第 24 章状态模式

1、APP 抽奖活动问题

请编写程序完成APP抽奖活动，具体要求如下:

假如每参加一次这个活动要扣除用户50积分，中奖概率是10%
奖品数量固定，抽完就不能抽奖
活动有四个状态：可以抽奖、不能抽奖、发放奖品和奖品领完
活动的四个状态转换关系图

2、状态模式基本介绍

状态模式(State Pattern)：它主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为的问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换
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

3、状态模式原理类图

Context 类为上下文对象，用于维护State实例，这个实例定义当前状态
State 是抽象的状态角色，定义一个接口封装与Context 的一个特定接口相关行为
ConcreteState 具体的状态角色，每个子类实现一个与Context 的一个状态相关行为

4、状态模式解决 APP 抽奖问题

应用实例要求

完成APP抽奖活动项目，使用状态模式

类图

代码实现

State：抽奖状态的抽象父类，定义了三个抽奖动作：扣除积分、抽奖、发放奖品

/*** 状态抽象类* * @author Administrator**/
public abstract class State {// 扣除积分 - 50public abstract void deductMoney();// 是否抽中奖品public abstract boolean raffle();// 发放奖品public abstract void dispensePrize();}

NoRaffleState：等待扣除积分，不能抽奖的状态

/*** 不能抽奖状态* * @author Administrator**/
public class NoRaffleState extends State {// 初始化时传入活动引用，扣除积分后改变其状态RaffleActivity activity;public NoRaffleState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}// 当前状态可以扣积分 , 扣除后，将状态设置成可以抽奖状态@Overridepublic void deductMoney() {System.out.println("扣除50积分成功，您可以抽奖了");activity.setState(activity.getCanRaffleState());}// 当前状态不能抽奖@Overridepublic boolean raffle() {System.out.println("扣了积分才能抽奖喔！");return false;}// 当前状态不能发奖品@Overridepublic void dispensePrize() {System.out.println("不能发放奖品");}
}

CanRaffleState：已经扣除完积分，等待抽奖的状态

/*** 可以抽奖的状态* * @author Administrator**/
public class CanRaffleState extends State {RaffleActivity activity;public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}// 已经扣除了积分，不能再扣@Overridepublic void deductMoney() {System.out.println("已经扣取过了积分");}// 可以抽奖, 抽完奖后，根据实际情况，改成新的状态@Overridepublic 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 contextactivity.setState(activity.getDispenseState());return true;} else {System.out.println("很遗憾没有抽中奖品！");// 改变状态为不能抽奖activity.setState(activity.getNoRafflleState());return false;}}// 不能发放奖品@Overridepublic void dispensePrize() {System.out.println("没中奖，不能发放奖品");}
}

DispenseState：已抽完奖，等待发放奖品的状态

/*** 发放奖品的状态* * @author Administrator**/
public class DispenseState extends State {// 初始化时传入活动引用，发放奖品后改变其状态RaffleActivity activity;public DispenseState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}@Overridepublic void deductMoney() {System.out.println("不能扣除积分");}@Overridepublic boolean raffle() {System.out.println("不能抽奖");return false;}// 发放奖品@Overridepublic void dispensePrize() {if (activity.getCount() > 0) {System.out.println("恭喜中奖了");// 改变状态为不能抽奖activity.setState(activity.getNoRafflleState());} else {System.out.println("很遗憾，奖品发送完了");// 改变状态为奖品发送完毕, 后面我们就不可以抽奖activity.setState(activity.getDispensOutState());// System.out.println("抽奖活动结束");// System.exit(0);}}
}

DispenseOutState：奖品发放完毕的状态

/*** 奖品发放完毕状态 说明，当我们activity 改变成 DispenseOutState， 抽奖活动结束* * @author Administrator**/
public class DispenseOutState extends State {// 初始化时传入活动引用RaffleActivity activity;public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {this.activity = activity;}@Overridepublic void deductMoney() {System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");}@Overridepublic boolean raffle() {System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");return false;}@Overridepublic void dispensePrize() {System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");}
}

RaffleActivity：上下文对象，用于维护 State状态对象，并实现扣除积分和抽奖的方法

/*** 抽奖活动* * @author Administrator**/
public class RaffleActivity {// state 表示活动当前的状态，是变化的State state = null;// 奖品数量int count = 0;// 四个属性，表示四种状态State noRafflleState = new NoRaffleState(this);State canRaffleState = new CanRaffleState(this);State dispenseState = new DispenseState(this);State dispensOutState = new DispenseOutState(this);// 构造器// 1. 初始化当前的状态为 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;}// 扣分, 调用当前状态的 deductMoneypublic void debuctMoney() {state.deductMoney();}// 抽奖public void raffle() {// 如果当前的状态是抽奖成功if (state.raffle()) {// 领取奖品state.dispensePrize();}}// 这里请大家注意，每领取一次奖品，count--public int getCount() {int curCount = count;count--;return curCount;}// Getter and Setter

ClientTest：测试代码

/*** 状态模式测试类* * @author Administrator**/
public class ClientTest {public static void main(String[] args) {// 创建活动对象，奖品有1个奖品RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);// 我们连续抽300次奖for (int i = 0; i < 30; i++) {System.out.println("--------第" + (i + 1) + "次抽奖----------");// 参加抽奖，第一步点击扣除积分activity.debuctMoney();// 第二步抽奖activity.raffle();}}}

5、状态模式在实际项目的应用

传统实现方式分析

借贷平台的订单，有审核、发布、抢单等等步骤，随着操作的不同，会改变订单的状态，项目中的这个模块实现就会使用到状态模式

通常通过if else判断订单的状态，从而实现不同的逻辑，伪代码如下

if(审核){//审核逻辑
}elseif(发布){//发布逻辑
}elseif(接单){//接单逻辑
}

问题分析：这类代码难以应对变化，在添加一种状态时，我们需要手动添加if else，在添加一种功能时，要对所有的状态进行判断。因此代码会变得越来越臃肿，并且一旦没有处理某个状态，便会发生极其严重的BUG，难以维护

状态模式在实际项目-借贷平台源码剖析

状态模式本质上是一种基于状态和事件的状态机，下面是订单流程的状态图

通过状态图，我们再设计一张横纵坐标关系表来比较，图如下

类图

代码实现

State：订单状态的接口

/*** 状态接口* * @author Administrator**/
public interface State {/*** 电审*/void checkEvent(Context context);/*** 电审失败*/void checkFailEvent(Context context);/*** 定价发布*/void makePriceEvent(Context context);/*** 接单*/void acceptOrderEvent(Context context);/*** 无人接单失效*/void notPeopleAcceptEvent(Context context);/*** 付款*/void payOrderEvent(Context context);/*** 接单有人支付失效*/void orderFailureEvent(Context context);/*** 反馈*/void feedBackEvent(Context context);String getCurrentState();
}

AbstractState：订单状态的抽象父类，对 State 接口中的方法进行了默认实现

public abstract class AbstractState implements State {protected static final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("操作流程不允许");// 抽象类，默认实现了 State 接口的所有方法// 该类的所有方法，其子类(具体的状态类)，可以有选择的进行重写@Overridepublic void checkEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}@Overridepublic void checkFailEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}@Overridepublic void makePriceEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}@Overridepublic void acceptOrderEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}@Overridepublic void notPeopleAcceptEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}@Overridepublic void payOrderEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}@Overridepublic void orderFailureEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}@Overridepublic void feedBackEvent(Context context) {throw EXCEPTION;}
}

AllState：各种具体的订单状态，继承了 AbstractState 父类，并重写了自己所需要的方法

//各种具体状态类
class FeedBackState extends AbstractState {@Overridepublic String getCurrentState() {return StateEnum.FEED_BACKED.getValue();}
}class GenerateState extends AbstractState {@Overridepublic void checkEvent(Context context) {context.setState(new ReviewState());}@Overridepublic void checkFailEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());}@Overridepublic String getCurrentState() {return StateEnum.GENERATE.getValue();}
}class NotPayState extends AbstractState {@Overridepublic void payOrderEvent(Context context) {context.setState(new PaidState());}@Overridepublic void feedBackEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());}@Overridepublic String getCurrentState() {return StateEnum.NOT_PAY.getValue();}
}class PaidState extends AbstractState {@Overridepublic void feedBackEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());}@Overridepublic String getCurrentState() {return StateEnum.PAID.getValue();}
}class PublishState extends AbstractState {@Overridepublic void acceptOrderEvent(Context context) {// 把当前状态设置为 NotPayState。。。// 至于应该变成哪个状态，有流程图来决定context.setState(new NotPayState());}@Overridepublic void notPeopleAcceptEvent(Context context) {context.setState(new FeedBackState());}@Overridepublic String getCurrentState() {return StateEnum.PUBLISHED.getValue();}
}class ReviewState extends AbstractState {@Overridepublic void makePriceEvent(Context context) {context.setState(new PublishState());}@Overridepublic String getCurrentState() {return StateEnum.REVIEWED.getValue();}}

Context：环境上下文，继承了 AbstractState 父类，实现了自己所需要的方法，以供 Client 端调用

//环境上下文
public class Context extends AbstractState {// 当前的状态 state, 根据我们的业务流程处理，不停的变化private State state;@Overridepublic void checkEvent(Context context) {state.checkEvent(this);getCurrentState();}@Overridepublic void checkFailEvent(Context context) {state.checkFailEvent(this);getCurrentState();}@Overridepublic void makePriceEvent(Context context) {state.makePriceEvent(this);getCurrentState();}@Overridepublic void acceptOrderEvent(Context context) {state.acceptOrderEvent(this);getCurrentState();}@Overridepublic void notPeopleAcceptEvent(Context context) {state.notPeopleAcceptEvent(this);getCurrentState();}@Overridepublic void payOrderEvent(Context context) {state.payOrderEvent(this);getCurrentState();}@Overridepublic void orderFailureEvent(Context context) {state.orderFailureEvent(this);getCurrentState();}@Overridepublic void feedBackEvent(Context context) {state.feedBackEvent(this);getCurrentState();}public State getState() {return state;}public void setState(State state) {this.state = state;}@Overridepublic String getCurrentState() {System.out.println("当前状态 : " + state.getCurrentState());return state.getCurrentState();}
}

ClientTest：测试代码

/** 测试类 */
public class ClientTest {public static void main(String[] args) {// 创建context 对象Context context = new Context();// 将当前状态设置为 PublishStatecontext.setState(new PublishState());System.out.println(context.getCurrentState());// publish --> not paycontext.acceptOrderEvent(context);// not pay --> paidcontext.payOrderEvent(context);// 失败, 检测失败时，会抛出异常try {context.checkFailEvent(context);System.out.println("流程正常..");} catch (Exception e) {// TODO: handle exceptionSystem.out.println(e.getMessage());}}}

6、状态模式的注意事项和细节

优点

状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中，所以代码有很强的可读性
方便维护。因为将容易产生问题的if-else语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用方法时都要判断当前是什么状态，不但会产出很多if-else语句，而且容易出错
符合“开闭原则”，容易增删对象的状态

缺点

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，加大维护难度

应用场景

当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会相互转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候，可以考虑使用状态模式