下面是一篇关于设计模式之状态模式（State Pattern）的详细博客，并附有 Java 实现代码示例。
深入理解设计模式之：状态模式（State Pattern）
一、什么是状态模式？
状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式。它允许一个对象在其内部状态发生改变时，改变其行为（即表现出不同的行为）。状态模式将与状态相关的行为封装到独立的状态类中，并通过状态切换来改变对象的行为。
核心思想：
将状态的切换和行为的变化解耦，使得状态切换变得灵活，代码结构清晰，易于扩展和维护。
二、状态模式的应用场景
- 对象的行为依赖于它的状态，并且在运行时根据状态发生改变
- 代码中包含大量与状态相关的条件语句（如 if-else 或 switch-case）
- 状态切换频繁，且状态行为复杂
常见例子：
- 工作流引擎（如订单状态：待支付、已支付、已发货、已完成等）
- TCP 连接状态（CLOSED、LISTEN、SYN_SENT、ESTABLISHED 等）
- 游戏角色状态（待机、攻击、防御、死亡等）
三、状态模式的结构
- Context（环境类）：持有当前状态对象，负责状态切换
- State（抽象状态）：定义所有具体状态的公共接口
- ConcreteState（具体状态）：实现具体状态对应的行为
四、UML 类图
+----------------+ +---------------------+
| Context |<>----->| State |
+----------------+ +---------------------+
| state: State | | + handle() |
| + setState() | +---------------------+
| + request() | /_\
+----------------+ |
|
+------------------+------------------+
| |
+---------------------+ +---------------------+
| ConcreteStateA | | ConcreteStateB |
+---------------------+ +---------------------+
| + handle() | | + handle() |
+---------------------+ +---------------------+五、Java 实现代码示例
1. 抽象状态接口
java
public interface State {
void handle(Context context);
}2. 具体状态类
java
public class StateA implements State {
@Override
public void handle(Context context) {
System.out.println("当前状态：A，切换到状态B");
context.setState(new StateB());
}
}
public class StateB implements State {
@Override
public void handle(Context context) {
System.out.println("当前状态：B，切换到状态A");
context.setState(new StateA());
}
}3. 环境类
java
public class Context {
private State state;
public Context(State state) {
this.state = state;
}
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
public void request() {
state.handle(this);
}
}4. 客户端调用
java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Context context = new Context(new StateA());
context.request(); // 输出：当前状态：A，切换到状态B
context.request(); // 输出：当前状态：B，切换到状态A
context.request(); // 输出：当前状态：A，切换到状态B
}
}六、实际应用案例：订单状态流转
以电商订单为例，订单有"待支付"、"已支付"、"已发货"、"已完成"四种状态，每种状态下允许的操作不同。
1. 状态接口
java
public interface OrderState {
void next(OrderContext ctx);
void prev(OrderContext ctx);
String getStatus();
}2. 具体状态类
java
public class PendingState implements OrderState {
public void next(OrderContext ctx) {
ctx.setState(new PaidState());
}
public void prev(OrderContext ctx) {
System.out.println("已是初始状态，不能回退");
}
public String getStatus() {
return "待支付";
}
}
public class PaidState implements OrderState {
public void next(OrderContext ctx) {
ctx.setState(new ShippedState());
}
public void prev(OrderContext ctx) {
ctx.setState(new PendingState());
}
public String getStatus() {
return "已支付";
}
}
public class ShippedState implements OrderState {
public void next(OrderContext ctx) {
ctx.setState(new CompletedState());
}
public void prev(OrderContext ctx) {
ctx.setState(new PaidState());
}
public String getStatus() {
return "已发货";
}
}
public class CompletedState implements OrderState {
public void next(OrderContext ctx) {
System.out.println("订单已完成，不能再前进");
}
public void prev(OrderContext ctx) {
ctx.setState(new ShippedState());
}
public String getStatus() {
return "已完成";
}
}3. 环境类
java
public class OrderContext {
private OrderState state;
public OrderContext() {
state = new PendingState();
}
public void setState(OrderState state) {
this.state = state;
}
public void next() {
state.next(this);
}
public void prev() {
state.prev(this);
}
public void printStatus() {
System.out.println("当前订单状态：" + state.getStatus());
}
}4. 客户端调用
java
public class Main {
public static void main(String[] args) {
OrderContext order = new OrderContext();
order.printStatus(); // 待支付
order.next();
order.printStatus(); // 已支付
order.next();
order.printStatus(); // 已发货
order.next();
order.printStatus(); // 已完成
order.next(); // 订单已完成，不能再前进
order.prev();
order.printStatus(); // 已发货
}
}七、状态模式的优缺点
优点：
- 状态切换逻辑清晰，易于扩展和维护
- 避免大量 if-else 或 switch-case
- 状态行为封装，符合开闭原则
缺点：
- 状态类数量可能增多
- 结构相对复杂
八、总结
状态模式是处理对象状态切换和行为变化的经典方案，广泛应用于工作流、状态机、游戏开发等场景。掌握状态模式有助于编写灵活、可扩展的代码结构。
建议：
- 当对象行为依赖于状态且状态切换复杂时，优先考虑状态模式
- 状态模式与策略模式、命令模式等常结合使用
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