1.概述
【例】通过按钮来控制一个电梯的状态,一个电梯有开门状态,关门状态,停止状态,运行状态。每一种状态改变,都有可能要根据其他状态来更新处理。例如,如果电梯门现在处于运行时状态,就不能进行开门操作,而如果电梯门是停止状态,就可以执行开门操作。
java
public interface ILift {
//电梯的4个状态
//开门状态
public final static int OPENING_STATE = 1;
//关门状态
public final static int CLOSING_STATE = 2;
//运行状态
public final static int RUNNING_STATE = 3;
//停止状态
public final static int STOPPING_STATE = 4;
//设置电梯的状态
public void setState(int state);
//电梯的动作
public void open();
public void close();
public void run();
public void stop();
}
public class Lift implements ILift {
private int state;
@Override
public void setState(int state) {
this.state = state;
}
//执行关门动作
@Override
public void close() {
switch (this.state) {
case OPENING_STATE:
System.out.println("电梯关门了。。。");//只有开门状态可以关闭电梯门,可以对应电梯状态表来看
this.setState(CLOSING_STATE);//关门之后电梯就是关闭状态了
break;
case CLOSING_STATE:
//do nothing //已经是关门状态,不能关门
break;
case RUNNING_STATE:
//do nothing //运行时电梯门是关着的,不能关门
break;
case STOPPING_STATE:
//do nothing //停止时电梯也是关着的,不能关门
break;
}
}
//执行开门动作
@Override
public void open() {
switch (this.state) {
case OPENING_STATE://门已经开了,不能再开门了
//do nothing
break;
case CLOSING_STATE://关门状态,门打开:
System.out.println("电梯门打开了。。。");
this.setState(OPENING_STATE);
break;
case RUNNING_STATE:
//do nothing 运行时电梯不能开门
break;
case STOPPING_STATE:
System.out.println("电梯门开了。。。");//电梯停了,可以开门了
this.setState(OPENING_STATE);
break;
}
}
//执行运行动作
@Override
public void run() {
switch (this.state) {
case OPENING_STATE://电梯不能开着门就走
//do nothing
break;
case CLOSING_STATE://门关了,可以运行了
System.out.println("电梯开始运行了。。。");
this.setState(RUNNING_STATE);//现在是运行状态
break;
case RUNNING_STATE:
//do nothing 已经是运行状态了
break;
case STOPPING_STATE:
System.out.println("电梯开始运行了。。。");
this.setState(RUNNING_STATE);
break;
}
}
//执行停止动作
@Override
public void stop() {
switch (this.state) {
case OPENING_STATE: //开门的电梯已经是是停止的了(正常情况下)
//do nothing
break;
case CLOSING_STATE://关门时才可以停止
System.out.println("电梯停止了。。。");
this.setState(STOPPING_STATE);
break;
case RUNNING_STATE://运行时当然可以停止了
System.out.println("电梯停止了。。。");
this.setState(STOPPING_STATE);
break;
case STOPPING_STATE:
//do nothing
break;
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Lift lift = new Lift();
lift.setState(ILift.STOPPING_STATE);//电梯是停止的
lift.open();//开门
lift.close();//关门
lift.run();//运行
lift.stop();//停止
}
}
问题分析:
- 使用了大量的switch...case这样的判断(if...else也是一样),使程序的可阅读性变差。
- 扩展性很差。如果新加了断电的状态,我们需要修改上面判断逻辑
定义:
对有状态的对象,把复杂的"判断逻辑"提取到不同的状态对象中,允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。
2.结构
状态模式包含以下主要角色。
- 环境(Context)角色:也称为上下文,它定义了客户程序需要的接口,维护一个当前状态,并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。
- 抽象状态(State)角色:定义一个接口,用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
- 具体状态(Concrete State)角色:实现抽象状态所对应的行为。
3.案例实现
java
/**
* @author 晓风残月Lx
* @date 2023/7/29 14:57
* 抽象状态类
*/
public abstract class LiftState {
// 声明环境角色类变量
protected Context context;
public void setContext(Context context) {
this.context = context;
}
public Context getContext() {
return context;
}
// 电梯开启操作
public abstract void open();
// 电梯关闭操作
public abstract void close();
// 电梯运行操作
public abstract void run();
// 电梯停止操作
public abstract void stop();
}
java
/**
* @author 晓风残月Lx
* @date 2023/7/29 15:00
* 电梯开启状态类
*/
public class OpeningState extends LiftState {
//开启当然可以关闭了,我就想测试一下电梯门开关功能
@Override
public void open() {
System.out.println("电梯门开启...");
}
@Override
public void close() {
//状态修改
super.context.setLiftState(Context.CLOSING_STATE);
//动作委托为CloseState来执行,也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作
super.context.getLiftState().close();
}
//电梯门不能开着就跑,这里什么也不做
@Override
public void run() {
//do nothing
}
//开门状态已经是停止的了
@Override
public void stop() {
//do nothing
}
}
java
/**
* @author 晓风残月Lx
* @date 2023/7/29 15:00
* 电梯运行状态类
*/
public class RunningState extends LiftState {
//运行的时候开电梯门?你疯了!电梯不会给你开的
@Override
public void open() {
//do nothing
}
//电梯门关闭?这是肯定了
@Override
public void close() {//虽然可以关门,但这个动作不归我执行
//do nothing
}
//这是在运行状态下要实现的方法
@Override
public void run() {
System.out.println("电梯正在运行...");
}
//这个事绝对是合理的,光运行不停止还有谁敢做这个电梯?!估计只有上帝了
@Override
public void stop() {
super.context.setLiftState(Context.STOPPING_STATE);
super.context.stop();
}
}
java
/**
* @author 晓风残月Lx
* @date 2023/7/29 15:00
* 电梯停止状态类
*/
public class StoppingState extends LiftState {
//停止状态,开门,那是要的!
@Override
public void open() {
//状态修改
super.context.setLiftState(Context.OPENING_STATE);
//动作委托为CloseState来执行,也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作
super.context.getLiftState().open();
}
@Override
public void close() {//虽然可以关门,但这个动作不归我执行
//状态修改
super.context.setLiftState(Context.CLOSING_STATE);
//动作委托为CloseState来执行,也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作
super.context.getLiftState().close();
}
//停止状态再跑起来,正常的很
@Override
public void run() {
//状态修改
super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
//动作委托为CloseState来执行,也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作
super.context.getLiftState().run();
}
//停止状态是怎么发生的呢?当然是停止方法执行了
@Override
public void stop() {
System.out.println("电梯停止了...");
}
}
java
/**
* @author 晓风残月Lx
* @date 2023/7/29 15:00
* 电梯关闭状态类
*/
public class ClosingState extends LiftState {
@Override
//电梯门关闭,这是关闭状态要实现的动作
public void close() {
System.out.println("电梯门关闭...");
}
//电梯门关了再打开,逗你玩呢,那这个允许呀
@Override
public void open() {
super.context.setLiftState(Context.OPENING_STATE);
super.context.open();
}
//电梯门关了就跑,这是再正常不过了
@Override
public void run() {
super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
super.context.run();
}
//电梯门关着,我就不按楼层
@Override
public void stop() {
super.context.setLiftState(Context.STOPPING_STATE);
super.context.stop();
}
}
java
/**
* @author 晓风残月Lx
* @date 2023/7/29 14:58
* 环境角色类
*/
public class Context {
// 定义对应状态对象的常量
public final static OpeningState OPENING_STATE = new OpeningState();
public final static RunningState RUNNING_STATE = new RunningState();
public final static ClosingState CLOSING_STATE = new ClosingState();
public final static StoppingState STOPPING_STATE = new StoppingState();
// 定义一个当前电梯状态变量
private LiftState liftState;
// 设置当前状态对象
public void setLiftState(LiftState liftState) {
this.liftState = liftState;
// 设置当前状态对象中的Context对象
this.liftState.setContext(this);
}
public LiftState getLiftState() {
return liftState;
}
public void open() {
this.liftState.open();
}
public void close() {
this.liftState.close();
}
public void stop() {
this.liftState.stop();
}
public void run() {
this.liftState.run();
}
}
java
//测试类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context();
context.setLiftState(new RunningState());
context.open();
context.close();
context.run();
context.stop();
}
}
4.优缺点
1.优点:
- 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中,并且可以方便地增加新的状态,只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
- 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体,而不是某一个巨大的条件语句块。
2.缺点:
- 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
- 状态模式的结构与实现都较为复杂,如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
- 状态模式对"开闭原则"的支持并不太好。
5.使用场景
- 当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改变它的行为时,就可以考虑使用状态模式。
- 一个操作中含有庞大的分支结构,并且这些分支决定于对象的状态时。