状态模式（State）

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。

场景示例（电梯的运作）

UML结构

Code结构

public class Context {
    // 定义出电梯的所有状态
    public final static LiftState OPENNING_STATE = new OpenningState();
    public final static LiftState CLOSING_STATE = new ClosingState();
    public final static LiftState RUNNING_STATE = new RunningState();
    public final static LiftState STOPPING_STATE = new StoppingState();

    // 定义一个当前电梯状态
    private LiftState liftState;

    public LiftState getLiftState() {
        return liftState;
    }

    public void setLiftState(LiftState liftState) {
        this.liftState = liftState;
        // 通知到各个实现类中
        this.liftState.setContext(this);
    }

    public void open() {
        this.liftState.open();
    }

    public void close() {
        this.liftState.close();
    }

    public void run() {
        this.liftState.run();
    }

    public void stop() {
        this.liftState.stop();
    }
}

public abstract class LiftState {
    protected Context context;

    public void setContext(Context context) {
        this.context = context;
    }

    // 电梯门开启动作
    public abstract void open();
    // 电梯门关闭动作
    public abstract void close();
    // 电梯运行
    public abstract void run();
    // 电梯停止
    public abstract void stop();
}

public class OpenningState extends LiftState {
    // 执行打开电梯门方法
    @Override
    public void open() {
        System.out.println("电梯门开启");
    }

    // 打开后还可以关闭电梯门
    @Override
    public void close() {
        // 状态修改
        super.context.setLiftState(Context.CLOSING_STATE);
        // 动作委托为CLOSING_STATE执行
        super.context.getLiftState().close();
    }

    // 门开着不能运行
    @Override
    public void run() {
        // 什么都不做
    }

    // 门开着已经停止了
    @Override
    public void stop() {
        // 什么都不做
    }
}

public class ClosingState extends LiftState {
    // 电梯门关了可以再开
    @Override
    public void open() {
        // 置为敞门状态
        super.context.setLiftState(Context.OPENNING_STATE);
        super.context.getLiftState().open();
    }

    // 执行电梯门关闭方法
    @Override
    public void close() {
        System.out.println("电梯门关闭");
    }

    // 电梯门关了就运行
    @Override
    public void run() {
        super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
        super.context.getLiftState().run();
    }

    // 电梯门关了但没有按楼层
    @Override
    public void stop() {
        super.context.setLiftState(Context.STOPPING_STATE);
        super.context.getLiftState().stop();
    }
}

public class RunningState extends LiftState {
    // 运行时不能开门
    @Override
    public void open() {
        // 什么都不做
    }

    // 运行时门肯定是关的
    @Override
    public void close() {
        // 什么都不做
    }

    // 执行运行方法
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("电梯运行中");
    }

    // 运行后可以停止
    @Override
    public void stop() {
        // 环境设置为停止状态
        super.context.setLiftState(Context.STOPPING_STATE);
        super.context.getLiftState().stop();
    }
}

public class StoppingState extends LiftState {
    // 停下了要开门
    @Override
    public void open() {
        super.context.setLiftState(Context.OPENNING_STATE);
        super.context.getLiftState().open();
    }

    // 门本来就是关着的
    @Override
    public void close() {
        // 什么都不做
    }

    // 停止后可以再运行
    @Override
    public void run() {
        super.context.setLiftState(Context.RUNNING_STATE);
        super.context.getLiftState().run();
    }

    // 执行停止方法
    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("电梯停止了");
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context();
        // 定义初始状态为关门（共四种初始值）
        context.setLiftState(new ClosingState());
        context.open();
        context.close();
        context.run();
        context.stop();
    }
}

总结

优点

• 结构清晰，避免了过多的switch…case或if…else语句的使用
• 很好的体现了开闭原则和单一职责原则，想要增加状态就增加子类，想要修改状态就修改子类即可
• 封装性非常好，状态变化放置到了类的内部来实现，外部调用不需要知道类内部如何实现状态和行为的变换

缺点

• 子类会太多，也即类膨胀