定义
状态模式，又称为状态对象模式(Pattern of Object for States)，状态模式是对象的行为模式。
状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为，这个对象看上去就像是改变了它的类一样。
状态模式的结构
用一句话来表述，状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式的示意性类图如下所示：
状态模式的示意性类图
状态模式所涉及到的角色有：
- 环境角色(Context)：也称上下文角色，定义客户端所感兴趣的接口，并且保留一个具体状态类的实例。这个具体状态类的实例给出此环境对象的现有状态。
- 抽象状态角色(State)：定义一个接口，用以封装环境对象(Context)的一个特定的状态所对应的行为。
- 具体状态角色(ConcreteState)：每一个具体状态类都实现了环境对象(Context)的一个状态所对应的行为。
示例代码
抽象状态类
public interface State {
/**
* 状态对应的处理
* @param simpleParameter
*/
public void handle(String simpleParameter);
}
环境角色类
public class Context {
//持有一个State类型的对象实例
private State state;
public void setState(State state) {
this.state = state;
}
/**
* 用户感兴趣的接口方法
* @param simpleParameter
*/
public void request(String simpleParameter) {
//转调State进行处理
state.handle(simpleParameter);
}
}
具体状态类
public class ConcreteStateA implements State {
@Override
public void handle(String simpleParameter) {
System.out.print("ConcreteStateA handle : " + simpleParameter);
}
}
public class ConcreteStateB implements State {
@Override
public void handle(String simpleParameter) {
System.out.print("ConcreteStateB handle : " + simpleParameter);
}
}
客户端类
public class Client {
public static void main(String[] args){
//创建状态
State state = new ConcreteStateA();
//创建环境
Context context = new Context();
//将状态设置到环境中
context.setState(state);
//请求
context.request("test");
}
}
从上面可以看出，环境类Context的行为request()是委派给某一个具体状态类的。通过使用多态性原则，可以动态改变环境类Context的属性State的内容，使其从指向一个具体状态类变换指向到另一个具体状态类，从而使环境类的行为request()由不同的具体状态类来执行
使用场景
考虑一个在线投票的应用，要实现控制同一个用户只能投一票，如果一个用户反复投票，且投票次数超过5次，则判定为恶意刷票，要取消该用户的投票的资格，当然同时也要取消他所投的票；如果一个用户的投票次数超过8次，则将进入黑名单，禁止再次登录和使用系统。
要使用状态模式实现，首先需要把投票过程的各种状态定义出来，根据以上描述大致分为四种状态：正常投票、反复投票、恶意刷票、进入黑名单。然后创建一个投票管理对象（相当于Context）。
系统的结构图如下所示：
在线投票系统结构图
示例代码
抽象状态类
public interface VoteState {
/**
* 处理状态对应的行为
* @param user 投票人
* @param voteItem 投票项
* @param voteManager 投票上下文，用来实现状态对应的功能处理的时候，可以回调上下文的数据。
*/
public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager);
}
具体状态类－正常投票
public class NomalVoteState implements VoteState {
@Override
public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
//正常投票，记录到投票记录中
voteManager.getMapVote().put(user, voteItem);
System.out.println("恭喜投票成功！");
}
}
具体状态类－重复投票
public class RepeatVoteState implements VoteState {
@Override
public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
//重复投票，暂时不做处理
System.out.println("请不要重复投票！！！");
}
}
具体状态类－恶意刷票
public class SpiteVoteState implements VoteState {
@Override
public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
//恶意投票，取消用户的投票资格，并且取消用户的投票
String str = voteManager.getMapVote().get(user);
if (str != null) {
voteManager.getMapVote().remove(user);
}
System.out.println("你有恶意刷票行为，取消投票资格！！！");
}
}
具体状态类－黑名单
public class BlackVoteState implements VoteState {
@Override
public void vote(String user, String voteItem, VoteManager voteManager) {
//记入黑名单，禁止登录系统
System.out.println("记入黑名单，将禁止登录和使用本系统！！！");
}
}
环境类
public class VoteManager {
//持有状态处理对象
private VoteState state;
//记录用户投票的结果，Map<String, String>对应Map<用户名称, 投票的选项>
private Map<String, String> mapVote = new HashMap<>();
//记录用户投票次数，Map<String, String>对应Map<用户名称, 投票次数>
private Map<String, Integer> mapVoteCount = new HashMap<>();
/**
* 获取用户投票结果的map
* @return 返回投票结果Map
*/
public Map<String, String> getMapVote() {
return mapVote;
}
/**
* 投票
* @param user 投票人
* @param voteItem 投票选项
*/
public void vote(String user, String voteItem) {
//1. 为该用户增加投票次数
//获取用户当前的投票次数，如果没有，则默认为0
Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user);
if (oldVoteCount == null) {
oldVoteCount = 0;
}
//增加并更新投票次数
oldVoteCount += 1;
mapVoteCount.put(user, oldVoteCount);
//2.判断用户的投票类型，也就是判断状态
//判断是正常投票、重复投票、恶意投票还是已经记录黑名单的状态
if (oldVoteCount == 1) {
state = new NomalVoteState();
} else if (oldVoteCount > 1 && oldVoteCount < 5) {
state = new RepeatVoteState();
} else if (oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount < 8) {
state = new SpiteVoteState();
} else if (oldVoteCount > 0){
state = new BlackVoteState();
}
//然后转掉状态对象来进行相应的操作
state.vote(user, voteItem, this);
}
}
客户端类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
VoteManager manager = new VoteManager();
for (int i = 0; i < 9; i++) {
manager.vote("Sschen", "A");
}
}
}
执行结果如下
恭喜投票成功！
请不要重复投票！！！
请不要重复投票！！！
请不要重复投票！！！
你有恶意刷票行为，取消投票资格！！！
你有恶意刷票行为，取消投票资格！！！
你有恶意刷票行为，取消投票资格！！！
记入黑名单，将禁止登录和使用本系统！！！
记入黑名单，将禁止登录和使用本系统！！！
从上面的示例可以看出，状态的转换基本上都是内部行为，主要在状态模式内部来维护。比如对于投票的人员，任何时候他的操作都是投票，但是投票管理对象的处理却不一定一样，会根据投票的次数来判断状态，然后根据状态去选择不同的处理。
认识状态模式
状态和行为
所谓对象的状态，通常指的就是对象实例的属性的值；而行为指的就是对象的功能，在具体一点说，行为大多可以对应到方法上。
状态模式的功能就是分离状态的行为，通过维护状态的变化，来调用不同状态对应的不同功能。也就是说，状态和行为是相关联的，他们的关系可以描述为：状态决定行为。
由于状态是在运行期间被改变的，因此行为也会在运行期间根据状态的改变而改变。
行为的平行性
注意是平行性而不是平等性。所谓平行性指的是各种状态的行为所处的层次是一样的、相互独立的、没有关联的。运行中根据不同的状态来决定到底走平行线的哪一条。行为是不同的，当然对应的实现也是不同的，相互之间是不可替换的。
状态的平行性示意图
而平等性强调的是可替换性，大家是同一行为的不同描述或实现，因此在同一个行为发生的时候，可以根据条件挑选任意一个实现来进行相应的处理。
平等性示意图
由此大家可以发现状态模式的结构和策略模式的结构完全一样，但是，她们的目的、实现
、本质确是完全不一样的。还有行为之间的特性也是状态模式和策略模式一个很重要的区别，状态模式的行为是平行性的，不可相互替换的；而策略模式的行为是平等性的，是可以相互替换的。
环境和状态处理对象
在状态模式中，环境Context是持有状态的对象，但是环境Context自身并不处理跟状态相关的行为，而是把处理状态的功能委托给了相应的状态处理类来处理。
在具体的状态处理类中经常需要获取环境Context自身的数据，甚至在必要的时候会回调 环境Context的方法。因此，通常将环境Context自身当作一个参数传递给具体的状态处理类。
客户端一般只和环境Context交互。客户端可以用状态对象来配置一个环境Context，一旦配置完毕，就不再需要和状态对象打交道了。客户端通常不负责运行期间状态的维护，也不负责决定后续到底使用哪一种具体的状态处理对象。
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