7 行为型模式之 - 状态模式

状态模式的介绍：（重点就在这句）状态模式中的行为是由状态来决定的，不同的状态下有不同的行为。

状态模式和策略模式的结构几乎是一样的，但是他们的目的，本质却完全不一样。

状态模式的行为是平行的，不可替换的

策略模式的行为是独立的，可以相互替换的

用一句话来表述，状态模式把对象的行为封装在不同的状态类中，每一个状态对象（状态类的实例）都有一个共同的抽象状态基类。

状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变时，其行为也随之改变

状态模式的定义：当一个对象的内部状态发生改变时允许其改变行为

状态模式使用场景：（下面两个场景很重要）

（1）一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时根据状态来改变其行为

（2）代码中把包含大量与对象状态有关的条件语句，例如，一个操作中含有庞大的多分支语句 if else 或者 switch case ，且这些分支依赖于该对象的状态

状态模式是将每一个条件分支放入一个独立的类中，这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象，这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化，

这样通过多态来去除过多的，重复的if else 等分支语句

下面就以电视遥控器为例来演示一下状态模式的实现。我们首先将电视的状态简单分为开机状态和关机状态，在开机状态下，可以通过遥控器进行频道切换，调整音量等操作，但是，此时重复按开机键是无效的，而在关机状态下，频道切换，音量操作是无效的操作，只有按开机按钮时会生效，也就是说电视的内部状态决定了遥控器的行为。

结合上面的状态模式的定义：开机和关机就是所说的状态。频道切换和调整音量操作就是行为。状态能影响行为，和使用的场景（1）是可以对得上了。

状态改变，其行为也会改变，例如电视开机状态下，是可以把音量调大或者调小的，如果此时电视机状态变为关机了，音量就不可以调了。是不是状态改变了就可以影响到了行为了，这和上面的状态模式的介绍也可以对得上了。

是的，状态模式就是这样一个模式，行为受状态的影响。和策略模式有点像，但是要记得，是有本质区别的。

以上面的例子，看一下第一版的实现。

1 /**
2  *
3  * 电视遥控器，含有开机，关机，下一频道，上一频道，调高音量，调低音量
4  */
5 public class TvController {
6     //开机状态
7     private final static int POWER_ON   = 1;
8     //关机状态
9     private final static int POWER_OFF  = 2;
10     private int mState = POWER_OFF;
11
12     //开机
13     public void powerOn(){
14         mState = POWER_ON;
15         if(mState == POWER_OFF){
16             System.out.println("开机啦");
17         }
18     }
19
20
21     //关机
22     public void powerOff(){
23         mState = POWER_OFF;
24         if(mState == POWER_ON){
25             System.out.println("关机啦");
26         }
27     }
28
29     //下一频道
30     public void nextChannel(){
31         if(mState == POWER_ON){
32             System.out.println("下一频道");
33         }else {
34             System.out.println("两个红灯提示没有开机");
35         }
36     }
37
38     //上一频道
39     public void preChannel(){
40         if(mState == POWER_ON){
41             System.out.println("上一频道");
42         }else {
43             System.out.println("两个红灯提示没有开机");
44         }
45     }
46
47     //调高音量
48     public void turnUp(){
49         if(mState == POWER_ON){
50             System.out.println("调高音量");
51         }else {
52             System.out.println("两个红灯提示没有开机");
53         }
54     }
55
56     //调低音量
57     public void turnDown(){
58         if(mState == POWER_ON){
59             System.out.println("调低音量");
60         }else {
61             System.out.println("两个红灯提示没有开机");
62         }
63     }
64
65
66 }

可以看到，在TvController类中，通过mState字段存储了电视的状态，并且在各个操作中根据状态来判断是否应该执行。这就导致了在每个功能中都需要使用if else，代码重复，相对较为混乱，这是在只有两个状态和几个简单的功能函数的情况下，如果状态变成5个，10个呢？每个函数都要有if else 判断，而这些代码都充斥在一个类中，这些重复的代码无法被提取出来，这使得这个类变得越来越难以维护。

　　状态模式就是为这类问题而出现的，我们将这些状态用状态对象来代替，将这些行为封装在状态类中，使得在不同的状态下有不同的实现，这样就将这些if else 从

TvController类中去掉，整个结构也简单变得清楚起来，我们看看实现的代码：

1 /**
2  * 电视状态接口，定义了电视操作的函数
3  */
4 public interface TvState {
5     void nextChannel();     //下一个频道
6     void preChannel();      //上一个频道
7     void turnUp();          //调高音量
8     void turnDown();        //调低音量
9 }

开机状态

1 /**
2  * 开机状态
3  */
4 public class PowerOnState implements TvState{
5     @Override
6     public void nextChannel() {
7         System.out.println("下一个频道");
8     }
9
10     @Override
11     public void preChannel() {
12         System.out.println("上一个频道");
13     }
14
15     @Override
16     public void turnUp() {
17         System.out.println("调高音量");
18     }
19
20     @Override
21     public void turnDown() {
22         System.out.println("调低音量");
23     }
24 }

关机状态

1 /**
2  * 关机状态
3  */
4 public class PowerOffState implements TvState{
5     @Override
6     public void nextChannel() {
7
8     }
9
10     @Override
11     public void preChannel() {
12
13     }
14
15     @Override
16     public void turnUp() {
17
18     }
19
20     @Override
21     public void turnDown() {
22
23     }
24 }

电源操作接口

1 /**
2  * 电源操作接口
3  */
4 public interface PowerControl {
5     void powerOn();
6     void powerOff();
7 }

电视遥控器

1 /**
2  * 遥控器
3  */
4 public class TvControl implements PowerControl{
5     TvState mState;
6
7     public void setState(TvState state){
8         mState = state;
9     }
10
11     //改变为开机状态
12     @Override
13     public void powerOn() {
14         //改变为开机状态，把状态设置为开机状态
15         setState(new PowerOnState());
16         System.out.println("开机啦");
17     }
18
19     //改变为关机状态
20     @Override
21     public void powerOff() {
22         //改变为关机状态，把状态设置为开机状态
23         setState(new PowerOffState());
24         System.out.println("关机啦");
25     }
26
27     public void nextChannel(){
28         mState.nextChannel();
29     }
30
31     public void preChannel(){
32         mState.preChannel();
33     }
34
35     public void turnUp(){
36         mState.turnUp();
37     }
38
39     public void turnDown(){
40         mState.turnDown();
41     }
42
43 }

下面是客户端测试类

1 /**
2  * 客户端测试类
3  */
4 public class StateTest {
5
6     public static void main(String[] args){
7         test();
8     }
9
10
11     public static void test(){
12         //电视
13         TvControl tvControl = new TvControl();
14         //改变状态，看看是否影响行为
15         tvControl.powerOn();
16         //下一个频道
17         tvControl.nextChannel();
18         //调大音量
19         tvControl.turnUp();
20         //设置关机状态
21         tvControl.powerOff();
22         //调高音量，此时不会生效
23         tvControl.turnUp();
24     }
25 }

运行结果如下：

开机啦
下一个频道
调高音量
关机啦

果然，状态改变时，行为也跟着改变了。