作为优秀程序员早就学会用“状态模式”代替if-else了 简介 状态模式UML类图 案例讲解 总结

2020年已经进入倒计时了，大家立好的flag完成了吗？2020实“鼠”不易，希望2021可以“牛”转乾坤。

简介

状态模式是行为型设计模式的一种。其设计理念是当对象的内部状态发生改变时，随之改变其行为。状态和行为之间是一一对应的。

该模式主要用于，对象的行为依赖于它的状态，并且其行为是随着状态的改变而切换时。

状态模式UML类图

类图讲解

State：抽象状态接口（也可以定义成抽象类），该接口封装了所有状态所对应的行为。
ConcreteStateA/B：具体状态类，该类实现了抽象状态接口，会根据自身对应的状态来实现接口中定义的方法，还有另一个功能是指明如何过渡到下一个状态。
Context：环境（上下文）角色，该类负责状态的切换，还持有一个State实例，代表当前环境所处状态。

案例讲解

案例：通过状态模式来实现自助售卖机的功能。

状态接口

public interface State {
  // 挑选商品
  void choose();
  // 付款
  boolean payment();
  // 分发商品
  void dispenseCommodity();
}

挑选商品状态类

public class ChooseGoods implements State {

  VendingMachine machine;

  public ChooseGoods(VendingMachine machine) {
    this.machine = machine;
  }

  @Override
  public void choose() {
    if (machine.getCount() > 0) {
      System.out.println("商品挑选成功，请及时付款！");
      machine.setState(machine.getPaymentState());
    } else {
      System.out.println("很遗憾，商品售罄了！");
      machine.setState(machine.getEmptyState());
    }
  }

  @Override
  public boolean payment() {
    System.out.println("请先挑选商品！");
    return false;
  }

  @Override
  public void dispenseCommodity() {
    System.out.println("请先挑选商品！");
  }
}

付款状态类

public class PaymentState implements State {

  VendingMachine machine;

  public PaymentState(VendingMachine machine) {
    this.machine = machine;
  }

  @Override
  public void choose() {
    System.out.println("商品已选购完成请勿重复挑选");
  }

  @Override
  public boolean payment() {
    Random random = new Random();
    int num = random.nextInt(10);
    if(num % 2 == 0){
      System.out.println("付款成功！");
      machine.setState(machine.getDispenseCommodityState());
      return true;
    }
    System.out.println("付款失败，请重新支付！");
    return false;
  }

  @Override
  public void dispenseCommodity() {
    System.out.println("请先完成支付！");
  }
}

商品售罄状态类

public class EmptyState implements State {

  VendingMachine machine;

  public EmptyState(VendingMachine machine) {
    this.machine = machine;
  }

  @Override
  public void choose() {
    System.out.println("对不起商品已售罄！");
  }

  @Override
  public boolean payment() {
    System.out.println("对不起商品已售罄！");
    return false;
  }

  @Override
  public void dispenseCommodity() {
    System.out.println("对不起商品已售罄！");
  }
}

分发商品状态类

public class DispenseCommodityState implements State {

  VendingMachine machine;

  public DispenseCommodityState(VendingMachine machine) {
    this.machine = machine;
  }

  @Override
  public void choose() {
    System.out.println("请及时取走您的商品！");
  }

  @Override
  public boolean payment() {
    System.out.println("请及时取走您的商品！");
    return false;
  }

  @Override
  public void dispenseCommodity() {
    System.out.println("请及时取走您的商品！");
    machine.setState(machine.getChooseGoods());
  }
}

自动售货机 => Context角色

public class VendingMachine {
  // 表示当前状态
  private State state = null;
  // 商品数量
  private int count = 0;
  private State chooseGoods = new ChooseGoods(this);
  private State paymentState = new PaymentState(this);
  private State dispenseCommodityState = new DispenseCommodityState(this);
  private State emptyState = new EmptyState(this);

  public VendingMachine(int count) {
    this.count = count;
    this.state = this.getChooseGoods();
  }

  // 购买商品
  public void purchase() {
    // 挑选商品
    state.choose();
    // 支付成功
    if (state.payment()) {
      // 分发商品
      state.dispenseCommodity();
    }
  }

  // 获取商品后将商品减一
  public int getCount() {
    return count--;
  }

  // get和set方法 ... 
}

客户端测试类

public class Client {

  public static void main(String[] args) {
    VendingMachine machine = new VendingMachine(1);
    for (int i = 1; i < 4; i++) {
      System.out.println("第" + i + "次购买。");
      machine.purchase();
    }
  }
}

执行结果

总结

1、状态模式将每个状态所对应的行为封装到一个类中，大大提高了代码的可读性。并且通过这样的设计还可以消除多余的if-else语句，方便代码的维护。

2、状态模式符合“开闭原则”，容易增加和删除状态。

3、任何事情都有利弊，状态模式也不例外。其最显著的问题是，每个状态都要对应一个类，当状态过多时会产生大量的类，从而加大维护成本。

4、应用场景：当一个需求有很多状态，并且状态之间会进行转换，不同状态还对应不同的行为时就可以考虑使用“状态模式”。

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