关于java:我所知道设计模式之状态模式

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前言介绍

接下里介绍的是 Java 的设计模式之一： 状态模式

咱们还是以一个问题进行开展，引入状态模式

咱们当初有一个抽奖 APP 须要编写

请编写程序实现 APP 抽奖流动 具体要求如下:

流动有四个状态: 能够抽奖、不能抽奖、发放奖品和奖品领完

每加入一次这个流动要扣除用户 50 积分，中奖概率是 10%

奖品数量固定，数量抽完就不能抽奖

请问你怎么制作这个程序？

咱们举荐你应用状态模式

一、什么是状态模式

状态模式（State Pattern）：它次要用来解决对象在多种状态转换时，须要对外输入不同的行为的问题。

状态和行为是一一对应的，状态之间能够互相转换

当一个对象的外在状态扭转时，容许扭转其行为，这个对象看起来像是扭转了其类

状态模式原理类图

状态模式下的角色及职责

Context：类为环境角色用于保护 State 实例, 这个实例定义以后状态

State：是形象状态角色, 定义一个接口封装与 Context 的一个特点接口相干行为

ConcreteState：具体的状态角色，每个子类实现一个与 Context 的一个状态相干行为

二、应用状态模式解决问题

接下来咱们依据思路，创立不同状态的抽象类 

/**
 * 状态抽象类
 *@author Administrator
 *
 */
abstract class State {

    // 扣除积分 - 50
    public abstract void deductMoney();

    // 是否抽中奖品
    public abstract boolean raffle();

    // 发放奖品
    public abstract void dispensePrize();}

接下里依据思路创立不同状态具体子类（可抽、不可抽、发放、发完）

/**
 * 能够抽奖的状态
 *
 * @author Administrator
 */
class CanRaffleState extends State {

    // 曾经扣除了积分，不能再扣
    @Override
    public void deductMoney() {System.out.println("曾经扣取过了积分");
    }

    // 能够抽奖, 抽完奖后，依据理论状况，改成新的状态
    @Override
    public boolean raffle() {System.out.println("正在抽奖，请稍等！");
    }

    // 不能发放奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {System.out.println("没中奖，不能发放奖品");
    }
}
/**
 * 不能抽奖状态
 *
 * @author Administrator
 */
class NoRaffleState extends State {

    // 以后状态能够扣积分 , 扣除后，将状态设置成能够抽奖状态
    @Override
    public void deductMoney() {System.out.println("扣除 50 积分胜利，您能够抽奖了");
    }

    // 以后状态不能抽奖
    @Override
    public boolean raffle() {System.out.println("扣了积分能力抽奖喔！");
        return false;
    }

    // 以后状态不能发奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {System.out.println("不能发放奖品");
    }
}
/**
 * 发放奖品的状态
 *
 * @author Administrator
 */
class DispenseState extends State {

    @Override
    public void deductMoney() {System.out.println("不能扣除积分");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {System.out.println("不能抽奖");
        return false;
    }

    // 发放奖品 @Override
    public void dispensePrize() {System.out.println("正在发送奖品中.....");
    }
}
/**
 * 奖品发放结束状态
 * 阐明，当咱们 activity 扭转成 DispenseOutState，抽奖流动完结
 *
 * @author Administrator
 */
class DispenseOutState extends State {

    @Override
    public void deductMoney() {System.out.println("奖品发送完了，请下次再加入");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {System.out.println("奖品发送完了，请下次再加入");
        return false;
    }

    @Override
    public void dispensePrize() {System.out.println("奖品发送完了，请下次再加入");
    }
}

接下来咱们依据思路，创立一个流动类治理不同的状态，同时初始化奖品数量、与初始化为不可抽奖的状态 

/**
 * 抽奖流动
 *
 * @author Administrator
 */
class RaffleActivity {

    // state 示意流动以后的状态，是变动
    State state = null;
    
    // 奖品数量
    int count = 0;

    // 结构器
    //1. 初始化以后的状态为 noRafflleState（即不能抽奖的状态）//2. 初始化奖品的数量
    public RaffleActivity(int count) {this.count = count;}

    // 扣分, 调用以后状态的 deductMoney
    public void debuctMoney() {state.deductMoney();
    }

    // 抽奖
    public void raffle() {
        // 如果以后的状态是抽奖胜利
        if (state.raffle()) {
            // 支付奖品
            state.dispensePrize();}
    }
    public State getState() {return state;}

    public void setState(State state) {this.state = state;}

    // 这里请大家留神，每支付一次奖品，count-- 
    public int getCount() {
        int curCount = count;
        count--;
        return curCount;
    }

    public void setCount(int count) {this.count = count;}
}

接下里咱们使不同的状态类与流动类进行关联（可抽、不可抽、发放、发完）

/**
 * 能够抽奖的状态
 *
 * @author Administrator
 */
class CanRaffleState extends State {

    RaffleActivity activity;

    public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}

    // 曾经扣除了积分，不能再扣
    @Override
    public void deductMoney() {System.out.println("曾经扣取过了积分");
    }

    // 能够抽奖, 抽完奖后，依据理论状况，改成新的状态
    @Override
    public boolean raffle() {System.out.println("正在抽奖，请稍等！");
        Random r = new Random();
        int num = r.nextInt(10);
        // 10% 中奖机会
        if (num == 0) {
            // 改 变 活 动 状 态 为 发 放 奖 品 context
            activity.setState(activity.getDispenseState());
            return true;
        } else{System.out.println("很遗憾没有抽中奖品！");
            // 扭转状态为不能抽奖
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
            return false;
        }
    }

    // 不能发放奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {System.out.println("没中奖，不能发放奖品");
    }
}
/**
 * 不能抽奖状态
 *
 * @author Administrator
 */
class NoRaffleState extends State {

    // 初始化时传入流动援用，扣除积分后扭转其状态
    RaffleActivity activity;

    public NoRaffleState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}

    // 以后状态能够扣积分 , 扣除后，将状态设置成能够抽奖状态
    @Override
    public void deductMoney() {System.out.println("扣除 50 积分胜利，您能够抽奖了");
        activity.setState(activity.getCanRaffleState());
    }


    // 以后状态不能抽奖
    @Override
    public boolean raffle() {System.out.println("扣了积分能力抽奖喔！");
        return false;
    }

    // 以后状态不能发奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {System.out.println("不能发放奖品");
    }
}
/**
 * 发放奖品的状态
 *
 * @author Administrator
 */
class DispenseState extends State {

    // 初始化时传入流动援用，发放奖品后扭转其状态
    RaffleActivity activity;

    public DispenseState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}

    @Override
    public void deductMoney() {System.out.println("不能扣除积分");
    }


    @Override
    public boolean raffle() {System.out.println("不能抽奖");
        return false;
    }

    // 发放奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {if (activity.getCount() > 0) {System.out.println("祝贺中奖了");
            // 扭转状态为不能抽奖
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
        } else {System.out.println("很遗憾，奖品发送完了");
            // 扭转状态为奖品发送结束, 前面咱们就不能够抽奖
            activity.setState(activity.getDispensOutState());
            System.out.println("抽奖流动完结");
            System.exit(0);
        }
    }
}
/**
 * 奖品发放结束状态
 * 阐明，当咱们 activity 扭转成 DispenseOutState，抽奖流动完结
 *
 * @author Administrator
 */
class DispenseOutState extends State {

    // 初始化时传入流动援用
    RaffleActivity activity;

    public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}
    // 省略其余关键性代码.....
}

而流动订单则引入四种不同的状态，并且实现初始化 

/**
 * 抽奖流动 //
 *
 * @author Administrator
 */
class RaffleActivity {

    // 省略其余关键性代码.....
    
    // 四个属性，示意四种状态
    State noRafflleState = new NoRaffleState(this);
    State canRaffleState = new CanRaffleState(this);
    State dispenseState = new DispenseState(this);
    State dispensOutState = new DispenseOutState(this);

    // 结构器
    //1. 初始化以后的状态为 noRafflleState（即不能抽奖的状态）//2. 初始化奖品的数量
    public RaffleActivity(int count) {this.state = getNoRafflleState();
        this.count = count;
    }

    public State getNoRafflleState() {return noRafflleState;}

    public void setNoRafflleState(State noRafflleState) {this.noRafflleState = noRafflleState;}

    public State getCanRaffleState() {return canRaffleState;}

    public void setCanRaffleState(State canRaffleState) {this.canRaffleState = canRaffleState;}

    public State getDispenseState() {return dispenseState;}

    public void setDispenseState(State dispenseState) {this.dispenseState = dispenseState;}

    public State getDispensOutState() {return dispensOutState;}

    public void setDispensOutState(State dispensOutState) {this.dispensOutState = dispensOutState;}
}

接下来咱们应用 demo，领会一下这种设计模式下的抽奖流动 

public static void main(String[] args) {

    // 创建活动对象，奖品有 1 个奖品
    RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);

    // 咱们间断抽 300 次奖
    for (int i = 0; i < 3; i++) {System.out.println("-------- 第" + (i + 1) + "次抽奖 ----------");
        // 加入抽奖，第一步点击扣除积分
        activity.debuctMoney();

        // 第二步抽奖
        activity.raffle();}
}
运行后果如下：-------- 第 1 次抽奖 ----------
扣除 50 积分胜利，您能够抽奖了
正在抽奖，请稍等！很遗憾没有抽中奖品！-------- 第 2 次抽奖 ----------
扣除 50 积分胜利，您能够抽奖了
正在抽奖，请稍等！很遗憾没有抽中奖品！-------- 第 3 次抽奖 ----------
扣除 50 积分胜利，您能够抽奖了
正在抽奖，请稍等！很遗憾没有抽中奖品！

三、通过我的项目领会状态模式

当初有一个借贷平台，他的订单有审核 - 公布 - 抢单等等步骤，随着操作的不同，会扭转订单的状态, 我的项目中的这个模块实现就会应用到状态模式

咱们先看看借贷平台的订单流程是怎么样的呢？

有不同的审核状况

订单生成后，进行审核，通过后公布，2 小时后并没有人接单则间接完结

订单生成后，进行审核，审核不通过，则间接完结

订单生成后，进行审核，通过后公布，2 小时内有人接单则进入待付款状态

  • 待付款操作，进行付款，实现反馈，完结订单
  • 待付款操作，有人付款胜利，则其他人再接到这个订单，则失败

依据订单流程，咱们再设计一张横纵坐标示意关系

应用状态模式下的原理类图

接下来依据思路，咱们创立接口寄存不同的状态办法 

/**
 * 状态接口
 *@author Administrator
 *
 */
interface State {

    // 电审
    void checkEvent(Context context);

    // 电审核失败
    void checkFailEvent(Context context);

    // 定价公布
    void makePriceEvent(Context context);

    // 接 单
    void acceptOrderEvent(Context context);

    // 无人接单生效
    void notPeopleAcceptEvent(Context context);

    // 付 款
    void payOrderEvent(Context context);

    // 接单有人领取生效
    void orderFailureEvent(Context context);

    // 反 馈
    void feedBackEvent(Context context);

    String getCurrentState();}

接下里咱们依据思路创立抽象类，对接口实现默认空办法 

abstract class AbstractState implements State {protected static final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("操作流程不容许");

    // 抽象类，默认实现了 State 接口的所有办法
    // 该类的所有办法，其子类 (具体的状态类)，能够有抉择的进行重写
    @Override
    public void checkEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}

    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}

    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}

    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}

    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}

    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}

    @Override
    public void orderFailureEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}
}

接下来咱们依据思路，让各种状态的实现类实现各自不同的状态 

// 已完结状态
class FeedBackState extends AbstractState {

    @Override
    public String getCurrentState() {return StateEnum.FEED_BACKED.getValue();
    }
}
// 订单生成状态
class GenerateState extends AbstractState {

    @Override
    public void checkEvent(Context context) {context.setState(new ReviewState());
    }
    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());
    }
    @Override
    public String getCurrentState() {return StateEnum.GENERATE.getValue();
    }
}
// 待付款状态
class NotPayState extends AbstractState {

    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {context.setState(new PaidState());
    }
    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());
    }
    @Override
    public String getCurrentState() {return StateEnum.NOT_PAY.getValue();
    }
}
// 领取状态
class PaidState extends AbstractState {

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());
    }
    @Override
    public String getCurrentState() {return StateEnum.PAID.getValue();
    }
}
// 公布状态
class PublishState extends AbstractState {

    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {
        // 把以后状态设置为    NotPayState。。。// 至于应该变成哪个状态，有流程图来决定
        context.setState(new NotPayState());
    }
    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());
    }
    @Override
    public String getCurrentState() {return StateEnum.PUBLISHED.getValue();
    }
}
// 已审核状态
class ReviewState extends AbstractState {

    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {context.setState(new PublishState());
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {return StateEnum.REVIEWED.getValue();
    }
}

接下来依据思路，创立环境上下文治理所有状态 

// 环境上下文
class Context extends AbstractState {

    // 以后的状态 state, 依据咱们的业务流程解决，不停的变动
    private State state;

    @Override
    public void checkEvent(Context context) {state.checkEvent(this);
        getCurrentState();}
    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {state.checkFailEvent(this);
        getCurrentState();}
    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {state.makePriceEvent(this);
        getCurrentState();}

    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {state.acceptOrderEvent(this);
        getCurrentState();}

    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {state.notPeopleAcceptEvent(this);
        getCurrentState();}

    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {state.payOrderEvent(this);
        getCurrentState();}

    @Override
    public void orderFailureEvent(Context context) {state.orderFailureEvent(this);
        getCurrentState();}

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {state.feedBackEvent(this);
        getCurrentState();}

    public State getState() {return state;}
    public void setState(State state) {this.state = state;}

    @Override
    public String getCurrentState() {System.out.println("以后状态 :" + state.getCurrentState());
        return state.getCurrentState();}
}

同时咱们应用枚举的形式连贯状态类 

/**
 * 状态枚举类
 *@author Administrator
 *
 */
enum StateEnum {

    // 订单生成
    GENERATE(1, "GENERATE"),

    // 已审核
    REVIEWED(2, "REVIEWED"),

    // 已公布
    PUBLISHED(3, "PUBLISHED"),

    // 待付款
    NOT_PAY(4, "NOT_PAY"),

    // 已付款
    PAID(5, "PAID"),

    // 已完结
    FEED_BACKED(6, "FEED_BACKED");
    private int key;
    private String value;

    StateEnum(int key, String value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }

    public int getKey() {return key;}
    public String getValue() {return value;}
}

接下来咱们应用 demo，领会状态模式下的借贷平台的状态机制 

public static void main(String[] args) {
     // 创立 context 对象
     Context context = new Context();

     // 将以后状态设置为 PublishState
     context.setState(new PublishState());

     // 将 publish 状态改为 --> not pay 状态
     context.acceptOrderEvent(context);
     // 将 not pay 状态改为 --> paid 状态
     context.payOrderEvent(context);
}
运行后果如下：以后状态 : NOT_PAY
以后状态 : PAID

四、状态模式的注意事项和细节

代码有很强的可读性。状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中

不便保护。将容易产生问题的 if-else 语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用办法时都要判断以后是什么状态，岂但会产出很多 if-else 语句，而且容易出错

合乎“开闭准则”。容易增删状态

然而会产生很多类，每个状态都要一个对应的类，当状态过多时会产生很多类，加大保护难度

利用场景： 当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会互相转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候，能够思考应用状态模式

参考资料

尚硅谷：设计模式（韩顺平老师）：备忘录模式

Refactoring.Guru：《深刻设计模式》

正文完
java
发表至： java
2021-02-03
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