深究设计模式之-状态模式

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，其主要目的是允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为，看起来就像是改变了对象的类。状态模式将对象的状态封装成独立的类，使得对象状态的变化可以独立于对象本身的变化。

状态模式的重点是在其内部可以自动切换到需要的状态对象，新的状态对象拥有新的行为，比如一个自动售货机，它可以处于三种状态：正常运行 、缺货、维护中。在正常运行状态下，它可以接受货币并提供商品；在缺货状态下，它不接受货币并显示"抱歉，商品已售罄"；在维护中状态下，它完全关闭，不接受货币也不提供商品。
这里，自动售货机的行为取决于它的状态。状态模式允许售货机在不同的状态下有不同的行为，而且状态可以在运行时动态改变，比如当库存耗尽时，自动售货机的状态会从正常运行变为缺货状态。这样，状态模式使得系统能够更加灵活地应对不同的情况，同时也使得代码更加清晰易懂。

主要角色：

上下文（Context）： 定义了客户端感兴趣的接口，并且维护一个具体状态的实例，可以根据当前状态调用不同的具体状态。
状态（State）： 定义了一个接口，封装了与上下文的一个特定状态相关的行为。
具体状态（Concrete State）： 实现了状态接口，包含了与特定状态相关的行为。

示例：

下面是一个简单的 Java 代码示例，实现了自动售货机的状态模式：

java 复制代码

package com.luke.designpatterns.statePattern;

// 状态接口
interface VendingMachineState {
    void pay();
    void getProduct();
}

// 具体状态类 - 正常运行状态
class NormalState implements VendingMachineState {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("扫码购买产品！");
    }

    @Override
    public void getProduct() {
        System.out.println("购买成功！");
    }
}

// 具体状态类 - 缺货状态
class SoldOutState implements VendingMachineState {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("抱歉，商品已售罄，扫码失败");
    }

    @Override
    public void getProduct() {
        System.out.println("抱歉，商品已售罄");
    }
}

// 具体状态类 - 维护中状态
class MaintenanceState implements VendingMachineState {
    @Override
    public void pay() {
        System.out.println("机器正在维护，无法扫码支付");
    }

    @Override
    public void getProduct() {
        System.out.println("机器正在维护");
    }
}

// 环境类 - 自动售货机
class VendingMachine {
    private VendingMachineState currentState;

    public VendingMachine() {
        // 初始状态为正常运行状态
        currentState = new NormalState();
    }

    public void setState(VendingMachineState newState) {
        this.currentState = newState;
    }

    public void insertCoin() {
        currentState.pay();
    }

    public void dispenseItem() {
        currentState.getProduct();
    }
}

// 客户端代码
public class StatePatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        VendingMachine vendingMachine = new VendingMachine();

        vendingMachine.insertCoin();
        vendingMachine.dispenseItem();

        // 模拟缺货情况
        vendingMachine.setState(new SoldOutState());
        vendingMachine.insertCoin();
        vendingMachine.dispenseItem();

        // 模拟维护中情况
        vendingMachine.setState(new MaintenanceState());
        vendingMachine.insertCoin();
        vendingMachine.dispenseItem();
    }
}

在这个例子中，VendingMachine 类是环境类，负责维护当前的状态，并根据当前状态调用相应的方法。不同的状态由实现了 VendingMachineState 接口的具体状态类来表示，每个具体状态类实现了在特定状态下的行为。客户端代码可以通过调用 insertCoin 和 dispenseItem 方法与自动售货机进行交互。通过改变状态，自动售货机在不同的情况下表现出不同的行为。

适用场景

状态模式适用于以下场景：

对象的行为依赖于其状态，并且可以在运行时根据状态改变而改变行为。
- 例如，一个文档编辑器，它可以处于编辑模式、预览模式和保存模式。不同模式下，工具栏和菜单的行为会有所不同。
对象有大量的条件语句来管理多个状态，并且这些条件语句使得代码难以维护和扩展。
- 如果在代码中存在很多类似的if-else语句来处理对象的不同状态，状态模式可以帮助将这些状态的处理逻辑分散到不同的状态类中，使代码更清晰、可读性更好。
一个对象的状态转换在运行时可以发生，并且需要封装状态的变化。
- 例如，在一个工作流应用中，一个任务可能有多个状态（待处理、处理中、已完成等），任务的状态可以在运行时发生变化，状态模式可以用来管理这些变化。
有些状态共享相同的行为，但在不同的状态下可能需要进行不同的处理。
- 如果有几个状态在执行相同的操作时有共通的行为，但在细节上有所不同，状态模式可以减少重复代码，通过在每个状态类中实现相应的细节，使得代码更加模块化。
状态模式可以用于消除大量的条件性语句，提高代码的可维护性和可读性。
- 当一个对象有多个状态，而这些状态在其行为上有明显的不同，使用状态模式可以将状态之间的转换和处理逻辑封装在独立的类中，使得代码更易于理解和维护。