設計模式之狀態模式(一)

我原本以爲在對鄉村的一切事物都很容易,但是每次我一回頭就有更多變更的請求紛至沓來。我快崩潰了!----當小編讀到這段話的時候,甚是感慨,設計模式的世界真的不是那麼容易弄懂的,好在我還在學習。

基本常識:策略模式和狀態模式是雙胞胎,在出生時才分開。策略模式是圍繞可以互換的算法來創建成功業務的。然而,狀態走的是更崇高的路,它通過改變對象內部的狀態來幫助對象控制自己的行爲。

我們先來看下對象村的大家,這次又想出了什麼。他們發現只要在糖果機裏裝上CPU,就可以增加銷量、通過網絡監測庫存,並且能準確地得知客戶的滿意度。所有,就有了下面的這個設想:

640?wx_fmt=jpeg

狀態機101

我們如何從狀態圖得到真正的代碼呢?下面是一個實現狀態機的簡單介紹

  1. 首先,找出所有的狀態:

我們有:沒有25分錢、有25分錢、糖果售罄、售出糖果四個狀態

  1. 接下來,創建一個實例變量來持有目前的狀態,然後定義每個狀態的值:

    final static int SOLD_OUT = 0;    final static int NO_QUARTER = 1;    final static int HAS_QUARTER = 2;    final static int SOLD = 3;    int state = SOLD_OUT;static int SOLD_OUT = 0;
    final static int NO_QUARTER = 1;
    final static int HAS_QUARTER = 2;
    final static int SOLD = 3;

    int state = SOLD_OUT;
  1. 現在,我們將所有系統中可以發生的動作整合起來:

投入25分錢、退回25分錢、轉動曲柄、發放糖果

  1. 現在,我們創建一個類,它的作用就像是一個狀態機。對每一個動作,我們都創建了一個對應的方法,這些方法利用條件語句來決定在每個狀態內什麼行爲是恰當的。比如對“投入25分錢”這個動作來說,我們可以把對應方法寫成下面的樣子:

public void insertQuarter() {    if (state == HAS_QUARTER) {        System.out.println("You can't insert another quarter");    } else if (state == NO_QUARTER) {        state = HAS_QUARTER;        System.out.println("You inserted a quarter");    } else if (state == SOLD_OUT) {        System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is old out");    } else if (state == SOLD) {        System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");    }}
    if (state == HAS_QUARTER) {
        System.out.println("You can't insert another quarter");
    } else if (state == NO_QUARTER) {
        state = HAS_QUARTER;
        System.out.println("You inserted a quarter");
    } else if (state == SOLD_OUT) {
        System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is old out");
    } else if (state == SOLD) {
        System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");
    }
}

寫下代碼

現在我們來實現糖果機。我們知道要利用實例變量持有當前的狀態,然後需要處理所有可能發生的動作、行爲和狀態的轉換。我們需要實現的動過包括:投入25分錢、退回25分錢、轉動曲柄和發放糖果;也要檢查糖果是否售罄。

public class GumballMachine {    final static int SOLD_OUT = 0;    final static int NO_QUARTER = 1;    final static int HAS_QUARTER = 2;    final static int SOLD = 3;    int state = SOLD_OUT;    int count = 0;    public GumballMachine(int count) {        this.count = count;        if (count > 0) {            state = NO_QUARTER;        }    }    // 當有25分錢投進來,就會執行這裏    public void insertQuarter() {        if (state == HAS_QUARTER) {            System.out.println("You can't insert another quarter");        } else if (state == NO_QUARTER) {            state = HAS_QUARTER;            System.out.println("You inserted a quarter");        } else if (state == SOLD_OUT) {            System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is sold out");        } else if (state == SOLD) {            System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");        }    }    // 現在,如果顧客試着退回25分錢    public void ejectQuarter() {        if (state == HAS_QUARTER) {            System.out.println("Quarter returned");            state = NO_QUARTER;        } else if (state == NO_QUARTER) {            System.out.println("You haven't inserted a quarter");        } else if (state == SOLD) {            System.out.println("Sorry, you already turned the crank");        } else if (state == SOLD_OUT) {            System.out.println("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet");        }    }    // 顧客試着轉動曲柄    public void turnCrank() {        if (state == SOLD) {            System.out.println("Turning twice doesn't get you another gumball!");        } else if (state == NO_QUARTER) {            System.out.println("You turned but there's no quarter");        } else if (state == SOLD_OUT) {            System.out.println("You turned, but there are no gumballs");        } else if (state == HAS_QUARTER) {            System.out.println("You turned...");            state = SOLD;            dispense();        }    }    // 調用此方法,發放糖果    private void dispense() {        if (state == SOLD) {            System.out.println("A gumball comes rolling out the slot");            count = count - 1;            if (count == 0) {                System.out.println("Oops, out of gumballs!");                state = SOLD_OUT;            } else {                state = NO_QUARTER;            }        } else if (state == NO_QUARTER) {            System.out.println("You need to pay first");        } else if (state == SOLD_OUT) {            System.out.println("No gumball dispensed");        } else if (state == HAS_QUARTER) {            System.out.println("No gumball dispensed");        }    }    public void refill(int numGumBalls) {        this.count = numGumBalls;        state = NO_QUARTER;    }    public String toString() {        StringBuffer result = new StringBuffer();        result.append("\nMighty Gumball, Inc.");        result.append("\nJava-enabled Standing Gumball Model #2004\n");        result.append("Inventory: " + count + " gumball");        if (count != 1) {            result.append("s");        }        result.append("\nMachine is ");        if (state == SOLD_OUT) {            result.append("sold out");        } else if (state == NO_QUARTER) {            result.append("waiting for quarter");        } else if (state == HAS_QUARTER) {            result.append("waiting for turn of crank");        } else if (state == SOLD) {            result.append("delivering a gumball");        }        result.append("\n");        return result.toString();    }}class GumballMachine {

    final static int SOLD_OUT = 0;
    final static int NO_QUARTER = 1;
    final static int HAS_QUARTER = 2;
    final static int SOLD = 3;

    int state = SOLD_OUT;
    int count = 0;

    public GumballMachine(int count) {
        this.count = count;
        if (count > 0) {
            state = NO_QUARTER;
        }
    }
    // 當有25分錢投進來,就會執行這裏
    public void insertQuarter() {
        if (state == HAS_QUARTER) {
            System.out.println("You can't insert another quarter");
        } else if (state == NO_QUARTER) {
            state = HAS_QUARTER;
            System.out.println("You inserted a quarter");
        } else if (state == SOLD_OUT) {
            System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is sold out");
        } else if (state == SOLD) {
            System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");
        }
    }

    // 現在,如果顧客試着退回25分錢
    public void ejectQuarter() {
        if (state == HAS_QUARTER) {
            System.out.println("Quarter returned");
            state = NO_QUARTER;
        } else if (state == NO_QUARTER) {
            System.out.println("You haven't inserted a quarter");
        } else if (state == SOLD) {
            System.out.println("Sorry, you already turned the crank");
        } else if (state == SOLD_OUT) {
            System.out.println("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet");
        }
    }

    // 顧客試着轉動曲柄
    public void turnCrank() {
        if (state == SOLD) {
            System.out.println("Turning twice doesn't get you another gumball!");
        } else if (state == NO_QUARTER) {
            System.out.println("You turned but there's no quarter");
        } else if (state == SOLD_OUT) {
            System.out.println("You turned, but there are no gumballs");
        } else if (state == HAS_QUARTER) {
            System.out.println("You turned...");
            state = SOLD;
            dispense();
        }
    }

    // 調用此方法,發放糖果
    private void dispense() {
        if (state == SOLD) {
            System.out.println("A gumball comes rolling out the slot");
            count = count - 1;
            if (count == 0) {
                System.out.println("Oops, out of gumballs!");
                state = SOLD_OUT;
            } else {
                state = NO_QUARTER;
            }
        } else if (state == NO_QUARTER) {
            System.out.println("You need to pay first");
        } else if (state == SOLD_OUT) {
            System.out.println("No gumball dispensed");
        } else if (state == HAS_QUARTER) {
            System.out.println("No gumball dispensed");
        }
    }

    public void refill(int numGumBalls) {
        this.count = numGumBalls;
        state = NO_QUARTER;
    }

    public String toString() {
        StringBuffer result = new StringBuffer();
        result.append("\nMighty Gumball, Inc.");
        result.append("\nJava-enabled Standing Gumball Model #2004\n");
        result.append("Inventory: " + count + " gumball");
        if (count != 1) {
            result.append("s");
        }
        result.append("\nMachine is ");
        if (state == SOLD_OUT) {
            result.append("sold out");
        } else if (state == NO_QUARTER) {
            result.append("waiting for quarter");
        } else if (state == HAS_QUARTER) {
            result.append("waiting for turn of crank");
        } else if (state == SOLD) {
            result.append("delivering a gumball");
        }
        result.append("\n");
        return result.toString();
    }
}

現在,讓我們進入一個小小的內部測試,看下是否符合了要求。

public class WinnerState implements State {    GumballMachine gumballMachine;    public WinnerState(GumballMachine gumballMachine) {        this.gumballMachine = gumballMachine;    }    public void insertQuarter() {        System.out.println("Please wait, we're already giving you a Gumball");    }    public void ejectQuarter() {        System.out.println("Please wait, we're already giving you a Gumball");    }    public void turnCrank() {        System.out.println("Turning again doesn't get you another gumball!");    }    public void dispense() {        gumballMachine.releaseBall();        if (gumballMachine.getCount() == 0) {            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());        } else {            gumballMachine.releaseBall();            System.out.println("YOU'RE A WINNER! You got two gumballs for your quarter");            if (gumballMachine.getCount() > 0) {                gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());            } else {                System.out.println("Oops, out of gumballs!");                gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());            }        }    }    public void refill() { }    public String toString() {        return "despensing two gumballs for your quarter, because YOU'RE A WINNER!";    }}class WinnerState implements State {
    GumballMachine gumballMachine;

    public WinnerState(GumballMachine gumballMachine) {
        this.gumballMachine = gumballMachine;
    }

    public void insertQuarter() {
        System.out.println("Please wait, we're already giving you a Gumball");
    }

    public void ejectQuarter() {
        System.out.println("Please wait, we're already giving you a Gumball");
    }

    public void turnCrank() {
        System.out.println("Turning again doesn't get you another gumball!");
    }

    public void dispense() {
        gumballMachine.releaseBall();
        if (gumballMachine.getCount() == 0) {
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
        } else {
            gumballMachine.releaseBall();
            System.out.println("YOU'RE A WINNER! You got two gumballs for your quarter");
            if (gumballMachine.getCount() > 0) {
                gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());
            } else {
                System.out.println("Oops, out of gumballs!");
                gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());
            }
        }
    }

    public void refill() { }

    public String toString() {
        return "despensing two gumballs for your quarter, because YOU'RE A WINNER!";
    }
}

運行結果比較長,在這裏就不進行打印啦,需要的朋友請自行根據代碼進行執行。

變更需求來了,需要新設計

現在,客戶要求當曲柄轉動時,有10%的機率掉下來的是兩顆糖果(多送你一顆),那你應該怎麼做呢?

我們的計劃是這樣的:不要維護我們現有的代碼,我們重寫它以便於將狀態對象封裝在各自的類中,然後在動作發生時委託給當前狀態。所以,我們要做的事情就是:

  1. 首先,我們定義一個State接口。在這個接口中,糖果機的每個動作都有一個對應的方法

  2. 然後爲機器中的每個狀態實現狀態類。這些將負責在對應的狀態下進行機器的行爲

  3. 最後,我們要擺脫舊的條件代碼,取而代之的方式是,將動作委託到狀態類

你將會看到,我們不僅遵守了設計原則,實際上我們還實現了狀態模式。接下來,我們定義狀態接口和類,如下:

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好了,到現在爲止,我們下一步肯定是要去實現怎麼改造了,對吧。在這裏呢,給大家先留着,先去思考思考,如何進行改造。思路有了,類圖有了,就看你怎麼想啦。我們下一次揭曉。

愛生活,愛學習,愛感悟,愛挨踢
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