設計模式---狀態模式

一. 概述

狀態模式（State Pattern）：它主要用來解決對象在多種狀態轉換時，需要對外輸出不同的行爲的問題。狀態和行爲是一一對應的，狀態之間可以相互轉換。
當一個對象的內在狀態改變時，允許改變其行爲，這個對象看起來像是改變了其類。

原理類圖：

Context 類爲環境角色, 用於維護State實例,這個實例定義當前狀態
State 是抽象狀態角色,定義一個接口封裝與Context 的一個特點接口相關行爲
ConcreteState 具體的狀態角色，每個子類實現一個與Context 的一個狀態相關行爲

二. 場景示例

APP抽獎活動問題
編寫程序完成APP抽獎活動具體要求如下:

假如每參加一次這個活動要扣除用戶50積分，中獎概率是10%
獎品數量固定，抽完就不能抽獎
活動有四個狀態: 可以抽獎、不能抽獎、發放獎品和獎品領完
活動的四個狀態轉換關係圖：

思路分析類圖：
定義出一個接口叫狀態接口，每個狀態都實現它。
接口有扣除積分方法、抽獎方法、發放獎品
代碼實現：

/**
 * 狀態抽象類
 */
public abstract class State {
	// 扣除積分 - 50
    public abstract void deductMoney();
    // 是否抽中獎品
    public abstract boolean raffle();
    // 發放獎品
    public abstract  void dispensePrize();
}

/**
 * 抽獎活動 
 */
public class RaffleActivity {
	// state 表示活動當前的狀態，是變化
    State state = null;
    // 獎品數量
    int count = 0;
    
    // 四個屬性，表示四種狀態
    State noRafflleState = new NoRaffleState(this);
    State canRaffleState = new CanRaffleState(this);
    State dispenseState =   new DispenseState(this);
    State dispensOutState = new DispenseOutState(this);

    //構造器
    //1. 初始化當前的狀態爲 noRafflleState（即不能抽獎的狀態）
    //2. 初始化獎品的數量 
    public RaffleActivity( int count) {
        this.state = getNoRafflleState();
        this.count = count;
    }

    //扣分, 調用當前狀態的 deductMoney
    public void debuctMoney(){
        state.deductMoney();
    }

    //抽獎 
    public void raffle(){
    	// 如果當前的狀態是抽獎成功
        if(state.raffle()){
        	//領取獎品
            state.dispensePrize();
        }

    }

    public State getState() {
        return state;
    }

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    //每領取一次獎品，count--
    public int getCount() {
    	int curCount = count; 
    	count--;
        return curCount;
    }

    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }

    public State getNoRafflleState() {
        return noRafflleState;
    }

    public void setNoRafflleState(State noRafflleState) {
        this.noRafflleState = noRafflleState;
    }

    public State getCanRaffleState() {
        return canRaffleState;
    }

    public void setCanRaffleState(State canRaffleState) {
        this.canRaffleState = canRaffleState;
    }

    public State getDispenseState() {
        return dispenseState;
    }

    public void setDispenseState(State dispenseState) {
        this.dispenseState = dispenseState;
    }

    public State getDispensOutState() {
        return dispensOutState;
    }

    public void setDispensOutState(State dispensOutState) {
        this.dispensOutState = dispensOutState;
    }
}

/**
 * 可以抽獎的狀態
 */
public class CanRaffleState extends State {
    RaffleActivity activity;
    public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }

    //已經扣除了積分，不能再扣
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("已經扣取過了積分");
    }

    //可以抽獎, 抽完獎後，根據實際情況，改成新的狀態
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("正在抽獎，請稍等！");
        Random r = new Random();
        int num = r.nextInt(10);
        // 10%中獎機會
        if(num == 0){
            // 改變活動狀態爲發放獎品 context
            activity.setState(activity.getDispenseState());
            return true;
        }else{
            System.out.println("很遺憾沒有抽中獎品！");
            // 改變狀態爲不能抽獎
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
            return false;
        }
    }

    // 不能發放獎品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("沒中獎，不能發放獎品");
    }
}

/**
 * 獎品發放完畢狀態
 * 說明，當我們activity 改變成 DispenseOutState， 抽獎活動結束
 */
public class DispenseOutState extends State {

	// 初始化時傳入活動引用
    RaffleActivity activity;

    public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("獎品發送完了，請下次再參加");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("獎品發送完了，請下次再參加");
        return false;
    }

    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("獎品發送完了，請下次再參加");
    }
}

/**
 * 發放獎品的狀態
 */
public class DispenseState extends State {

	 // 初始化時傳入活動引用，發放獎品後改變其狀態
    RaffleActivity activity;

    public DispenseState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("不能扣除積分");
    }

    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("不能抽獎");
        return false;
    }

    //發放獎品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        if(activity.getCount() > 0){
            System.out.println("恭喜中獎了");
            // 改變狀態爲不能抽獎
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
        }else{
            System.out.println("很遺憾，獎品發送完了");
            // 改變狀態爲獎品發送完畢, 後面我們就不可以抽獎
            activity.setState(activity.getDispensOutState());
            //System.out.println("抽獎活動結束");
            //System.exit(0);
        }
    }
}

/**
 * 不能抽獎狀態
 */
public class NoRaffleState extends State {

	 // 初始化時傳入活動引用，扣除積分後改變其狀態
    RaffleActivity activity;

    public NoRaffleState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }

    // 當前狀態可以扣積分 , 扣除後，將狀態設置成可以抽獎狀態
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("扣除50積分成功，您可以抽獎了");
        activity.setState(activity.getCanRaffleState());
    }

    // 當前狀態不能抽獎
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("扣了積分才能抽獎喔！");
        return false;
    }

    // 當前狀態不能發獎品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("不能發放獎品");
    }
}

/**
 * 狀態模式測試類
 */
public class ClientTest {
	public static void main(String[] args) {
		// 創建活動對象，獎品有1個獎品
        RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);

        // 我們連續抽300次獎
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            System.out.println("--------第" + (i + 1) + "次抽獎----------");
            // 參加抽獎，第一步點擊扣除積分
            activity.debuctMoney();
            // 第二步抽獎
            activity.raffle();
        }
	}
}

三. 狀態模式在實際項目-借貸平臺中的應用

借貸平臺的訂單，有審覈-發佈-搶單等等步驟，隨着操作的不同，會改變訂單的狀態, 項目中的這個模塊實現就會使用到狀態模式
通常通過if/else判斷訂單的狀態，從而實現不同的邏輯，僞代碼如下
使用狀態模式完成借貸平臺項目的審覈模塊

/**
 * 狀態接口
 */
public interface State {
	/**
     * 電審
     */
    void checkEvent(Context context);
    /**
     * 電審失敗
     */
    void checkFailEvent(Context context);
    /**
     * 定價發佈
     */
    void makePriceEvent(Context context);
    /**
     * 接單
     */
    void acceptOrderEvent(Context context);

    /**
     * 無人接單失效
     */
    void notPeopleAcceptEvent(Context context);

    /**
     * 付款
     */
    void payOrderEvent(Context context);
    /**
     * 接單有人支付失效
     */
    void orderFailureEvent(Context context);
    /**
     * 反饋
     */
    void feedBackEvent(Context context);
    String getCurrentState();
}

public abstract class AbstractState implements State {
	protected static final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("操作流程不允許");
	//抽象類，默認實現了 State 接口的所有方法
	//該類的所有方法，其子類(具體的狀態類)，可以有選擇的進行重寫
    @Override
    public void checkEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
    @Override
    public void orderFailureEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {
        throw EXCEPTION;
    }
}

//環境上下文
public class Context extends AbstractState{
	//當前的狀態 state, 根據我們的業務流程處理，不停的變化
	private State state;

    @Override
    public void checkEvent(Context context) {
        state.checkEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void checkFailEvent(Context context) {
        state.checkFailEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void makePriceEvent(Context context) {
        state.makePriceEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void acceptOrderEvent(Context context) {
        state.acceptOrderEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
        state.notPeopleAcceptEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void payOrderEvent(Context context) {
        state.payOrderEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void orderFailureEvent(Context context) {
        state.orderFailureEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    @Override
    public void feedBackEvent(Context context) {
        state.feedBackEvent(this);
        getCurrentState();
    }

    public State getState() {
        return state;
    }

    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    @Override
    public String getCurrentState() {
        System.out.println("當前狀態 : " + state.getCurrentState());
        return state.getCurrentState();
    }
}

/**
 * 狀態枚舉類
 */
public enum StateEnum {
	 //訂單生成
    GENERATE(1, "GENERATE"),
    //已審覈
    REVIEWED(2, "REVIEWED"),
    //已發佈
    PUBLISHED(3, "PUBLISHED"),
    //待付款
    NOT_PAY(4, "NOT_PAY"),
    //已付款
    PAID(5, "PAID"),
    //已完結
    FEED_BACKED(6, "FEED_BACKED");

    private int key;
    private String value;

    StateEnum(int key, String value) {
        this.key = key;
        this.value = value;
    }
    public int getKey() {return key;}
    public String getValue() {return value;}
}

//各種具體狀態類
class FeedBackState extends AbstractState {
	@Override
	public String getCurrentState() {
		return StateEnum.FEED_BACKED.getValue();
	}
}

class GenerateState extends AbstractState {
	@Override
	public void checkEvent(Context context) {
		context.setState(new ReviewState());
	}
	@Override
	public void checkFailEvent(Context context) {
		context.setState(new FeedBackState());
	}

	@Override
	public String getCurrentState() {
		return StateEnum.GENERATE.getValue();
	}
}

class NotPayState extends AbstractState {

	@Override
	public void payOrderEvent(Context context) {
		context.setState(new PaidState());
	}

	@Override
	public void feedBackEvent(Context context) {
		context.setState(new FeedBackState());
	}

	@Override
	public String getCurrentState() {
		return StateEnum.NOT_PAY.getValue();
	}
}

class PaidState extends AbstractState {

	@Override
	public void feedBackEvent(Context context) {
		context.setState(new FeedBackState());
	}

	@Override
	public String getCurrentState() {
		return StateEnum.PAID.getValue();
	}
}

class PublishState extends AbstractState {

	@Override
	public void acceptOrderEvent(Context context) {
		//把當前狀態設置爲  NotPayState。。。
		//至於應該變成哪個狀態，有流程圖來決定
		context.setState(new NotPayState());
	}

	@Override
	public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
		context.setState(new FeedBackState());
	}

	@Override
	public String getCurrentState() {
		return StateEnum.PUBLISHED.getValue();
	}
}

class ReviewState extends AbstractState {

	@Override
	public void makePriceEvent(Context context) {
		context.setState(new PublishState());
	}

	@Override
	public String getCurrentState() {
		return StateEnum.REVIEWED.getValue();
	}

}

/**測試類*/
public class ClientTest {
	public static void main(String[] args) {
		//創建context 對象
		Context context = new Context();
        //將當前狀態設置爲 PublishState
		context.setState(new PublishState());
        System.out.println(context.getCurrentState());
//        //publish --> not pay
        context.acceptOrderEvent(context);
//        //not pay --> paid
        context.payOrderEvent(context);
//        // 失敗, 檢測失敗時，會拋出異常
//        try {
//        	context.checkFailEvent(context);
//        	System.out.println("流程正常..");
//		} catch (Exception e) {
//			// TODO: handle exception
//			System.out.println(e.getMessage());
//		}
	}
}

四. 狀態模式的注意事項和細節

代碼有很強的可讀性。狀態模式將每個狀態的行爲封裝到對應的一個類中
方便維護。將容易產生問題的if-else語句刪除了，如果把每個狀態的行爲都放到一個類中，每次調用方法時都要判斷當前是什麼狀態，不但會產出很多if-else語句，而且容易出錯
符合“開閉原則”。容易增刪狀態
會產生很多類。每個狀態都要一個對應的類，當狀態過多時會產生很多類，加大維護難度
應用場景：當一個事件或者對象有很多種狀態，狀態之間會相互轉換，對不同的狀態要求有不同的行爲的時候，可以考慮使用狀態模式

設計模式---狀態模式

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