Java二十三种设计模式-状态模式（20/23）

作者：酷酷是懒虫 | 2024-08-22 14:16:56

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本文深入探讨了状态模式，一种允许对象根据其内部状态变化而改变行为的软件设计模式。文章从定义、组成部分、实现方式、使用场景、优缺点分析、与其他模式的比较，到最佳实践和建议，全面介绍了状态模式的各个方面。通过Java语言的实现示例和实际应用案例，我们展示了状态模式如何提高代码的封装性和可扩展性，同时指出了其可能带来的系统复杂性增加和状态转换管理的挑战。最终，文章旨在帮助读者全面理解状态模式，并在适合的场景中做出明智的设计选择。

状态模式：管理状态转换的行为型设计模式

引言

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。这种模式通过将每个状态封装为一个单独的类来实现状态的转换。

基础知识，java设计模式总体来说设计模式分为三大类：

（1）创建型模式，共5种：工厂方法模式、抽象工厂模式、单例模式、建造者模式、原型模式。

（2）结构型模式，共7种：适配器模式、装饰器模式、代理模式、外观模式、桥接模式、组合模式、享元模式。

（3）行为型模式，共11种：策略模式、模板方法模式、观察者模式、迭代子模式、责任链模式、命令模式、备忘录模式、状态模式、访问者模式、中介者模式、解释器模式。

第一部分：状态模式概述

1.1 定义与用途

状态模式的基本定义

(源于Design Pattern)：当一个对象的内在状态改变时允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类。

状态模式主要解决的是当控制一个对象状态的条件表达式过于复杂时的情况。把状态的判断逻辑转移到表示不同状态的一系列类中，可以把复杂的判断逻辑简化。

状态模式是一种行为型设计模式，允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为。对象看起来似乎修改了其类。

解释为何需要状态模式

封装状态转换：状态模式将所有与特定状态相关的行为封装在单个状态对象中，易于管理和修改。
简化条件逻辑：避免使用大量的条件语句来处理状态转换逻辑，使代码更加清晰。
提高可扩展性：新增状态时，只需添加新的状态类而无需修改现有代码，遵循开闭原则。

1.2 状态模式的组成

上下文（Context）

定义：上下文持有一个状态对象的引用，定义了客户程序与状态对象交互的接口。
职责：维护当前状态，根据当前状态调用相应的行为。

状态接口（State）

定义：状态接口定义了一个或多个方法，用于封装与特定状态相关的行为。
职责：作为所有具体状态类的共同接口。

具体状态（Concrete State）

定义：具体状态类实现状态接口，并根据状态的具体行为来实现这些方法。
职责：定义在特定状态下对象的行为。

角色之间的交互

状态维护：上下文通过持有状态对象的引用来维护当前状态。
状态转换：当对象的状态需要改变时，上下文会替换状态对象，从而改变行为。
行为执行：上下文通过委托给当前状态对象来执行相关的行为。

状态模式通过将状态相关的逻辑封装在具体的状态类中，使得状态转换逻辑变得清晰和易于管理。在下一部分中，我们将通过Java代码示例来展示状态模式的具体实现。

第二部分：状态模式的实现

2.1 Java实现示例

以下是使用Java语言实现状态模式的代码示例。假设我们有一个简单的文本编辑器，它支持两种状态：正常模式和加粗模式。


// 状态接口
interface State {
    void handleRequest(TextEditor editor);
}
 
// 具体状态：正常模式
class NormalMode implements State {
    @Override
    public void handleRequest(TextEditor editor) {
        System.out.println("Text is in normal mode.");
        // 其他正常模式下的行为
    }
}
 
// 具体状态：加粗模式
class BoldMode implements State {
    @Override
    public void handleRequest(TextEditor editor) {
        System.out.println("Text is in bold mode.");
        editor.setMode(new NormalMode()); // 切换回正常模式
    }
}
 
// 上下文
class TextEditor {
    private State state;
 
    public void setMode(State state) {
        this.state = state;
    }
 
    public void type(String message) {
        state.handleRequest(this);
    }
}
 
// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        editor.setMode(new NormalMode());
        editor.type("Initial text in normal mode.");
 
        editor.setMode(new BoldMode());
        editor.type("Text after applying bold.");
    }
}