浅谈Java设计模式——状态模式(State)

一、概述

        定义对象间的一种一对多的依赖关系,当一个对象的状态发生改变时,所有依赖于它的对象都得到通知并被自动更新。在很多情况下我们对象的行为依赖于它的一个或者多个变化的属性，这些可变的属性我们称之为状态，也就是说行为依赖状态，即当该对象因为在外部的互动而导致他的状态发生变化，从而它的行为也会做出相应的变化。对于这种情况，我们是不能用行为来控制状态的变化，而应该站在状态的角度来思考行为，即是什么状态就要做出什么样的行为。这个就是状态模式。所以状态模式就是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。在状态模式中我们可以减少大块的if…else语句，它是允许态转换逻辑与状态对象合成一体，但是减少if…else语句的代价就是会换来大量的类，所以状态模式势必会增加系统中类或者对象的个数。同时状态模式是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。但是这样就会导致系统的结构和实现都会比较复杂，如果使用不当就会导致程序的结构和代码混乱，不利于维护。

二、使用场景

1.一个对象的行为取决于它的状态,并且它必须在运行时刻根据状态改变它的行为。 

2.一个操作中含有庞大的多分支的条件语句，且这些分支依赖于该对象的状态。 这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。 通常,有多个操作包含这一相同的条件结构。 State模式将每一个条件分支放入一个独立的类中。 这使得你可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象，这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化。

三、参与者

1.Context 定义客户感兴趣的接口。 维护一个ConcreteState子类的实例，这个实例定义当前状态。 

2.State 定义一个接口以封装与Context的一个特定状态相关的行为。 

3.ConcreteStatesubclasses 每一子类实现一个与Context的一个状态相关的行为。

四、类图

五、代码示例

1.Context

/**
 * Context
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public class Work {
    private State currentState;
    private double hour;
    private boolean isFinishWork;

    // 初始化上午工作状态
    public Work() {
        this.currentState = new ForenoonState();
    }

    public State getState() {
        return currentState;
    }

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

    public double getHour() {
        return hour;
    }

    public void setHour(double hour) {
        this.hour = hour;
    }

    public boolean isFinishWork() {
        return isFinishWork;
    }

    public void setFinishWork(boolean finishWork) {
        isFinishWork = finishWork;
    }

    public void writeProgram() {
        currentState.writeProgram(this);
    }
}

2.State

/**
 * State
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public abstract class State {
    public abstract void writeProgram(Work work);
}

3.ConcreteStatesubclasses

/**
 * ConcreteState
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public class ForenoonState extends State {  // 上午工作状态
    @Override
    public void writeProgram(Work work) {
        if (work.getHour() < 12) {
            System.out.println(String.format("当前时间：%s 点 上午工作，精神百倍", work.getHour()));
        } else {
            work.setState(new NoonState());
            work.writeProgram();
        }
    }
}

---

/**
 * ConcreteState
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public class NoonState extends State {  // 中午工作状态
    @Override
    public void writeProgram(Work work) {
        if (work.getHour() < 13) {
            System.out.println(String.format("当前时间：%s 点 饿了，吃午饭；犯困，午休。", work.getHour()));
        } else {
            work.setState(new AfternoonState());
            work.writeProgram();
        }
    }
}

---

/**
 * ConcreteState
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public class AfternoonState extends State {
    @Override
    public void writeProgram(Work work) {
        if (work.getHour() < 17) {
            System.out.println(String.format("当前时间：%s 点 下午状态还不错，继续努力。", work.getHour()));
        } else {
            work.setState(new EveningState());
            work.writeProgram();
        }
    }
}

---

/**
 * ConcreteState
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public class EveningState extends State {
    @Override
    public void writeProgram(Work work) {
        if (work.isFinishWork()) {
            work.setState(new RestState());
            work.writeProgram();
        } else {
            if (work.getHour() < 21) {
                System.out.println(String.format("当前时间：%s 点 加班哈，及其疲劳", work.getHour()));
            } else {
                work.setState(new SleepingState());
                work.writeProgram();
            }
        }
    }
}

---

/**
 * ConcreteState
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public class SleepingState extends State {
    @Override
    public void writeProgram(Work work) {
        System.out.println(String.format("当前时间：%s 点 不行了，睡着了", work.getHour()));
    }
}

---

/**
 * ConcreteState
 *
 * @author zhipeng_Tong
 */
public class RestState extends State {
    @Override
    public void writeProgram(Work work) {
        System.out.println(String.format("当前时间：%s 点 下班回家了！", work.getHour()));
    }
}

---

4.测试代码

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        // 加急项目
        Work work = new Work();

        work.setHour(9);
        work.writeProgram();
        work.setHour(10);
        work.writeProgram();
        work.setHour(12);
        work.writeProgram();
        work.setHour(13);
        work.writeProgram();
        work.setHour(14);
        work.writeProgram();
        work.setHour(17);

        // work.setFinishWork(false);
        work.setFinishWork(false);
        work.writeProgram();

        work.setHour(19);
        work.writeProgram();
        work.setHour(22);
        work.writeProgram();
    }
}

运行结果

当前时间：9.0 点 上午工作，精神百倍
当前时间：10.0 点 上午工作，精神百倍
当前时间：12.0 点 饿了，吃午饭；犯困，午休。
当前时间：13.0 点 下午状态还不错，继续努力。
当前时间：14.0 点 下午状态还不错，继续努力。
当前时间：17.0 点 加班哈，及其疲劳
当前时间：19.0 点 加班哈，及其疲劳
当前时间：22.0 点 不行了，睡着了