Java设计模式之状态模式

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变其行为。该模式将对象的行为封装在不同的状态类中，使得对象在不同的状态下可以有不同的行为，从而实现了状态的切换和行为的变化。

在状态模式中，一个对象可以有多个状态，每个状态对应一个具体的类，这些状态类共同实现一个抽象状态类或接口。对象在不同状态下的行为由当前状态类决定，对象内部维护一个指向当前状态对象的引用，通过改变状态对象的引用来改变对象的行为。

以下是状态模式的参与者：

Context（上下文）：定义客户端感兴趣的接口，并维护一个具体状态类的实例，用于处理状态的转换。
State（状态）：定义一个接口或抽象类，封装与Context相关的行为，并提供具体状态类的接口。
ConcreteState（具体状态）：实现State接口或继承抽象类，定义与特定状态相关的行为。

下面是一个简单的示例，通过状态模式实现一个电梯的状态管理：

java 复制代码

// State接口
interface ElevatorState {
    void open();
    void close();
    void move();
    void stop();
}

// 具体状态类：开门状态
class OpenState implements ElevatorState {
    public void open() {
        System.out.println("电梯门已经打开");
    }

    public void close() {
        System.out.println("电梯门关闭");
    }

    public void move() {
        System.out.println("电梯开始运行");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("电梯停止");
    }
}

// 具体状态类：关门状态
class CloseState implements ElevatorState {
    public void open() {
        System.out.println("电梯门打开");
    }

    public void close() {
        System.out.println("电梯门已经关闭");
    }

    public void move() {
        System.out.println("电梯开始运行");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("电梯停止");
    }
}

// 具体状态类：运行状态
class MoveState implements ElevatorState {
    public void open() {
        System.out.println("电梯正在运行，不能打开门");
    }

    public void close() {
        System.out.println("电梯正在运行，不能关闭门");
    }

    public void move() {
        System.out.println("电梯正在运行中");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("电梯停止");
    }
}

// 具体状态类：停止状态
class StopState implements ElevatorState {
    public void open() {
        System.out.println("电梯门打开");
    }

    public void close() {
        System.out.println("电梯门关闭");
    }

    public void move() {
        System.out.println("电梯开始运行");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("电梯已经停止");
    }
}

// 上下文类：电梯
class Elevator {
    private ElevatorState currentState;

    public Elevator() {
        currentState = new StopState(); // 初始状态为停止状态
    }

    public void setState(ElevatorState state) {
        currentState = state;
    }

    public void open() {
        currentState.open();
        setState(new OpenState());
    }

    public void close() {
        currentState.close();
        setState(new CloseState());
    }

    public void move() {
        currentState.move();
        setState(new MoveState());
    }

    public void stop() {
        currentState.stop();
        setState(new StopState());
    }
}

// 示例使用
public class StatePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Elevator elevator = new Elevator();
        elevator.open();
        elevator.close();
        elevator.move();
        elevator.stop();
    }
}

在上述示例中，Elevator 类是上下文类，它维护了一个当前状态的引用 currentState。ElevatorState 接口定义了电梯状态的行为方法，具体的状态类（如 OpenState、CloseState、MoveState、StopState）实现了这些行为方法。通过调用上下文类的方法，可以改变电梯的状态，并由当前状态类决定执行的行为。

在示例中，电梯初始状态为停止状态，依次调用 open()、close()、move()、stop() 方法，电梯的状态和行为会相应地改变。输出结果如下：

电梯门已经打开
电梯门关闭
电梯开始运行
电梯停止

通过状态模式，我们可以将复杂的状态逻辑封装在具体状态类中，使得代码更加清晰、可扩展性更好。