Android设计模式之状态模式

前言

状态模式和策略模式结构几乎完全一样，但是他们的本质却完全不同。状态模式中的行为是平行的，不可替换的；策略模式的行为是完全独立，可以相互替换。

状态模式的理解

        1. 状态模式中的行为由其状态来决定，不同的状态下有不同的行为。

        2. 状态模式把对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都有一个共同的抽象状态基类。

        3. 状态的模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之发生改变。

状态模式的使用场景

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改变自身的行为。
代码中含有大量的与状态有关的条件语句（if-else或switch-case），且这些分支依赖于该对象状态的改变。

状态模式的UML类图

Context: 环境类，定义客户感兴趣的接口或方法。维护了一个State类型的子类的实例，这个实例对应了对象当前的状态。
State: 抽象状态类或状态接口。定义一个或者一组接口，表示状态对应的行为。
ConcreteStateA、ConcreteStateB: 具体状态类，实现State从而达到不同的状态对应不同的行为。

状态模式的简单示例

以手机飞行模式为例，当飞行模式关闭时，我们的手机可以正常打电话、发短信、上网，当我们打开飞行模式时，打电话、发短信、上网就会受到限制不可用，也就是飞行模式状态的改变决定了手机的行为。

普通实现：

public class PhoneController {
private static final int FLIGHT_MODE_ON = 1; //飞行模式开启
private static final int FLIGHT_MODE_OFF = 2; //飞行模式关闭
private int mState = FLIGHT_MODE_OFF; //默认飞行模式关闭
public void openFlightMode() {
if (mState == FLIGHT_MODE_OFF) {
mState = FLIGHT_MODE_ON;
System.out.println("飞行模式开启");
}
}
public void closeFlightMode() {
if (mState == FLIGHT_MODE_ON) {
mState = FLIGHT_MODE_OFF;
System.out.println("飞行模式关闭");
}
}
public void call() {
if (mState == FLIGHT_MODE_OFF) {
System.out.println("拨号正常");
} else {
System.out.println("拨号受限，请先关闭飞行模式");
}
}
public void sendMessage() {
if (mState == FLIGHT_MODE_OFF) {
System.out.println("短信发送正常");
} else {
System.out.println("短信发送受限，请先关闭飞行模式");
}
}
public void goInternet() {
if (mState == FLIGHT_MODE_OFF) {
System.out.println("上网正常");
} else {
System.out.println("上网受限，请先关闭飞行模式");
}
}
}

       在PhoneController类中用mSate存储了手机当前的飞行模式状态，并且在执行各个函数时根据状态得到不同的结果。这就导致了每个函数中都需要使用if-else,代码重复、相对较为混乱。以上实例还只有两个状态和少数功能，假如有很多个状态，很多个功能呢，每个函数都需要使用if-else进行判断，大量重复的代码充斥在一个类，就会导致这个类越来越难维护。

       状态模式就是为解决这类问题而设计的，我们可以将这些状态用对象来代替，将这些行为封装到对象中，使得在不同的状态对象中有不同的行为实现。这样就可以把if-else从PhoneController类中去掉，代码结构变得清晰易维护。

状态模式实现：

/**
* 手机状态接口，定义了手机操作的函数
*/
public interface PhoneState {

public void call();

public void sendMessage();

public void goInternet();
}

/** * 飞行模式关闭状态 */
public class FlightModeOffState implements PhoneState {
@Override
public void call() {
System.out.println("拨号正常");
}
@Override
public void sendMessage() {
System.out.println("短信发送正常");
}
@Override
public void goInternet() {
System.out.println("上网正常");
}
}

/** * 飞行模式开启状态 */
public class FlightModeOnState implements PhoneState {
@Override
public void call() {
System.out.println("拨号受限，请先关闭飞行模式");
}
@Override
public void sendMessage() {
System.out.println("短信发送受限，请先关闭飞行模式");
}
@Override
public void goInternet() {
System.out.println("上网受限，请先关闭飞行模式");
}
}

/**
* 飞行模式开关接口
*/
public interface FlightModeController {

public void openFlightMode();

public void closeFlightMode();
}

/** * 飞行模式控制器 */
public class PhoneController implements FlightModeController, PhoneState {
private PhoneState mPhoneState; //设置飞行模式状态
public void setPhoneState(PhoneState phoneState) {
mPhoneState = phoneState;
}
//开启飞行模式
@Override
public void openFlightMode() {
setPhoneState(new FlightModeOnState());
}
//关闭飞行模式
@Override
public void closeFlightMode() {
setPhoneState(new FlightModeOffState());
}
//打电话
@Override
public void call() {
mPhoneState.call();
}
//发短信
@Override
 public void sendMessage() {
mPhoneState.sendMessage();
}
//上网
@Override
 public void goInternet() {
mPhoneState.goInternet();
}
}

/** * 客户端调用 */
public class Client {
public static void main(String[] args) {
PhoneController phoneController = new PhoneController();

//关闭飞行模式
phoneController.closeFlightMode();
phoneController.call();
phoneController.sendMessage();
phoneController.goInternet();

//开启飞行模式
phoneController.openFlightMode();
phoneController.call();
phoneController.sendMessage();
phoneController.goInternet();
}
}

输出结果如下：

拨号正常
短信发送正常
上网正常

拨号受限，请先关闭飞行模式
短信发送受限，请先关闭飞行模式
上网受限，请先关闭飞行模式

       上述实现中，我们抽象出了一PhoneState接口，里面定义了多个功能操作，飞行模式开启状态（FlightModeOnState）和飞行模式关闭状态（FlightModeOffState）分别实现了PhoneState接口，当我们在PhoneController类中操作不同功能时，会转发给状态对象（FlightModeOnState、FlightModeOffState）进行具体操作，根据状态不同得到不同的行为。这样就通过多态的形式除去了重复、杂乱的if-else语句，这就是状态模式的精髓所在。

总结

状态模式的优点：

State模式将所有与一个特定的状态相关的行为都放入一个状态对象中，它提供了一个更好的方法来组织与特定状态相关的代码，是繁琐的状态判断转化成清晰的状态类族，在避免代码膨胀的同时也保证了可扩展性和可维护性。
状态模式的缺点：

状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。