设计模式之-状态模式，快速掌握状态模式，通俗易懂的讲解状态模式以及它的使用场景

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一、快速理解状态模式

状态模式（State Pattern）是一种行为型设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变其行为，看起来就像是对象的类发生了改变。状态模式将状态封装成独立的类，并将对状态的行为委托给当前状态对象。

二、状态模式使用场景

1. 当一个对象的行为取决于它的状态，并且在运行时需要根据状态改变行为时，可以考虑使用状态模式。
2. 当一个对象有多个状态，并且状态之间存在复杂的转换逻辑时，可以使用状态模式来简化代码和提高可维护性。
3. 当需要避免使用大量的条件语句来控制对象的行为时，状态模式可以提供一种更加优雅的解决方案。

三、示例代码

假设我们要设计一个电梯系统，其中电梯有三种状态：停止状态、运行状态和故障状态。不同状态下电梯的行为不同。

首先，我们定义一个状态接口（State Interface），其中包含了所有可能的行为方法，如openDoor()、closeDoor()、goUp()和goDown()。

然后，我们为每种状态创建一个具体状态类（Concrete State），这些类实现了状态接口并提供了对应的行为方法。例如，StopState类实现了openDoor()和closeDoor()方法，在这些方法中可以定义电梯停止状态下的操作逻辑。

接下来，我们在电梯类中维护一个当前状态对象，并在各个行为方法中调用当前状态对象的对应方法。例如，电梯类的openDoor()方法可以直接调用当前状态对象的openDoor()方法。

最后，我们在应用程序中创建一个电梯对象，并通过调用电梯对象的方法来触发相应的行为。

下是使用Java语言实现状态模式的示例代码：

// 状态接口
interface State {
    void openDoor();
    void closeDoor();
    void goUp();
    void goDown();}

// 停止状态
class StopState implements State {
    private Elevator context;

    public StopState(Elevator elevator){
        this.context = elevator;}

    @Override
    public void openDoor(){
        System.out.println("电梯门已打开");}

    @Override
    public void closeDoor(){
        System.out.println("电梯门已关闭");}

    @Override
    public void goUp(){
        System.out.println("电梯开始上升");
        // 切换到运行状态
        context.setState(new RunState(context));}

    @Override
    public void goDown(){
        System.out.println("电梯开始下降");
        // 切换到运行状态
        context.setState(new RunState(context));}}

// 运行状态
class RunState implements State {
    private Elevator context;

    public RunState(Elevator elevator){
        this.context = elevator;}

    @Override
    public void openDoor(){
        System.out.println("电梯正在运行，无法打开门");}

    @Override
    public void closeDoor(){
        System.out.println("电梯正在运行，无需关闭门");}

    @Override
    public void goUp(){
        System.out.println("电梯继续上升");}

    @Override
    public void goDown(){
        System.out.println("电梯继续下降");}}

// 故障状态
class FaultState implements State {
    private Elevator context;

    public FaultState(Elevator elevator){
        this.context = elevator;}

    @Override
    public void openDoor(){
        System.out.println("电梯故障，无法打开门");}

    @Override
    public void closeDoor(){
        System.out.println("电梯故障，无需关闭门");}

    @Override
    public void goUp(){
        System.out.println("电梯故障，无法上升");}

    @Override
    public void goDown(){
        System.out.println("电梯故障，无法下降");}}

// 电梯类
class Elevator {
    private State state;

    public Elevator(){
        this.state = new StopState(this);}

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

    public void openDoor(){
        state.openDoor();}

    public void closeDoor(){
        state.closeDoor();}

    public void goUp(){
        state.goUp();}

    public void goDown(){
        state.goDown();}}

// 应用程序
public class Main {
    public static void main(String[] args){
        Elevator elevator = new Elevator();
        elevator.openDoor();  // 输出：电梯门已打开
        elevator.closeDoor();  // 输出：电梯门已关闭
        elevator.goUp();  // 输出：电梯开始上升
        elevator.closeDoor();  // 输出：电梯正在运行，无需关闭门
        elevator.goDown();  // 输出：电梯继续下降
    }}

这是一个简单的使用状态模式实现的电梯系统示例。通过状态模式，可以根据电梯的不同状态来执行相应的行为，从而实现了状态和行为的解耦，使得代码更加灵活和可维护。

五、状态模式优缺点

优点：

1. 状态模式将状态和行为进行了分离，使得状态转换更加清晰和可控。
2. 增加新的状态和行为较为容易，符合开闭原则。
3. 由于状态被封装成独立的类，使得状态之间的转换逻辑更加简单，不需要使用大量的条件语句。

缺点：

1. 引入了多个状态类，可能增加系统的复杂性。
2. 如果状态转换比较复杂，可能导致状态类之间的耦合增加。

总结

状态模式适用于当对象的行为取决于其内部状态，并且状态可能在运行时发生变化的情况。它可以帮助我们实现清晰的状态转换逻辑，提高代码的可维护性和扩展性。