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设计模式之状态模式

设计模式之状态模式

作者: 不怕天黑_0819 | 来源:发表于2020-05-06 15:43 被阅读0次

    开始总结设计模式主要是因为项目在实际的使用中,适合的设计模式能够使代码变得更加优雅,也更便于维护。各种设计模式的精髓和使用场景还需要不断的温习,这样在用时,才能不会为了使用设计模式而使用设计模式。

    核心思想

    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:



    状态模式所涉及到的角色有:
      ●  环境(Context)角色,也成上下文: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(State)角色:定义一个接口,用以封装环境(Context)对象的一个特定的状态所对应的行为。
      ●  具体状态(ConcreteState)角色:每一个具体状态类都实现了环境(Context)的一个状态所对应的行为。

    先看一个简单的代码示例

    public class State {  
        private String value;  
          
        public String getValue() {  
            return value;  
        }  
        public void setValue(String value) {  
            this.value = value;  
        }  
        public void method1(){  
            System.out.println("execute the first opt!");  
        }  
        public void method2(){  
            System.out.println("execute the second opt!");  
        }  
    }  
    
    public class Context {  
        private State state;  
        public Context(State state) {  
            this.state = state;  
        }  
        public State getState() {  
            return state;  
        }  
        public void setState(State state) {  
            this.state = state;  
        }  
        public void method() {  
            if (state.getValue().equals("state1")) {  
                state.method1();  
            } else if (state.getValue().equals("state2")) {  
                state.method2();  
            }  
        }  
    }  
    
    public class Test {  
      
        public static void main(String[] args) {  
              
            State state = new State();  
            Context context = new Context(state);  
              
            //设置第一种状态  
            state.setValue("state1");  
            context.method();  
              
            //设置第二种状态  
            state.setValue("state2");  
            context.method();  
        }  
    }  
    

    再举一个投票系统的case。
     考虑一个在线投票系统的应用,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,而且投票次数超过5次,则判定为恶意刷票,要取消该用户投票的资格,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,将进入黑名单,禁止再登录和使用系统。

    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)。



    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,用来在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 NormalVoteState 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,并取消投票记录
            String str = voteManager.getMapVote().get(user); if(str != null){
                voteManager.getMapVote().remove(user);
            }
            System.out.println("你有恶意刷屏行为,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) { //记录黑名单中,禁止登录系统
            System.out.println("进入黑名单,将禁止登录和使用本系统");
        }
    
    }
    

    环境类

    public class VoteManager { //持有状体处理对象
        private VoteState state = null; //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<String,String>(); //记录用户投票次数,Map<String,Integer>对应Map<用户名称,投票的次数>
        private Map<String,Integer> mapVoteCount = new HashMap<String,Integer>(); /** * 获取用户投票结果的Map */
        public Map<String, String> getMapVote() { return mapVote;
        } /** * 投票
         * @param user    投票人
         * @param voteItem    投票的选项 */
        public void vote(String user,String voteItem){ //1.为该用户增加投票次数 //从记录中取出该用户已有的投票次数
            Integer oldVoteCount = mapVoteCount.get(user); if(oldVoteCount == null){
                oldVoteCount = 0;
            }
            oldVoteCount += 1;
            mapVoteCount.put(user, oldVoteCount); //2.判断该用户的投票类型,就相当于判断对应的状态 //到底是正常投票、重复投票、恶意投票还是上黑名单的状态
            if(oldVoteCount == 1){
                state = new NormalVoteState();
            } else if(oldVoteCount > 1 && oldVoteCount < 5){
                state = new RepeatVoteState();
            } else if(oldVoteCount >= 5 && oldVoteCount <8){
                state = new SpiteVoteState();
            } else if(oldVoteCount > 8){
                state = new BlackVoteState();
            } //然后转调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 vm = new VoteManager(); for(int i=0;i<9;i++){
                vm.vote("u1","A");
            }
        }
    
    }
    

    运行结果如下:



    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,再具体点说,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,它们的关系可以描述为:状态决定行为

    由于状态是在运行期被改变的,因此行为也会在运行期根据状态的改变而改变。

    行为的平行性

    注意平行性而不是平等性。所谓平行性指的是各个状态的行为所处的层次是一样的,相互独立的、没有关联的,是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。

    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。

    大家可能会发现状态模式的结构和策略模式的结构完全一样,但是,它们的目的、实现、本质却是完全不一样的。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状态对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个具体的状态处理对象。

    参考链接:https://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/06/08/2538146.html

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