设计模式-状态模式（State Pattern）结构|原理|优缺点|场景|示例

设计模式（分类）设计模式（六大原则）

创建型（5种） 工厂方法抽象工厂模式单例模式建造者模式原型模式

结构型（7种） 适配器模式装饰器模式代理模式外观模式桥接模式组合模式享元模式

行为型（11种） 策略模式模板方法模式观察者模式迭代器模式责任链模式命令模式备忘录模式状态模式访问者模式中介者模式

状态模式（State Pattern）是一种行为设计模式，它允许对象在其内部状态改变时改变它的行为。对象看起来似乎修改了它的类。这种模式主要用于当一个对象的行为依赖于它的状态（即内部状态），并且它必须在运行时根据状态改变它的行为时。

结构： 状态模式主要包含以下几个角色：

Context（环境类/上下文）：定义了客户感兴趣的接口，并维护一个具体状态对象的引用，将与状态相关的操作委托给当前状态对象处理。
State（抽象状态类）：定义一个接口，用以封装使用上下文环境的各个状态所对应的行为。
ConcreteState（具体状态类）：实现抽象状态类定义的接口，每一个具体状态类对应上下文的一个具体状态，负责实现该状态下对应的行为。

原理：

上下文对象持有一个状态对象的引用，这个状态对象决定了上下文对象的行为。
当上下文对象的内部状态改变时，它会改变所持有的状态对象，从而改变其行为。
上下文对象不需要知道具体状态类的细节，只需要通过抽象状态类的接口与状态对象交互。

优缺点： 优点：

结构清晰，将状态相关的代码组织在一起，符合单一职责原则。
将状态转换的逻辑封装在状态类中，使得状态转换逻辑与上下文对象分离，易于扩展新的状态和转换逻辑。
提高了对象的可扩展性和可维护性。

缺点：

如果状态过多，会导致类的个数增加，系统复杂度上升。
状态模式的使用需要合理判断，避免过度设计。

应用场景：

UI控件的状态变化，如按钮的禁用/启用状态。
状态机的实现，如ATM机的不同操作状态。
工作流系统，如订单处理的不同阶段。

代码示例（以Java为例）

java 复制代码

// 抽象状态类
interface PlayerState {
    void play();
    void stop();
    void pause();
}

// 具体状态类：播放状态
class PlayingState implements PlayerState {
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Already playing.");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("Stopping the player.");
    }

    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("Pausing the player.");
        // 可能会在这里切换到暂停状态（PauseState）
    }
}

// 具体状态类：暂停状态
class PausedState implements PlayerState {
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("Resuming the player.");
    }

    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("Stopping the player.");
    }

    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("Player is already paused.");
    }
}

// 上下文类：播放器
class MediaPlayer {
    private PlayerState state;

    public MediaPlayer() {
        this.state = new StoppedState(); // 初始状态设为停止状态
    }

    public void setState(PlayerState state) {
        this.state = state;
    }

    public void play() {
        state.play();
    }

    public void stop() {
        state.stop();
    }

    public void pause() {
        state.pause();
    }
}

// 示例使用
public class StatePatternDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MediaPlayer player = new MediaPlayer();
        player.play(); // 输出：Starting the player.
        player.pause(); // 输出：Pausing the player.
        player.stop(); // 输出：Stopping the player.
    }
}

在这个例子中，MediaPlayer是上下文，它维护了一个PlayerState的实例，通过调用play()、stop()、pause()等方法，实际上是由当前状态对象决定具体的行为。随着状态的改变，播放器的行为也会相应变化。