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关于java:设计模式学习23Java实现状态模式

jiezi

写在后面

  • 记录学习设计模式的笔记
  • 进步对设计模式的灵活运用

学习地址

https://www.bilibili.com/vide…

https://www.bilibili.com/vide…

参考文章

http://c.biancheng.net/view/1…

我的项目源码
https://gitee.com/zhuang-kang/DesignPattern

25，状态模式

25.1 状态模式的定义和特点

状态（State）模式的定义： 对有状态的对象，把简单的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中，容许状态对象在其外部状态产生扭转时扭转其行为。

状态模式是一种对象行为型模式，其次要长处如下。

  1. 构造清晰，状态模式将与特定状态相干的行为部分化到一个状态中，并且将不同状态的行为宰割开来，满足“繁多职责准则”。
  2. 将状态转换显示化，缩小对象间的相互依赖。将不同的状态引入独立的对象中会使得状态转换变得更加明确，且缩小对象间的相互依赖。
  3. 状态类职责明确，有利于程序的扩大。通过定义新的子类很容易地减少新的状态和转换。

状态模式的次要毛病如下。

  1. 状态模式的应用必然会减少零碎的类与对象的个数。
  2. 状态模式的构造与实现都较为简单，如果使用不当会导致程序结构和代码的凌乱。
  3. 状态模式对开闭准则的反对并不太好，对于能够切换状态的状态模式，减少新的状态类须要批改那些负责状态转换的源码，否则无奈切换到新增状态，而且批改某个状态类的行为也须要批改对应类的源码。

25.2 状态模式的构造与实现

【例】通过按钮来管制一个电梯的状态，一个电梯有开门状态，关门状态，进行状态，运行状态。每一种状态扭转，都有可能要依据其余状态来更新解决。例如，如果电梯门当初处于运行时状态，就不能进行开门操作，而如果电梯门是进行状态，就能够执行开门操作 

public interface ILift {
    // 电梯的 4 个状态
    // 开门状态
    public final static int OPENING_STATE = 1;
    // 关门状态
    public final static int CLOSING_STATE = 2;
    // 运行状态
    public final static int RUNNING_STATE = 3;
    // 进行状态
    public final static int STOPPING_STATE = 4;

    // 设置电梯的状态
    public void setState(int state);

    // 电梯的动作
    public void open();
    public void close();
    public void run();
    public void stop();}

public class Lift implements ILift {
    private int state;

    @Override
    public void setState(int state) {this.state = state;}

    // 执行关门动作
    @Override
    public void close() {switch (this.state) {
            case OPENING_STATE:
                System.out.println("电梯关门了。。。");// 只有开门状态能够敞开电梯门，能够对应电梯状态表来看
                this.setState(CLOSING_STATE);// 关门之后电梯就是敞开状态了
                break;
            case CLOSING_STATE:
                //do nothing // 曾经是关门状态，不能关门
                break;
            case RUNNING_STATE:
                //do nothing // 运行时电梯门是关着的，不能关门
                break;
            case STOPPING_STATE:
                //do nothing // 进行时电梯也是关着的，不能关门
                break;
        }
    }

    // 执行开门动作
    @Override
    public void open() {switch (this.state) {
            case OPENING_STATE:// 门曾经开了，不能再开门了
                //do nothing
                break;
            case CLOSING_STATE:// 关门状态，门关上:
                System.out.println("电梯门关上了。。。");
                this.setState(OPENING_STATE);
                break;
            case RUNNING_STATE:
                //do nothing 运行时电梯不能开门
                break;
            case STOPPING_STATE:
                System.out.println("电梯门开了。。。");// 电梯停了，能够开门了
                this.setState(OPENING_STATE);
                break;
        }
    }

    // 执行运行动作
    @Override
    public void run() {switch (this.state) {
            case OPENING_STATE:// 电梯不能开着门就走
                //do nothing
                break;
            case CLOSING_STATE:// 门关了，能够运行了
                System.out.println("电梯开始运行了。。。");
                this.setState(RUNNING_STATE);// 当初是运行状态
                break;
            case RUNNING_STATE:
                //do nothing 曾经是运行状态了
                break;
            case STOPPING_STATE:
                System.out.println("电梯开始运行了。。。");
                this.setState(RUNNING_STATE);
                break;
        }
    }

    // 执行进行动作
    @Override
    public void stop() {switch (this.state) {case OPENING_STATE: // 开门的电梯曾经是是进行的了 ( 失常状况下)
                //do nothing
                break;
            case CLOSING_STATE:// 关门时才能够进行
                System.out.println("电梯进行了。。。");
                this.setState(STOPPING_STATE);
                break;
            case RUNNING_STATE:// 运行时当然能够进行了
                System.out.println("电梯进行了。。。");
                this.setState(STOPPING_STATE);
                break;
            case STOPPING_STATE:
                //do nothing
                break;
        }
    }
}

public class Client {public static void main(String[] args) {Lift lift = new Lift();
        lift.setState(ILift.STOPPING_STATE);// 电梯是进行的
        lift.open();// 开门
        lift.close();// 关门
        lift.run();// 运行
        lift.stop();// 进行}
}

问题剖析

  • 应用了大量的 switch…case 这样的判断（if…else 也是一样 )，使程序的可浏览性变差。
  • 扩展性很差。如果新加了断电的状态，咱们须要批改下面判断逻辑

25.2.1 状态模式的构造

  • 环境（Context）角色：也称为上下文，它定义了客户程序须要的接口，保护一个以后状态，并将与状态相干的操作委托给以后状态对象来解决。
  • 形象状态（State）角色：定义一个接口，用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。
  • 具体状态（Concrete State）角色：实现形象状态所对应的行为。

25.2.2 代码实现

关系类图

LiftState

package com.zhuang.state.after;

/**
 * @Classname LiftState
 * @Description 形象状态类
 * @Date 2021/3/31 10:50
 * @Created by dell
 */

public abstract class LiftState {
    // 定义一个环境角色，也就是封装状态的变动引起的性能变动
    protected Context context;

    public void setContext(Context context) {this.context = context;}

    // 电梯开门动作
    public abstract void open();

    // 电梯关门动作
    public abstract void close();

    // 电梯运行动作
    public abstract void run();

    // 电梯进行动作
    public abstract void stop();}

Context

package com.zhuang.state.after;

/**
 * @Classname Context
 * @Description 定义所有电梯门状态
 * @Date 2021/3/31 10:53
 * @Created by dell
 */

public class Context {
    // 定义出所有的电梯状态
    // 开门状态，这时候电梯只能敞开
    public final static OpeningState OPENNING_STATE = new OpeningState();
    // 敞开状态，这时候电梯能够运行、进行和开门
    public final static ClosingState CLOSEING_STATE = new ClosingState();
    // 运行状态，这时候电梯只能进行
    public final static RunningState RUNNING_STATE = new RunningState();
    // 进行状态，这时候电梯能够开门、运行
    public final static StoppingState STOPPING_STATE = new StoppingState();


    // 定义一个以后电梯状态
    private LiftState liftState;

    public LiftState getLiftState() {return this.liftState;}

    public void setLiftState(LiftState liftState) {
        // 以后环境扭转
        this.liftState = liftState;
        // 把以后的环境告诉到各个实现类中
        this.liftState.setContext(this);
    }

    public void open() {this.liftState.open();
    }

    public void close() {this.liftState.close();
    }

    public void run() {this.liftState.run();
    }

    public void stop() {this.liftState.stop();
    }
}

OpeningState

package com.zhuang.state.after;

/**
 * @Classname OpeningState
 * @Description 开启状态
 * @Date 2021/3/31 10:51
 * @Created by dell
 */

public class OpeningState extends LiftState {


    // 开启当然能够敞开了，我就想测试一下电梯门开关性能
    @Override
    public void open() {System.out.println("电梯门开启...");
    }

    @Override
    public void close() {
        // 状态批改
        super.context.setLiftState(Context.CLOSEING_STATE);
        // 动作委托为 CloseState 来执行，也就是委托给了 ClosingState 子类执行这个动作
        super.context.getLiftState().close();

    }

    // 电梯门不能开着就跑，这里什么也不做
    @Override
    public void run() {//do nothing}

    // 开门状态曾经是进行的了
    @Override
    public void stop() {//do nothing}
}

ClosingState

package com.zhuang.state.after;

/**
 * @Classname ClosingState
 * @Description 敞开状态
 * @Date 2021/3/31 10:52
 * @Created by dell
 */

public class ClosingState extends LiftState {
    @Override
    // 电梯门敞开，这是敞开状态要实现的动作
    public void close() {System.out.println("电梯门敞开...");
    }

    // 电梯门关了再关上，逗你玩呢，那这个容许呀
    @Override
    public void open() {super.context.setLiftState(Context.OPENNING_STATE);
        super.context.open();}


    // 电梯门关了就跑，这是再失常不过了
    @Override
    public void run() {super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
        super.context.run();}

    // 电梯门关着，我就不按楼层
    @Override
    public void stop() {super.context.setLiftState(Context.STOPPING_STATE);
        super.context.stop();}
}

RunningState

package com.zhuang.state.after;

/**
 * @Classname RunningState
 * @Description 运行状态
 * @Date 2021/3/31 10:52
 * @Created by dell
 */

public class RunningState extends LiftState {

    @Override
    public void open() {// 什么也不做}

    @Override
    public void close() {// 什么也不做}

    @Override
    public void run() {System.out.println("电梯正在运行...");
    }

    @Override
    public void stop() {
        // 进行
        super.context.setLiftState(Context.OPENNING_STATE);
        super.context.stop();}
}

StoppingState

package com.zhuang.state.after;

/**
 * @Classname StoppingState
 * @Description 进行状态
 * @Date 2021/3/31 10:51
 * @Created by dell
 */

public class StoppingState extends LiftState {

    @Override
    public void open() {
        // 状态批改
        super.context.setLiftState(Context.OPENNING_STATE);
        // 动作委托给 CloseState 来执行 也就是委托给了 ClosingState 子类执行动作
        super.context.getLiftState().open();
    }

    @Override
    public void close() {
        // 状态批改
        super.context.setLiftState(Context.CLOSEING_STATE);
        // 动作委托给 CloseState 来执行 也就是委托给了 ClosingState 子类执行动作
        super.context.getLiftState().close();
    }

    @Override
    public void run() {
        // 状态批改
        super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
        // 动作委托给 CloseState 来执行 也就是委托给了 ClosingState 子类执行动作
        super.context.getLiftState().run();
    }

    @Override
    public void stop() {System.out.println("电梯进行了...");
    }
}

Client

package com.zhuang.state.after;

/**
 * @Classname Client
 * @Description 状态模式 测试类
 * @Date 2021/3/31 10:53
 * @Created by dell
 */

public class Client {public static void main(String[] args) {
        // 开门状态
        System.out.println("开门状态 -->");
        Context context1 = new Context();
        context1.setLiftState(new OpeningState());
        context1.open();
        context1.close();
        context1.run();
        context1.stop();

        System.out.println("=========================");
        // 关门状态
        System.out.println("关门状态 -->");
        Context context2 = new Context();
        context2.setLiftState(new ClosingState());
        context2.open();
        context2.close();
        context2.run();
        context2.stop();

        System.out.println("=========================");
        // 运行状态
        System.out.println("运行状态 -->");
        Context context3 = new Context();
        context3.setLiftState(new RunningState());
        context3.open();
        context3.close();
        context3.run();
        context3.stop();

        System.out.println("=========================");
        // 进行状态
        System.out.println("进行状态 -->");
        Context context4 = new Context();
        context4.setLiftState(new StoppingState());
        context4.open();
        context4.close();
        context4.run();
        context4.stop();}
}

25.3 状态模式利用场景

  • 当一个对象的行为取决于它的状态，并且它必须在运行时依据状态扭转它的行为时，就能够思考应用状态模式。
  • 一个操作中含有宏大的分支构造，并且这些分支决定于对象的状态时。

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