掌握设计模式--状态模式

掌握设计模式--状态模式

状态模式（State Pattern）是一种行为设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变其行为，看起来像是改变了其类。这种模式通常用于解决对象在运行时状态多变且行为复杂的问题。

核心思想

将状态与行为绑定，每种状态对应一个具体类有独立的行为逻辑，状态的切换只需更换状态对象，并且状态流转在行为逻辑中完成。

主要组成部分

• Context（上下文）：持有当前状态的对象，负责将请求委托给当前状态对象处理。
• State（抽象状态）：定义一个接口，封装具体状态对象的行为。
• ConcreteState（具体状态）：实现具体状态对应的行为，每个状态对应对象的一个行为。

案例实现

假设我们开发了一个简单的文档审批工作流系统，包括以下状态：

• 草稿（Draft）：文档创建后初始状态，可编辑。
• 提交（Submitted）：文档已提交，等待审批。
• 审批通过（Approved）：文档被批准，不可再修改。
• 驳回（Rejected）：文档被驳回，可重新编辑并提交。

案例类图

状态接口

public interface State {
    void handle(Context context);
}

具体状态

一种状态对应一个具体类，实现不同的行为逻辑，在行为中流转到下一种状态。

// 草稿状态
public class DraftState implements State {
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("当前状态: 草稿状态 >>> 提交文档...");
        context.setState(new SubmittedState());
    }
}
// 提交状态
public class SubmittedState implements State {
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("当前状态: 提交状态 >>> 审批通过 or 审批驳回...");
        // 模拟审批结果
        if (Math.random() > 0.5) {
            System.out.println("文档审批通过");
            context.setState(new ApprovedState());
        } else {
            System.out.println("文档审批驳回");
            context.setState(new RejectedState());
        }
    }
}
// 审批通过状态
public class ApprovedState implements State {
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("当前状态: 审批通过 >>> 没有其他操作。");
    }
}
// 驳回状态
public class RejectedState implements State {
    @Override
    public void handle(Context context) {
        System.out.println("当前状态: 驳回状态 >>> 重新编辑并提交文档...");
        context.setState(new DraftState());
    }
}

上下文类

状态的流程由上下文类来完成

public class Context {
    private State state;
    public Context(State state) {
        this.state = state;
    }
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    public void request() {
        state.handle(this);
    }
}

测试代码

public class WorkflowStateDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Context context = new Context(new DraftState());
        // 模拟多次状态变化
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            context.request();
        }
    }
}

运行结果

每次运行的结果可能不同，因为模拟了随机审批结果：

当前状态: 草稿状态 >>> 提交文档...
当前状态: 提交状态 >>> 审批通过 or 审批驳回...
文档审批驳回
当前状态: 驳回状态 >>> 重新编辑并提交文档...
当前状态: 草稿状态 >>> 提交文档...
当前状态: 提交状态 >>> 审批通过 or 审批驳回...
文档审批通过

或

当前状态: 草稿状态 >>> 提交文档...
当前状态: 提交状态 >>> 审批通过 or 审批驳回...
文档审批通过
当前状态: 审批通过 >>> 没有其他操作。
当前状态: 审批通过 >>> 没有其他操作。
当前状态: 审批通过 >>> 没有其他操作。

扩展状态：可以扩展为更多状态，例如“待修改”、“归档”等，只需要增加具体状态类及状态流转的调整即可。

优缺点和适用场景

优点

• 状态切换清晰：每个状态封装了特定行为，便于管理。
• 代码维护性好：避免了大量的 if-else 或 switch 语句。
• 遵循开闭原则：添加新状态时无需修改现有代码。

缺点

• 状态类增多：每个状态需要一个具体类，可能导致类的数量增加。
• 状态切换复杂：需要在状态中显式定义状态转换逻辑。

适用场景

• 对象的行为取决于状态，且需要在运行时根据状态改变行为。
• 替代 if-else 或 switch 语句处理状态逻辑，避免代码复杂性和维护困难。
• 状态之间的切换清晰明确、状态转换简单且固定。

总结

状态模式有点像策略模式，最大的不同是，状态类维护着状态的流转。状态模式是一种通过将对象的行为与其状态分离，使对象在不同状态下表现出不同行为的设计模式。在状态中需要显式定义状态转换逻辑，状态模式的显式状态转换逻辑适用于状态数量有限、关系明确、行为独立的场景，但在状态复杂、依赖上下文或需要动态控制的情况下，应该引入更灵活的设计方式（如状态机或规则引擎）来简化管理。可以结合具体业务需求，权衡模式的适用性和实现复杂度，选择最合适的方案。

本文原文来自Cnblogs