《Head First 设计模式》:状态模式

本贴最后更新于 1480 天前,其中的信息可能已经时过境迁

正文

一、定义

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的类。

要点:

  • 状态模式允许一个对象基于内部状态而拥有不同的行为。
  • 状态模式将状态封装成为独立的类,并将动作委托到代表当前状态的对象。
  • 通过将每个状态封装进一个类,我们把以后需要做的任何改变局部化了。

二、实现步骤

1、创建状态接口

/**
 * 状态接口
 */
public interface State {
  
    /**
     * 根据状态进行处理的方法
     */
    public void handle();
}

2、在持有状态的类中,将请求委托给状态类

/**
 * 持有状态的上下文类
 */
public class Context {
  
    private State state;
  
    public State getState() {
        return state;
    }

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
  
    /**
     * 接收请求,并将请求委托给状态类
     */
    public void request() {
        state.handle();
    }
}

3、创建具体的状态,并实现状态接口

(1)具体状态 A

/**
 * 具体状态A
 */
public class ConcreteStateA implements State {
  
    Context context;
  
    public ConcreteStateA() {
        context = new Context();
    }

    @Override
    public void handle() {
        // 实现该状态下相应的行为
        System.out.println("Context is in A state, and start to do something...");
        context.setState(this);
    }
}

(2)具体状态 B

/**
 * 具体状态B
 */
public class ConcreteStateB implements State {
  
    Context context;
  
    public ConcreteStateB() {
        context = new Context();
    }

    @Override
    public void handle() {
        // 实现该状态下相应的行为
        System.out.println("Context is in B state, and start to do something...");
        context.setState(this);
    }
}

4、通过改变状态,来改变上下文类的行为

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        // 上下文
        Context context = new Context();
        // 状态
        State stateA = new ConcreteStateA();
        State stateB = new ConcreteStateB();
        // 通过状态改变行为
        context.setState(stateA);
        context.request();
        context.setState(stateB);
        context.request();
    }
}

三、举个栗子

1、背景

万能糖果公司打算使用 Java 来实现糖果机的控制器。他们希望设计能够尽量有弹性而且好维护,因为将来可能要为糖果机增加更多的行为。

糖果机的工作流程如下:

糖果机工作流程.jpg

2、实现

(1)创建状态接口,并定义相应的糖果机行为

/**
 * 状态接口
 */
public interface State {
  
    /**
     * 投入25分钱
     */
    public void insertQuarter();
  
    /**
     * 退回25分钱
     */
    public void ejectQuarter();
  
    /**
     * 转动曲柄
     */
    public void turnCrank();
  
    /**
     * 发放糖果
     */
    public void dispense();
}

(2)创建糖果机

将传递给糖果机的请求,委托给状态类。

/**
 * 糖果机
 */
public class GumballMachine {

    State soldOutState;
    State noQuarterState;
    State hasQuarterState;
    State soldState;
  
    State state = soldOutState;
    int gumballCount = 0;
  
    public GumballMachine(int initGumballCount) {
        soldOutState = new SoldOutState(this);
        noQuarterState = new NoQuarterState(this);
        hasQuarterState = new HasQuarterState(this);
        soldState = new SoldState(this);
        // 初始化糖果数量
        this.gumballCount = initGumballCount;
        // 初始化糖果机状态
        if (initGumballCount > 0) {
            state = noQuarterState;
        } else {
            state = soldOutState;
        }
    }
  
    /**
     * 投入25分钱
     */
    public void insertQuarter() {
        state.insertQuarter();
    }
  
    /**
     * 退回25分钱
     */
    public void ejectQuarter() {
        state.ejectQuarter();
    }
  
    /**
     * 转动曲柄
     */
    public void turnCrank() {
        state.turnCrank();
        state.dispense();
    }
  
    /**
     * 发放糖果
     */
    public void releaseBall() {
        System.out.println("A gumball comes rolling out the slot...");
        if (gumballCount > 0) {
            gumballCount = gumballCount -1;
        }
    }
  
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
  
    public int getGumballCount() {
        return gumballCount;
    }

    public State getSoldOutState() {
        return soldOutState;
    }

    public State getNoQuarterState() {
        return noQuarterState;
    }

    public State getHasQuarterState() {
        return hasQuarterState;
    }

    public State getSoldState() {
        return soldState;
    }
}

(3)创建具体的状态,并实现状态接口

/**
 * 未投入25分钱状态
 */
public class NoQuarterState implements State {

    GumballMachine gumballMachine;

    public NoQuarterState(GumballMachine gumballMachine) {
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }
  
    @Override
    public void insertQuarter() {
        // 投入25分钱,并转到已投入25分钱状态
        System.out.println("You inserted a quarter");
        gumballMachine.setState(gumballMachine.getHasQuarterState());
    }

    @Override
    public void ejectQuarter() {
        // 当前为未投入25分钱状态,不能退回25分钱
        System.out.println("You haven't inserted a quarter");
    }

    @Override
    public void turnCrank() {
        // 当前为未投入25分钱状态,不能转动曲柄
        System.out.println("You truned, but there's no quarter");
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 当前为未投入25分钱状态,不能发放糖果
        System.out.println("You need to pay first");
    }
}
/**
 * 已投入25分钱状态
 */
public class HasQuarterState implements State {
  
    GumballMachine gumballMachine;

    public HasQuarterState(GumballMachine gumballMachine) {
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }
  
    @Override
    public void insertQuarter() {
        // 当前为已投入25分钱状态,不能再次投入
        System.out.println("You can't insert another quarter");
    }

    @Override
    public void ejectQuarter() {
        // 退回25分钱,并将状态转到未投入25分钱状态
        System.out.println("Quarter returned");
        gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
    }

    @Override
    public void turnCrank() {
        // 转动曲柄,并将状态转为售出状态
        System.out.println("You turned...");
        gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldState());
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 当前为已投入25分钱状态,还未转动曲柄,不能发放糖果
        System.out.println("No gumball dispensed");
    }
}
/**
 * 售出状态
 */
public class SoldState implements State {

    GumballMachine gumballMachine;

    public SoldState(GumballMachine gumballMachine) {
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }
  
    @Override
    public void insertQuarter() {
        // 当前为售出状态,不能再次投入25分钱
        System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");
    }

    @Override
    public void ejectQuarter() {
        // 当前为售出状态,不能退回25分钱
        System.out.println("Sorry, you already truned the crank");
    }

    @Override
    public void turnCrank() {
        // 当前为售出状态,不能再次转动曲柄
        System.out.println("Turning twice doesn't get you another gumball!");
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 发放糖果
        gumballMachine.releaseBall();
        if (gumballMachine.getGumballCount() > 0) {
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
        } else {
            System.out.println("Oops, out of gumballs!");
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
        }
    }
}
/**
 * 售罄状态
 */
public class SoldOutState implements State {

    GumballMachine gumballMachine;

    public SoldOutState(GumballMachine gumballMachine) {
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }
  
    @Override
    public void insertQuarter() {
        // 当前为售罄状态,不能投入25分钱
        System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is sold out");
    }

    @Override
    public void ejectQuarter() {
        // 当前为售罄状态,不能要求退回25分钱
        System.out.println("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet");
    }

    @Override
    public void turnCrank() {
        // 当前为售罄状态,不能转动曲柄
        System.out.println("You turned, but there are no gumballs");
    }

    @Override
    public void dispense() {
        // 当前为售罄状态,不能发放糖果
        System.out.println("No gumball dispensed");
    }
}

(4)操作糖果机

public class Test {
  
    public static void main(String[] args) {
        // 糖果机
        GumballMachine gumballMachine = new GumballMachine(5);
        // 正常操作
        gumballMachine.insertQuarter();
        gumballMachine.turnCrank();
        System.out.println("-----------------------");
        // 异常操作
        gumballMachine.insertQuarter();
        gumballMachine.ejectQuarter();
        gumballMachine.turnCrank();
    }
}
  • 状态模式
    1 引用
  • 设计模式

    设计模式(Design pattern)代表了最佳的实践,通常被有经验的面向对象的软件开发人员所采用。设计模式是软件开发人员在软件开发过程中面临的一般问题的解决方案。这些解决方案是众多软件开发人员经过相当长的一段时间的试验和错误总结出来的。

    198 引用 • 120 回帖

相关帖子

欢迎来到这里!

我们正在构建一个小众社区,大家在这里相互信任,以平等 • 自由 • 奔放的价值观进行分享交流。最终,希望大家能够找到与自己志同道合的伙伴,共同成长。

注册 关于
请输入回帖内容 ...