状态模式S - 技术栈

状态模式（State Pattern）是行为设计模式的一种，它允许一个对象在其内部状态发生改变时改变其行为。这个对象被视为类型的有限状态机（Finite State Machine）。

在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个上下文对象（context），该上下文对象持有当前状态的引用，并可以在不同状态之间切换。这些状态对象共享一个公共的接口，以便上下文可以与任何状态对象交互，而无需知道具体是哪个状态。这样，当状态发生改变时，上下文的行为也会相应改变，但上下文本身并不直接修改其状态，而是委托给状态对象来处理状态的转换。

组成

‌状态接口或抽象类‌（State）

定义一个接口或抽象类，以封装与特定状态相关的行为。

‌具体状态类‌（Concrete State）

实现或继承状态接口或抽象类，每个具体状态类实现与状态相关的行为，并可以定义状态转换的逻辑。

‌上下文类‌（Context）

持有一个状态对象的引用，可以委托当前状态对象处理请求，从而使得上下文的行为随状态改变而改变。上下文类通常包含一个或多个与状态相关的方法，这些方法会调用状态对象的方法。

Demo

设计一个交通信号灯系统。交通信号灯有三种状态：红灯（Red）、绿灯（Green）和黄灯（Yellow）。我使用状态模式来实现信号灯状态的切换和状态相关的行为。

定义状态接口 TrafficLightState

java 复制代码

package org.example.state;

public interface TrafficLightState {
    void change(TrafficLight trafficLight);
}

状态接口具体的实现类 RedState，RedState，RedState

java 复制代码

package org.example.state;

public class RedState implements TrafficLightState{
    @Override
    public void change(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("Red Light -- Stop!");
        trafficLight.setState(new GreenState());
    }
}

java 复制代码

package org.example.state;

public class GreenState implements TrafficLightState{
    @Override
    public void change(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("Green Light -- Go!");
        trafficLight.setState(new YellowState());
    }
}

java 复制代码

package org.example.state;

public class YellowState implements TrafficLightState{
    @Override
    public void change(TrafficLight trafficLight) {
        System.out.println("Yellow Light -- Gaution!");
        trafficLight.setState(new RedState());
    }
}

创建一个 TrafficLight 类作为上下文

java 复制代码

package org.example.state;

public class TrafficLight {
    private TrafficLightState state;

    public TrafficLight() {
        this.state = new RedState();
    }

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

    public void change() {
        state.change(this);
    }
}

测试

java 复制代码

package org.example.state;

public class StateMain {
    public static void main(String[] args) {
        TrafficLight light = new TrafficLight();
        for (int i = 0; i <= 10; i++) {
            light.change();
        }
    }
}

LightState接口定义了一个pressButton方法，该方法用于处理按下按钮时的行为。OnState和OffState类实现了这个接口，并分别定义了开状态和关状态下按下按钮的行为。LightSwitch类持有一个LightState对象的引用，并通过pressButton方法委托当前状态对象处理按下按钮的请求。在客户端代码中，我们创建了一个LightSwitch对象，并模拟了按下按钮的动作，可以看到电灯的状态在开和关之间切换

优点

‌封装性良好‌：状态模式将状态相关的行为封装在独立的状态类中，使得状态的变化对上下文类来说是透明的。
‌扩展性强‌：通过添加新的状态类，可以很容易地扩展系统的行为，而无需修改现有的代码。
‌维护性高‌：状态模式使得状态转换和状态相关的行为明确且集中，有助于代码的维护和调试。
‌解耦‌：状态模式将状态的行为与上下文类解耦，使得上下文类可以专注于处理业务逻辑，而无需关心状态的具体实现。

缺点

‌类数量增加‌：每个状态都需要一个单独的类，这会导致系统的类数量增加，从而增加了管理的复杂性。
‌逻辑分散‌：状态转换和状态相关的行为被分散到多个状态类中，这可能会使得理解和跟踪系统行为变得更加困难。
适用场景

适用场景

对象的行为取决于其状态，并且这些状态在运行时会发生变化。需要使用大量的条件语句（如if-else或switch-case）来根据对象的状态选择其行为，这时可以考虑使用状态模式来替代这些条件语句，以提高代码的可读性和可维护性。