状态模式
1、状态模式的动机
- 一个对象的行为取决于一个或多个动态变化的属性，这样的属性叫做状态，这样的对象叫做有状态的 (stateful)对象， 这样的对象状态是从事先定义好的一系列值中取出的。
- 当一个这样的对象与外部事件产生互动时，其内部状态就会改变，从而使得系统的行为也随之发生变化。 在UML中可以使用状态图来描述对象状态的变化。
2、责任链模式的定义
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他的类；
理解：
-
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的对象，从而使得行为随着内部状态而改变；
-
“对象看起来好像修改了他的类”，从客户端的角度来看，你所使用的对象能够改变其行为，那么你就会觉得对象实际上是从别的类 实例化来的，然而实际上，是在使用组合通过简单引用不同的状态对象来造成类改变的假象；
3、责任链模式的类结构图
模式中包含三个角色：抽象状态类（接口或者抽象类），具体状态类，环境类；
- 状态模式描述了对象状态的变化以及对象如何在每一种状态下表现出不同的行为。
- 状态模式的关键是引入了一个抽象类来专门表示对象的状态，这个类我们叫做抽象状态类，而对象的每一种具体状态类都继承了该类， 并在不同具体状态类中实现了不同状态的行为，包括各种状态之间的转换。
- 在状态模式结构中需要理解环境类与抽象状态类的作用：
a、环境类实际上就是拥有状态的对象，环境类有时候可以充当状态管理器(State Manager)的角色，可以在环境类中对状态进行切换操作。
b、抽状态类的产生是由于环境类存在多个状态，同时还满足两个条件：这些状态经常需要切换，在不同的状态下对象的行为不同。因此可以将不同 对象下的行为单独提取出来封装在具体的状态类中，使得环境类对象在其内部状态改变时可以改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类，而实际 上是由于切换到不同的具体状态类实现的。由于环境类可以设置为任一具体状态类，因此它针对抽象状态类进行编程，在程序运行时可以将任一具体状 态类的对象设置到环境类中，从而使得环境类可以改变内部状态，并且改变行为。
4、 优缺点和适用场景
优点：
- 封装了转换规则。
- 枚举可能的状态，在枚举状态之前需要确定状态种类。
- 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，并且可以方便地增加新的状态，只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
- 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是某一个巨大的条件语句块。
- 可以让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数。
缺点：
- 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
- 状态模式的结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码的混乱。
- 状态模式对“开闭原则”的支持并不太好，对于可以切换状态的状态模式，增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码，否则无法切换到新增状态； 而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。
适用场景：
- 对象的行为依赖于它的状态（属性）并且可以根据它的状态改变而改变它的相关行为。
- 代码中包含大量与对象状态有关的条件语句，这些条件语句的出现，会导致代码的可维护性和灵活性变差，不能方便地增加和删除状态，使客户类与类库之间 的耦合增强。在这些条件语句中包含了对象的行为，而且这些条件对应于对象的各种状态 ；
5、实例
6.1
例1：糖果售卖机
a、定义状态接口
/**
* Desc:糖果自动售货机为例应用状态模式,共有四种行为：投币，退币，转轴，发放糖果
* 五种状态：有币，无币，售出糖果，告罄，中奖赢家；
* ------------------------------------
* Author:XXXX
* Date:2017/8/24
* Time:11:16
*/
public interface State {
// 投币
void insertQuarter();
// 退币
void ejectQuarter();
// 转轴
void turnCrank();
// 发放糖果
void dispens
b、实现状态类
public class SoldState implements State {
private CumballMachine cumballMachine;
public SoldState(CumballMachine cumballMachine) {
this.cumballMachine = cumballMachine;
}
public void insertQuarter() {
System.out.println("SoldState,不允许投币");
}
public void ejectQuarter() {
System.out.println("SoldState,不允许退币");
}
public void turnCrank() {
System.out.println("SoldState,不允许转轴");
}
public void dispense() {
cumballMachine.releaseBall();
if (cumballMachine.getCount() > 0) {
cumballMachine.setState(cumballMachine.getNoQuarter());
} else {
System.out.println("糖果售完");
cumballMachine.setState(cumballMachine.getSoldOutState());
}
}
}
public class SoldOutState implements State {
private CumballMachine cumballMachine;
public SoldOutState(CumballMachine cumballMachine) {
this.cumballMachine = cumballMachine;
}
public void insertQuarter() {
System.out.println("SoldOutState,不可投币");
}
public void ejectQuarter() {
System.out.println("SoldOutState,不可退币");
}
public void turnCrank() {
System.out.println("SoldOutState,不可转轴");
}
public void dispense() {
System.out.println("SoldOutState,不可发放糖果");
}
}
public class NoQuarter implements State {
private CumballMachine cumballMachine;
public NoQuarter(CumballMachine cumballMachine) {
this.cumballMachine = cumballMachine;
}
public void insertQuarter() {
System.out.println("投入钱币，状态跳转到hasQuarter");
cumballMachine.setState(cumballMachine.getHasQuarter());
}
public void ejectQuarter() {
System.out.println("该状态没给钱，不能够退还钱币");
}
public void turnCrank() {
System.out.println("该状态没给钱，不能够转轴");
}
public void dispense() {
System.out.println("该状态没给钱，请先投币");
}
}
/**
* Desc:具体状态对象，将行为委托给具体的状态
* ------------------------------------
* Author:XXXX
* Date:2017/8/24
* Time:11:27
*/
public class HasQuarter implements State {
private CumballMachine cumballMachine;
public HasQuarter(CumballMachine cumballMachine) {
this.cumballMachine = cumballMachine;
}
public void insertQuarter() {
System.out.println("HasQuarter，已存在钱币，不用再投币了");
}
public void ejectQuarter() {
System.out.println("HasQuarter，退币，进入NoQuarter");
cumballMachine.setState(cumballMachine.getNoQuarter());
}
public void turnCrank() {
System.out.println("HasQuarter，转轴，进入soldState");
int in= new Random().nextInt(100);
if (in % 3 == 1) {
cumballMachine.setState(cumballMachine.getSoldState());
} else {
cumballMachine.setState(cumballMachine.getWinnerState());
}
}
public void dispense() {
System.out.println("HasQuarter，未经过转轴，不可发放糖果");
}
}
public class WinnerState implements State {
private CumballMachine cumballMachine;
public WinnerState(CumballMachine cumballMachine) {
this.cumballMachine = cumballMachine;
}
public void insertQuarter() {
System.out.println("WinnerState,不允许投币");
}
public void ejectQuarter() {
System.out.println("WinnerState,不允许退币");
}
public void turnCrank() {
System.out.println("WinnerState,不允许转轴");
}
public void dispense() {
System.out.println("恭喜中奖了");
cumballMachine.releaseBall();
if (cumballMachine.getCount() > 0) {
cumballMachine.releaseBall();
if (cumballMachine.getCount() == 0) {
System.out.println("WinnerState,售罄，进入SoldOutState");
cumballMachine.setState(cumballMachine.getSoldOutState());
} else {
System.out.println("WinnerState，进入NoQuarter");
cumballMachine.setState(cumballMachine.getNoQuarter());
}
}
}
}
c、环境类
/**
* Desc:自动售货机
* ------------------------------------
* Author:XXXX
* Date:2017/8/24
* Time:11:32
*/
@Data
public class CumballMachine implements State{
private State hasQuarter;
private State noQuarter;
private State soldState;
private State soldOutState;
private State winnerState;
private State state; // 售货机当前状态
private int count; // 售货机糖果数量
public CumballMachine(int count) {
hasQuarter = new HasQuarter(this);
noQuarter = new NoQuarter(this);
soldOutState = new SoldOutState(this);
soldState = new SoldState(this);
winnerState = new WinnerState(this);
this.count = count;
this.state = noQuarter;
}
public void releaseBall() {
System.out.println("发放糖果");
this.count--;
}
public void insertQuarter() {
state.insertQuarter();
}
public void ejectQuarter() {
state.ejectQuarter();
}
public void turnCrank() {
state.turnCrank();
}
public void dispense() {
state.dispense();
}
}
d、测试类
public class Test {
public static void main(String[] args) {
CumballMachine cumballMachine = new CumballMachine(4);
cumballMachine.insertQuarter();
cumballMachine.turnCrank();
cumballMachine.dispense();
}
}
6、状态模式的扩展
简单状态模式与可切换状态的状态模式：
(1) 简单状态模式：简单状态模式是指状态都相互独立，状态之间无须进行转换的状态模式，这是最简单的一种状态模式。对于这种状态模式， 每个状态类都封装与状态相关的操作，而无须关心状态的切换，可以在客户端直接实例化状态类，然后将状态对象设置到环境类中。 如果是这种简单的状态模式，它遵循“开闭原则”，在客户端可以针对抽象状态类进行编程，而将具体状态类写到配置文件中，同时增加新的状态 类对原有系统也不造成任何影响。
(2) 可切换状态的状态模式：大多数的状态模式都是可以切换状态的状态模式，在实现状态切换时，在具体状态类内部需要调用环境类Context 的setState()方法进行状态的转换操作，在具体状态类中可以调用到环境类的方法，因此状态类与环境类之间通常还存在关联关系或者依赖关系 。通过在状态类中引用环境类的对象来回调环境类的setState()方法实现状态的切换。在这种可以切换状态的状态模式中，增加新的状态类可能需 要修改其他某些状态类甚至环境类的源代码，否则系统无法切换到新增状态。
