使用场景:(下面两个场景很重要)

  • 一个对象的行为取决于它的状态,并且它必须在运行时根据状态来改变其行为
  • 代码中把包含大量与对象状态有关的条件语句,例如,一个操作中含有庞大的多分支语句 if else 或者 switch case ,且这些分支依赖于该对象的状态

状态模式是将每一个条件分支放入一个独立的类中,这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象,这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化,

这样通过多态来去除过多的,重复的if else 等分支语句

下面就以电视遥控器为例来演示一下状态模式的实现。我们首先将电视的状态简单分为开机状态和关机状态,在开机状态下,可以通过遥控器进行频道切换,调整音量等操作,但是,此时重复按开机键是无效的,而在关机状态下,频道切换,音量操作是无效的操作,只有按开机按钮时会生效,也就是说电视的内部状态决定了遥控器的行为。

结合上面的状态模式的定义:开机和关机就是所说的状态。频道切换和调整音量操作就是行为。状态能影响行为,和使用的场景(1)是可以对得上了。

状态改变,其行为也会改变,例如电视开机状态下,是可以把音量调大或者调小的,如果此时电视机状态变为关机了,音量就不可以调了。是不是状态改变了就可以影响到了行为了,这和上面的状态模式的介绍也可以对得上了。

是的,状态模式就是这样一个模式,行为受状态的影响。和策略模式有点像,但是要记得,是有本质区别的。

以上面的例子,看一下第一版的实现。

/**
 *
 * 电视遥控器,含有开机,关机,下一频道,上一频道,调高音量,调低音量
 */
public class TvController {
    //开机状态
    private final static int POWER_ON   = 1;
    //关机状态
    private final static int POWER_OFF  = 2;
    private int mState = POWER_OFF;

    //开机
    public void powerOn(){
        mState = POWER_ON;
        if(mState == POWER_OFF){
            System.out.println("开机啦");
        }
    }


    //关机
    public void powerOff(){
        mState = POWER_OFF;
        if(mState == POWER_ON){
            System.out.println("关机啦");
        }
    }

    //下一频道
    public void nextChannel(){
        if(mState == POWER_ON){
            System.out.println("下一频道");
        }else {
            System.out.println("两个红灯提示没有开机");
        }
    }

    //上一频道
    public void preChannel(){
        if(mState == POWER_ON){
            System.out.println("上一频道");
        }else {
            System.out.println("两个红灯提示没有开机");
        }
    }

    //调高音量
    public void turnUp(){
        if(mState == POWER_ON){
            System.out.println("调高音量");
        }else {
            System.out.println("两个红灯提示没有开机");
        }
    }

    //调低音量
    public void turnDown(){
        if(mState == POWER_ON){
            System.out.println("调低音量");
        }else {
            System.out.println("两个红灯提示没有开机");
        }
    }


}

可以看到,在TvController类中,通过mState字段存储了电视的状态,并且在各个操作中根据状态来判断是否应该执行。这就导致了在每个功能中都需要使用if else,代码重复,相对较为混乱,这是在只有两个状态和几个简单的功能函数的情况下,如果状态变成5个,10个呢?每个函数都要有if else 判断,而这些代码都充斥在一个类中,这些重复的代码无法被提取出来,这使得这个类变得越来越难以维护。

  状态模式就是为这类问题而出现的,我们将这些状态用状态对象来代替,将这些行为封装在状态类中,使得在不同的状态下有不同的实现,这样就将这些if else 从

TvController类中去掉,整个结构也简单变得清楚起来,我们看看实现的代码:

/**
 * 电视状态接口,定义了电视操作的函数
 */
public interface TvState {
    void nextChannel();     //下一个频道
    void preChannel();      //上一个频道
    void turnUp();          //调高音量
    void turnDown();        //调低音量
}

开机状态

/**
 * 开机状态
 */
public class PowerOnState implements TvState{
    @Override
    public void nextChannel() {
        System.out.println("下一个频道");
    }

    @Override
    public void preChannel() {
        System.out.println("上一个频道");
    }

    @Override
    public void turnUp() {
        System.out.println("调高音量");
    }

    @Override
    public void turnDown() {
        System.out.println("调低音量");
    }
}

关机状态

/**
 * 关机状态
 */
public class PowerOffState implements TvState{
    @Override
    public void nextChannel() {

    }

    @Override
    public void preChannel() {

    }

    @Override
    public void turnUp() {

    }

    @Override
    public void turnDown() {

    }
}

电源操作接口

/**
 * 电源操作接口
 */
public interface PowerControl {
    void powerOn();
    void powerOff();
}

电视遥控器

/**
 * 遥控器
 */
public class TvControl implements PowerControl{
    TvState mState;

    public void setState(TvState state){
        mState = state;
    }

    //改变为开机状态
    @Override
    public void powerOn() {
        //改变为开机状态,把状态设置为开机状态
        setState(new PowerOnState());
        System.out.println("开机啦");
    }

    //改变为关机状态
    @Override
    public void powerOff() {
        //改变为关机状态,把状态设置为开机状态
        setState(new PowerOffState());
        System.out.println("关机啦");
    }

    public void nextChannel(){
        mState.nextChannel();
    }

    public void preChannel(){
        mState.preChannel();
    }

    public void turnUp(){
        mState.turnUp();
    }

    public void turnDown(){
        mState.turnDown();
    }

}

下面是客户端测试类

/**
 * 客户端测试类
 */
public class StateTest {

    public static void main(String[] args){
        test();
    }


    public static void test(){
        //电视
        TvControl tvControl = new TvControl();
        //改变状态,看看是否影响行为
        tvControl.powerOn();
        //下一个频道
        tvControl.nextChannel();
        //调大音量
        tvControl.turnUp();
        //设置关机状态
        tvControl.powerOff();
        //调高音量,此时不会生效
        tvControl.turnUp();
    }
}

运行结果如下:

开机啦
下一个频道
调高音量
关机啦

果然,状态改变时,行为也跟着改变了。

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