设计模式笔记二十一：状态模式

原文：http://www.runoob.com/design-pattern/
少许个人理解，如有错误请指出。欢迎一起讨论。（本文多摘自原文）

在状态模式（State Pattern）中，类的行为是基于它的状态改变的。这种类型的设计模式属于行为型模式。
在状态模式中，我们创建表示各种状态的对象和一个行为随着状态对象改变而改变的 context 对象。

意图：
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。

主要解决：
对象的行为依赖于它的状态（属性），并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。

何时使用：
代码中包含大量与对象状态有关的条件语句。

如何解决：
将各种具体的状态类抽象出来。

关键代码：
通常命令模式的接口中只有一个方法。而状态模式的接口中有一个或者多个方法（因为有多个状态）。而且，状态模式的实现类的方法，一般返回值，或者是改变实例变量的值。也就是说，状态模式一般和对象的状态有关。实现类的方法有不同的功能，覆盖接口中的方法。状态模式和命令模式一样，也可以用于消除 if…else 等条件选择语句。

应用实例：
1、打篮球的时候运动员可以有正常状态、不正常状态和超常状态。
2、曾侯乙编钟中，’钟是抽象接口’,’钟A’等是具体状态，’曾侯乙编钟’是具体环境（Context）。
上述的为原文的例子，感觉不怎么生动，从其他地方又找了两个例子
3、水的状态：水的状态会随温度变化而变化，0摄氏度以下是冰，0-100摄氏度之间为液态的水，100摄氏度以上就是水蒸气了。（不考虑蒸发等特殊情况）
4、电梯的关门开门停止运行中的状态

优点：
1、封装了转换规则。
2、枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。
3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。
5、可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。

缺点：
1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
2、状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
3、状态模式对”开闭原则”的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态，而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。

使用场景：
1、行为随状态改变而改变的场景。
2、条件、分支语句的代替者。

注意事项：
在行为受状态约束的时候使用状态模式，而且状态不超过 5 个。

实现
我们将创建一个 State 接口和实现了 State 接口的实体状态类。Context 是一个带有某个状态的类。
StatePatternDemo，我们的演示类使用 Context 和状态对象来演示 Context 在状态改变时的行为变化。

状态模式的 UML 图

步骤 1
创建一个接口。
State.java

public interface State {public void doAction(Context context);
}

步骤 2
创建实现接口的实体类。
StartState.java

public class StartState implements State {public void doAction(Context context) {System.out.println("Player is in start state");context.setState(this);   }public String toString(){return "Start State";}
}

StopState.java

public class StopState implements State {public void doAction(Context context) {System.out.println("Player is in stop state");context.setState(this);   }public String toString(){return "Stop State";}
}

步骤 3
创建 Context 类。
Context.java

public class Context {private State state;public Context(){state = null;}public void setState(State state){this.state = state;       }public State getState(){return state;}
}

步骤 4
使用 Context 来查看当状态 State 改变时的行为变化。
StatePatternDemo.java

public class StatePatternDemo {public static void main(String[] args) {Context context = new Context();StartState startState = new StartState();startState.doAction(context);System.out.println(context.getState().toString());StopState stopState = new StopState();stopState.doAction(context);System.out.println(context.getState().toString());}
}

步骤 5
验证输出。

Player is in start state
Start State
Player is in stop state
Stop State

推荐一篇讲状态模式的不错的文章
http://blog.csdn.net/hguisu/article/details/7557252
菜鸟设计模式的代码实现感觉并不生动，下面我将上述链接中的电梯代码由PHP转为Java语言的。
首先是state和state的实现类

public interface State {public String toString();// 首先电梯门开启动作public void open(Context context);// 电梯门关闭动作public void close(Context context);// 电梯运行状态public void run(Context context);// 电梯停止状态public void stop(Context context);
}

public class CloseState implements State {@Overridepublic void open(Context context) {}@Overridepublic void close(Context context) {System.out.println("close!!!");context.setState(this);}@Overridepublic void run(Context context) {}@Overridepublic void stop(Context context) {}@Overridepublic String toString() {return "close";}
}

public class OpenState implements State {@Overridepublic void open(Context context) {System.out.println("open!!!");context.setState(this);}@Overridepublic void close(Context context) {}@Overridepublic void run(Context context) {}@Overridepublic void stop(Context context) {}@Overridepublic String toString() {return "open";}}

public class RunningState implements State {@Overridepublic void open(Context context) {}@Overridepublic void close(Context context) {}@Overridepublic void run(Context context) {System.out.println("running!!!");context.setState(this);}@Overridepublic void stop(Context context) {}@Overridepublic String toString() {return "running";}}

public class StopState implements State {@Overridepublic void open(Context context) {}@Overridepublic void close(Context context) {}@Overridepublic void run(Context context) {}@Overridepublic void stop(Context context) {System.out.println("stop!!!");context.setState(this);}@Overridepublic String toString() {return "stop";}
}

保存状态的类

public class Context {private State state;public Context() {state = null;}public void setState(State state) {this.state = state;}public State getState() {return state;}
}

测试类：

public class Client {public static void main(String[] args) {Context context = new Context();new OpenState().open(context);new CloseState().close(context);new RunningState().run(context);new StopState().stop(context);}
}

测试结果

open!!!
close!!!
running!!!
stop!!!

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