Java设计模式之状态模式的精髓

状态模式用于在对象的不同状态之间转换，每个状态封装了该状态相关行为，当对象状态改变时，其行为也会相应改变。它包含 context（持有当前状态）、state（表示对象状态）、concretestate（不同状态的实现）等角色。以咖啡机为例，可以实现初始、加热、冲泡、完成等状态，每个状态封装特定行为，如开关机、加热、冲泡。状态模式优点包括封装行为、灵活可扩展、代码清晰；缺点是可能增加类数量和潜在复杂性。

Java 设计模式之状态模式的精髓

简介

状态模式是一种用于在对象的不同状态之间转换的模式。每个状态都由一个类表示，里面封装了与该状态相关的行为。当对象的状态改变时，它的行为也会相应改变。

结构

状态模式包含以下角色：

• Context：持有当前状态的对象。
• State：表示对象状态的接口或抽象类。
• ConcreteState：State 接口的具体实现，表示不同的状态。

实战案例

咖啡机例子：

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假设我们有一个咖啡机，它可以处于以下状态：

• 初始状态：机器关闭，不能冲泡咖啡。
• 加热状态：机器正在加热，不能冲泡咖啡。
• 冲泡状态：机器正在冲泡咖啡，可以随时停止。
• 完成状态：咖啡已经冲泡完成，不能再冲泡。

我们可以使用状态模式来实现这个咖啡机：

// Context 类
public class CoffeeMachine {

  private State state;

  public CoffeeMachine() {
    state = new OffState();
  }

  public void powerOn() {
    state.powerOn(this);
  }

  public void powerOff() {
    state.powerOff(this);
  }

  public void heat() {
    state.heat(this);
  }

  public void brew() {
    state.brew(this);
  }

  public void finish() {
    state.finish(this);
  }

  // 设置当前状态
  public void setState(State state) {
    this.state = state;
  }
}

// State 接口
public interface State {

  void powerOn(CoffeeMachine coffeeMachine);

  void powerOff(CoffeeMachine coffeeMachine);

  void heat(CoffeeMachine coffeeMachine);

  void brew(CoffeeMachine coffeeMachine);

  void finish(CoffeeMachine coffeeMachine);
}

// ConcreteState 类
public class OffState implements State {

  @Override
  public void powerOn(CoffeeMachine coffeeMachine) {
    coffeeMachine.setState(new OnState());
  }

  @Override
  public void powerOff(CoffeeMachine coffeeMachine) {
    // 无操作
  }

  @Override
  public void heat(CoffeeMachine coffeeMachine) {
    // 无操作
  }

  @Override
  public void brew(CoffeeMachine coffeeMachine) {
    // 无操作
  }

  @Override
  public void finish(CoffeeMachine coffeeMachine) {
    // 无操作
  }
}

// ...其他状态实现省略

优点

状态模式的优点包括：

• 封装行为：将不同状态的行为封装在不同的类中，使代码更易于管理。
• 灵活性和可扩展性：可以轻松地添加或删除状态，而无需修改其他代码。
• 清晰性：通过将状态与行为分离开来，使代码更清晰易懂。

缺点

状态模式的主要缺点是：

• 可能增加类数量：对于具有复杂状态的对象，可能会导致类数量大幅增加。
• 潜在的复杂性：维护多个状态及其之间的转换可能会变得复杂。