java设计模式：状态模式

1.状态模式

状态模式（state），又称状态对象模式，是对象的行为模式。

状态模式允许对象在其内部状态改变的时候改变其行为。这个对象看上去就像是改变了它的类一样。

2.状态模式的结构

状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。示意图如下：



状态模式参与角色：

抽象状态（State）角色：定义接口，用来封装环境（Context）对象一个特定状态所对应的行为。
具体状态（ConcreteState）:具体状态类有多个，分别实现了环境的一个状态对应的行文。
环境角色（Context）：定义客户端感兴趣的接口（request），并且保留一个具体状态类的实例。这个实例给出环境对象的现有状态。

可以看出：客户端通过request请求Context环境类，而环境类通过state实例的处理，改变Context的呈现状态。

3.状态模式的效果

状态模式为系统的每一个状态都创立一个具体状态类。当系统的状态变化时，系统改变对应的状态类。而且一个特定状态的所有行为都被封装到一个特定的对象中，使得行为的定义局域化。如果有新的状态添加，不需要修改客户端和context，只需要添加一个新的状态类。
不必采用过程性的处理方式，使用很长的条件转移语句。
使系统状态变化变得很明显，不用使用一些变量来标识。
可以在系统的不同部分使用相同的一些状态类的对象。
状态模式的缺点是会造成大量的晓得状态类；优点是使程序避免大量的条件转移语句，更易维护。

4.一个实现：电梯系统

一个电梯，基本会有：开、关、正在升降和停止4个状态，每个状态下行为不一样，很适合使用状态模式。使用状态模式后的类图如下：



LiftState（抽象状态）

package com.patterns.state;

/**
* 抽象状态
* @author Administrator
*
*/
public abstract class LiftState {

protected Context context;

public abstract void open();

public abstract void close();

public abstract void run();

public abstract void stop();

}

具体状态类：

ClosingState

package com.patterns.state;

/**
* 关闭状态的具体状态类,可以执行开,关和停止请求
* @author Administrator
*
*/
public class ClosingState extends LiftState {

@Override
public void open() {
//状态改变
this.context.setLiftState(Context.openningState);
//执行动作
this.context.open();
}

@Override
public void close() {
System.out.println("lift is closing");
}

@Override
public void run() {
this.context.setLiftState(Context.runningState);
this.context.run();
}

@Override
public void stop() {
this.context.setLiftState(Context.stoppingState);
this.context.stop();
}
}

OpenningState

package com.patterns.state;

/**
* 正在开门状态,只能执行开门请求
* @author Administrator
*
*/
public class OpenningState extends LiftState {

@Override
public void open() {
System.out.println("lift is openning .");
}

@Override
public void close() {
//状态改变
this.context.setLiftState(Context.ClosingState);
this.context.close();
}

@Override
public void run() {

}

@Override
public void stop() {

}
}

RunningState

package com.patterns.state;

/**
* 正在运行状态,只会执行停止动作
* @author Administrator
*
*/
public class RunningState extends LiftState {

@Override
public void open() {

}

@Override
public void close() {

}

@Override
public void run() {

System.out.println("lift is running.");
}

@Override
public void stop() {
this.context.setLiftState(Context.stoppingState);
this.context.stop();
}
}

StoppingState

package com.patterns.state;

/**
* 停止状态,可以执行开门和运行请求
* @author Administrator
*
*/
public class StoppingState extends LiftState {

@Override
public void open() {
this.context.setLiftState(Context.openningState);
this.context.open();

}

@Override
public void close() {

}

@Override
public void run() {
this.context.setLiftState(Context.runningState);
this.context.run();
}

@Override
public void stop() {
System.out.println("lift is stopping");
}
}

Context（环境类）

package com.patterns.state;

/**
* 环境类
* @author Administrator
*
*/
public class Context {
/**
* 定义一些共享的状态类，可重复使用
*/
public static LiftState openningState = new OpenningState();
public static LiftState ClosingState = new ClosingState();
public static LiftState runningState = new RunningState();
public static LiftState stoppingState = new StoppingState();

protected LiftState state;

public LiftState getLiftState() {
return state;
}

//设置状态
public void setLiftState(LiftState state) {
this.state = state;
//把环境告诉状态
state.context = this;
}

//下面的函数,是把客户端的请求委托给状态类来执行

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

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

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

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

}

Client（测试类）

package com.patterns.state;

public class Client {

/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {

//创建环境
Context context = new Context();
//初始化一个状态
context.setLiftState(Context.stoppingState);

//请求测试
context.open();
context.close();
context.run();
context.stop();

}

}

输出：
lift is openning .

lift is closing

lift is running.

lift is stopping

5.状态模式和策略模式的区别

策略模式和状态模式的结构相同，所以很容易混淆。它们主要区别在于：

策略模式中一旦环境类选择了一个具体策略类，在整个环境类的生命周期中策略类是不会改变的。而状态模式的环境类中的状态有一个明显的状态转移。
策略模式的环境类自己选择具体策略类，而状态模式的环境类是被外在原因放进一个状态中。
策略模式的环境类并不明显告诉客户端自己所选的策略，而状态模式的状态是显示告诉客户端的。