Java设计模式及应用场景之《状态模式》

文章目录

一、状态模式定义
二、状态模式的结构和说明
三、状态模式示例
四、状态模式的优缺点
五、状态模式的应用场景及案例

一、状态模式定义

Allow an object to alter its behavior when its internal state changes.The object will appear to change its class.
（允许对象在内部状态发生改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。）

二、状态模式的结构和说明

Context 环境，也称上下文。 定义客户端需要的接口，并且负责具体状态的切换。
State 状态接口。 负责状态行为方法的声明定义。
ConcreteState 具体实现状态处理的类。 实现State状态接口中声明的方法。

三、状态模式示例

玩《王者农药》的同学都知道，王者中很多英雄是支持多形态的，以裴擒虎为例，裴擒虎在人形态和虎形态状态下，普通攻击以及各个技能效果都是不同的。
我们通过代码来模拟一下。

不用状态模式的实现方式

定义裴擒虎类，类中记录当前所属形态，通过if-else区分不同形态进行不同的逻辑处理。

/*** 裴擒虎*/
public class Peiqianhu {/*** 定义裴擒虎形态枚举*/enum PeiqianhuShapeState{HUMAN, TIGER}/*** 裴擒虎当前形态*/private PeiqianhuShapeState peiqianhuShapeState;/*** 更换形态*/public void changeState(PeiqianhuShapeState peiqianhuShapeState){this.peiqianhuShapeState = peiqianhuShapeState;}/*** 普通攻击*/public void normalAttack() {if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.HUMAN)){System.out.println("【人形态 - 普攻】远程气波攻击");}else if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.TIGER)){System.out.println("【虎形态 - 普攻】近距离爪击攻击");}else{System.out.println("不支持的形态");}}/*** 释放一技能*/public void releaseFirstSkill() {if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.HUMAN)){System.out.println("【人形态 - 一技能 - 冲拳式】朝指定方向发出气功波");}else if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.TIGER)){System.out.println("【虎形态 - 一技能 - 虎啸式】对一名敌人发起撕咬");}else{System.out.println("不支持的形态");}}/*** 释放二技能*/public void releaseSecondSkill() {if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.HUMAN)){System.out.println("【人形态 - 二技能 - 气守式】施展念气，产生护盾");}else if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.TIGER)){System.out.println("【虎形态 - 二技能 - 虎跃式】朝指定方向冲刺");}else{System.out.println("不支持的形态");}}/*** 释放三技能*/public void releaseThirdSkill() {if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.HUMAN)){System.out.println("【人形态 - 三技能 - 虎啸风生】变身为虎形态");// 变身为虎形态changeState(PeiqianhuShapeState.TIGER);}else if(Objects.equals(peiqianhuShapeState, PeiqianhuShapeState.TIGER)){System.out.println("【虎形态 - 三技能 - 形意六合】变身为人形态");// 变身为人形态changeState(PeiqianhuShapeState.HUMAN);}else{System.out.println("不支持的形态");}}}

通过客户端来模拟一下效果

public static void main(String[] args) {Peiqianhu peiqianhu = new Peiqianhu();// 开始形态为人形态peiqianhu.changeState(Peiqianhu.PeiqianhuShapeState.HUMAN);// 普通攻击peiqianhu.normalAttack();// 释放一技能peiqianhu.releaseFirstSkill();// 释放二技能peiqianhu.releaseSecondSkill();// 释放三技能（变身）peiqianhu.releaseThirdSkill();// 普通攻击peiqianhu.normalAttack();// 释放一技能peiqianhu.releaseFirstSkill();// 释放二技能peiqianhu.releaseSecondSkill();// 释放三技能（变身）peiqianhu.releaseThirdSkill();// 普通攻击peiqianhu.normalAttack();}

运行后输出如下：

【人形态 - 普攻】远程气波攻击
【人形态 - 一技能 - 冲拳式】朝指定方向发出气功波
【人形态 - 二技能 - 气守式】施展念气，产生护盾
【人形态 - 三技能 - 虎啸风生】变身为虎形态
【虎形态 - 普攻】近距离爪击攻击
【虎形态 - 一技能 - 虎啸式】对一名敌人发起撕咬
【虎形态 - 二技能 - 虎跃式】朝指定方向冲刺
【虎形态 - 三技能 - 形意六合】变身为人形态
【人形态 - 普攻】远程气波攻击

看起来还是挺简单的，但是，用这种方式实现会存在一个问题，如果裴擒虎增加一个新形态，比如猫形态，就需要在各个方法中修改if-else结构，这样会非常的不方便。

再来看下通过状态模式的实现方式

定义抽象状态类，声明每种形态下裴擒虎的操作。

/*** 封装裴擒虎不同形态下的操作内容*/
public abstract class PeiqianhuShapeState {protected Peiqianhu peiqianhu;public void setPeiqianhu(Peiqianhu peiqianhu) {this.peiqianhu = peiqianhu;}/*** 普通攻击*/abstract void normalAttack();/*** 释放一技能*/abstract void releaseFirstSkill();/*** 释放二技能*/abstract void releaseSecondSkill();/*** 释放三技能（大招）*/abstract void releaseThirdSkill();}

人形态的实现类

/*** 裴擒虎人形态*/
public class PeiqianhuHumanShapeState extends PeiqianhuShapeState{@Overridepublic void normalAttack() {System.out.println("【人形态 - 普攻】远程气波攻击");}@Overridepublic void releaseFirstSkill() {System.out.println("【人形态 - 一技能 - 冲拳式】朝指定方向发出气功波");}@Overridepublic void releaseSecondSkill() {System.out.println("【人形态 - 二技能 - 气守式】施展念气，产生护盾");}@Overridepublic void releaseThirdSkill() {System.out.println("【人形态 - 三技能 - 虎啸风生】变身为虎形态");super.peiqianhu.changeState(new PeiqianhuTigerShapeState());}
}

虎形态的实现类

/*** 裴擒虎虎形态*/
public class PeiqianhuTigerShapeState extends PeiqianhuShapeState{@Overridepublic void normalAttack() {System.out.println("【虎形态 - 普攻】近距离爪击攻击");}@Overridepublic void releaseFirstSkill() {System.out.println("【虎形态 - 一技能 - 虎啸式】对一名敌人发起撕咬");}@Overridepublic void releaseSecondSkill() {System.out.println("【虎形态 - 二技能 - 虎跃式】朝指定方向冲刺");}@Overridepublic void releaseThirdSkill() {System.out.println("【虎形态 - 三技能 - 形意六合】变身为人形态");super.peiqianhu.changeState(new PeiqianhuHumanShapeState());}
}

定义裴擒虎类，类中持有当前所属的形态，并且可以切换形态

/*** 裴擒虎*/
public class Peiqianhu {/*** 裴擒虎当前形态*/private PeiqianhuShapeState peiqianhuShapeState;/*** 更换形态*/public void changeState(PeiqianhuShapeState peiqianhuShapeState){this.peiqianhuShapeState = peiqianhuShapeState;// 通知到实现类中去this.peiqianhuShapeState.setPeiqianhu(this);}/*** 普通攻击*/public void normalAttack() {peiqianhuShapeState.normalAttack();}/*** 释放一技能*/public void releaseFirstSkill() {peiqianhuShapeState.releaseFirstSkill();}/*** 释放二技能*/public void releaseSecondSkill() {peiqianhuShapeState.releaseSecondSkill();}/*** 释放三技能*/public void releaseThirdSkill() {peiqianhuShapeState.releaseThirdSkill();}}

再来通过客户端来模拟一下效果

public static void main(String[] args) {Peiqianhu peiqianhu = new Peiqianhu();// 开始形态为人形态peiqianhu.changeState(new PeiqianhuHumanShapeState());// 普通攻击peiqianhu.normalAttack();// 释放一技能peiqianhu.releaseFirstSkill();// 释放二技能peiqianhu.releaseSecondSkill();// 释放三技能（变身）peiqianhu.releaseThirdSkill();// 普通攻击peiqianhu.normalAttack();// 释放一技能peiqianhu.releaseFirstSkill();// 释放二技能peiqianhu.releaseSecondSkill();// 释放三技能（变身）peiqianhu.releaseThirdSkill();// 普通攻击peiqianhu.normalAttack();}

运行后输出如下：

【人形态 - 普攻】远程气波攻击
【人形态 - 一技能 - 冲拳式】朝指定方向发出气功波
【人形态 - 二技能 - 气守式】施展念气，产生护盾
【人形态 - 三技能 - 虎啸风生】变身为虎形态
【虎形态 - 普攻】近距离爪击攻击
【虎形态 - 一技能 - 虎啸式】对一名敌人发起撕咬
【虎形态 - 二技能 - 虎跃式】朝指定方向冲刺
【虎形态 - 三技能 - 形意六合】变身为人形态
【人形态 - 普攻】远程气波攻击

通过输出可以看出，使用状态模式和不使用模式，都可以达到相同的效果。

但如果使用状态模式的情况下，再新增加一种形态，如猫形态，我们可以新定义一个猫形态的状态类，然后简单修改下释放三技能变身那块的逻辑，不用每个方法都修改if-else逻辑，这样就方便多了。

四、状态模式的优缺点

优点：

简化应用逻辑控制。 使用单独的类来封装一个状态的处理，使得代码结构和意图更清晰。减少if-else，避免出现巨大的条件语句。
更好的扩展性。 扩展新状态时，只需要新增加一个状态实现类，然后在状态维护或切换的地方简单处理一下即可。
显示化进行状态转换。 状态模式为不同的状态引入独立的对象，使得状态的转换变得更加明确。

缺点：

一个状态一个处理类，如果状态太多，会增加很多类对象。
状态模式对"开闭原则"的支持并不完美，当增加新的状态类时，还是需要修改那些负责状态转换的源代码逻辑。

五、状态模式的应用场景及案例

行为随状态改变而改变的场景。
条件、分支判断语句的替代者。
工作流的设计。

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