设计模式（十三）：状态模式

一、概述

　　状态模式允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它自己的类

二、解决问题

　　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。

三、结构类图

四、应用实例

　　现在很多APP都有抽奖活动，我们在这里就用这个大家熟悉的例子来讲解状态模式。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，抽完就不能抽奖了。活动大概有下面四种状态，我们画出它的状态转化图。

根据上图，我们梳理一下他们的关系，首先应该是定义出一个接口叫状态接口，每个状态都实现它。接口有扣除积分方法、抽奖方法、发放奖品方法，类图如下：

有了这个类图，我们就可以开始编码了

package com.jet.pattern.state;

/**
 * description:
 * 状态接口
 * Created by Administrator on 2017/1/15.
 */
public interface State {
    // 扣除积分
    public void deductMoney();

    // 是否抽中奖品
    public boolean raffle();

    // 发放奖品
    public void dispensePrize();

}

package com.jet.pattern.state.impl;

import com.jet.pattern.state.State;

/**
 * description:
 * 不能抽奖状态
 * Created by Administrator on 2017/1/15.
 */
public class NoRaffleState implements 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;
    }

    // 当前状态可以扣除积分，扣除后把状态变为可以抽奖
    @Override
    public 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
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("扣了积分才能抽奖喔！");
        return false;
    }

    // 当前状态不能发放奖品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("不能发放奖品");
    }
}

package com.jet.pattern.state.impl;

import com.jet.pattern.state.State;
import sun.font.StandardTextSource;

import java.util.Random;

/**
 * description：
 * 可以抽奖状态
 * Created by Administrator on 2017/1/15.
 */
public class CanRaffleState implements State {
    // 初始化时传入活动引用，抽奖后改变其状态
    RaffleActivity activity;

    public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }

    // 已经扣除了积分，不能再扣了
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("已经扣取过了积分");
    }

    // 可以抽奖，抽完后改变其状态
    @Override
    public 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
            activity.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
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("没中奖，不能发放奖品");
    }
}

package com.jet.pattern.state.impl;

import com.jet.pattern.state.State;

/**
 * description:
 * 发放奖品状态
 * Created by Administrator on 2017/1/15.
 */
public class DispenseState implements 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;
    }

    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("不能扣除积分");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("不能抽奖");
        return false;
    }

    @Override
    public 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
            activity.setState(activity.getDispensOutState());
        }

    }
}

package com.jet.pattern.state.impl;

import com.jet.pattern.state.State;

/**
 * description:
 * 奖品发放完毕状态
 * Created by Administrator on 2017/1/15.
 */
public class DispenseOutState implements State {
    // 初始化时传入活动引用
    RaffleActivity activity;

    public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
        return false;
    }

    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
    }
}

package com.jet.pattern.state.impl;

import com.jet.pattern.state.State;

/**
 * description:
 * 抽奖活动
 * Created by Administrator on 2017/1/15.
 */
public class RaffleActivity {
    // 活动状态
    State state = null;
    // 奖品数量
    int count = 0;
    // 定义各种状态
    State noRafflleState = new NoRaffleState(this);
    State canRaffleState = new CanRaffleState(this);
    State dispenseState = new DispenseOutState(this);
    State dispensOutState = new DispenseOutState(this);

    public RaffleActivity( int count) {
        // 活动初始化为不能抽奖
        this.state = getNoRafflleState();
        this.count = count;
    }

    // 当用户想参加抽奖时，点击扣除积分
    public void debuctMoney(){
        state.deductMoney();
    }

    // 扣除积分后可以抽奖
    public void raffle(){
        // 是否抽中奖品
        if(state.raffle()){
            // 发放奖品是内部的处理逻辑，用户不可见
            state.dispensePrize();
        }

    }

    public State getState() {
        return state;
    }

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

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

    public State getNoRafflleState() {
        return noRafflleState;
    }

    public void setNoRafflleState(State noRafflleState) {
        this.noRafflleState = noRafflleState;
    }

    public State getCanRaffleState() {
        return canRaffleState;
    }

    public void setCanRaffleState(State canRaffleState) {
        this.canRaffleState = canRaffleState;
    }

    public State getDispenseState() {
        return dispenseState;
    }

    public void setDispenseState(State dispenseState) {
        this.dispenseState = dispenseState;
    }

    public State getDispensOutState() {
        return dispensOutState;
    }

    public void setDispensOutState(State dispensOutState) {
        this.dispensOutState = dispensOutState;
    }
}

package com.jet.pattern.state.test;

import com.jet.pattern.state.impl.RaffleActivity;

/**
 * description:
 * 状态模式测试类
 * Created by Administrator on 2017/1/15.
 */
public class StateTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建活动对象，奖品池有5个奖品
        RaffleActivity activity = new RaffleActivity(5);

        // 我们连续抽三次奖
        for (int i = 0; i < 3; 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();
        }
    }
}

测试结果： 

上面例子中，我们状态的改变是在状态类中改变的，其实也可以在活动类中改变，这取决于代码中那些部分是可以改动的。

五、优缺点

　　1、优点

　　（1）、代码有很强的可读性。状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中。

　　（2）、方便维护。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。

　　（3）、符合“开闭原则”。容易增删状态。

　　2、缺点

　　（1）、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。

六、使用场景

　　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使用。

七、总结

　　状态模式跟策略模式很相像，其结构类图基本一样，我们来做一下对比。

　　（1）、行为是否固定。状态模式中，在不同的状态，其相同方法具有不同的行为。策略模式中，选择了一个策略后，其方法也是固定的。

　　（2）、客户是否需要了解代码细节。状态模式中，客户不用管context对象的状态时如何运作的，只要调用其提供的方法就好了。策略模式中，客户调用context对象时，需要了解有哪些策略，最后选出一种策略。

　　（3）、使用场景。状态模式的使用场景参看第六点。策略模式使用场景是作为继承的一种替代方案，客户端可以动态选择哪一种行为，而如果没有用策略，客户端每当需要一种新的行为时就要创建一个子类重写父类方法，这相当被动。