12.状态模式

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状态模式

介绍

状态模式它允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为，使对象看起来似乎修改了其类。状态模式的主要目的是将对象的状态封装成不同的类，并将对象的行为委托给当前状态。

组成

1. Context（环境）： 维护一个对具体状态的引用，维护一个状态对象，并将与状态相关的操作委托给当前状态对象。
2. State（状态）： 定义一个接口或抽象类，封装了与Context的一个特定状态相关的行为。
3. ConcreteState（具体状态）： 实现了State接口，每个具体状态类都提供了在状态改变时处理的具体行为。

结构图

场景

假设我们有一个订单处理系统，订单在不同的状态下可以执行不同的操作，比如创建、支付、发货、完成等

版本1.0

// 不使用状态模式的订单类classOrderWithoutState{privateString state;publicOrderWithoutState(){// 初始状态为创建状态
        state ="Created";}publicvoidsetState(String newState){this.state = newState;}publicvoidprocessOrder(){if("Created".equals(state)){System.out.println("Order created, waiting for payment");// 可以执行创建订单后的其他逻辑}elseif("Paid".equals(state)){System.out.println("Payment received, preparing for shipment");// 可以执行支付后的其他逻辑}elseif("Shipped".equals(state)){System.out.println("Order shipped, waiting for confirmation");// 可以执行发货后的其他逻辑}elseif("Completed".equals(state)){System.out.println("Order completed, thank you for your purchase");// 可以执行订单完成后的其他逻辑}}}

// 客户端publicclassWithoutStatePatternExample{publicstaticvoidmain(String[] args){OrderWithoutState order =newOrderWithoutState();// 创建订单
        order.processOrder();// 支付订单
        order.setState("Paid");
        order.processOrder();// 发货
        order.setState("Shipped");
        order.processOrder();// 完成订单
        order.setState("Completed");
        order.processOrder();}}

问题

上面的实现中，订单类包含一个表示状态的字符串属性，通过条件语句判断当前订单状态，并执行相应的逻辑。这种实现方式会导致代码中出现大量的条件判断，难以维护，并且不符合开闭原则，当需要添加新的订单状态时，需要修改原有的代码。

使用状态模式版本

// 状态接口interfaceOrderState{voidprocessOrder(OrderContext context);}

// 具体状态1：创建状态classCreatedStateimplementsOrderState{@OverridepublicvoidprocessOrder(OrderContext context){System.out.println("Order created, waiting for payment");// 可以执行创建订单后的其他逻辑}}// 具体状态2：支付状态classPaidStateimplementsOrderState{@OverridepublicvoidprocessOrder(OrderContext context){System.out.println("Payment received, preparing for shipment");// 可以执行支付后的其他逻辑}}// 具体状态3：发货状态classShippedStateimplementsOrderState{@OverridepublicvoidprocessOrder(OrderContext context){System.out.println("Order shipped, waiting for confirmation");// 可以执行发货后的其他逻辑}}// 具体状态4：完成状态classCompletedStateimplementsOrderState{@OverridepublicvoidprocessOrder(OrderContext context){System.out.println("Order completed, thank you for your purchase");// 可以执行订单完成后的其他逻辑}}

// 环境类：订单上下文classOrderContext{privateOrderState currentState;publicOrderContext(){// 初始状态为创建状态
        currentState =newCreatedState();}publicvoidsetState(OrderState state){this.currentState = state;}publicvoidprocessOrder(){
        currentState.processOrder(this);}}

// 客户端publicclassStatePatternExample{publicstaticvoidmain(String[] args){OrderContext order =newOrderContext();// 创建订单
        order.processOrder();// 支付订单
        order.setState(newPaidState());
        order.processOrder();// 发货
        order.setState(newShippedState());
        order.processOrder();// 完成订单
        order.setState(newCompletedState());
        order.processOrder();}}

在这个版本的实现中，我们定义了订单的不同状态，并使用状态模式来处理订单状态的变化。每个具体状态类都实现了 OrderState 接口，提供了处理订单的具体逻辑。OrderContext 类是环境类，维护了当前订单的状态，并通过委托给当前状态对象来执行相应的操作。

总结

优点

1. 封装性好： 将每个状态封装到一个类中，使得每个状态的实现对其他状态都是独立的，更容易添加新的状态。
2. 可扩展性好： 容易添加新的状态类，符合开闭原则。
3. 避免了使用大量的条件语句： 状态模式将不同状态的逻辑分离，避免了使用大量的条件语句来判断当前状态。