狀態模式的理解和示例

Other+發表於2019-08-01
模式

一、是什麼

1. 定義: 封裝了基於狀態的行為，並使用委託在行為之間切換

2. 好處: 通過將每個狀態封裝到類中，將以後需要做的任何改變區域性化

3. 缺點: 使用狀態類通常會導致設計類的數量大量增加

4. 類圖如上，和策略模式的類圖相同，目的不同，策略是為了封裝互換的行為，用委託來解耦，狀態模式的目的是將狀態封裝成類，用委託來切換狀態

二、示例

場景：假設衝一杯咖啡的步驟是，1. 拿一個空杯子 2. 往杯子中新增速溶咖啡 3. 往杯子中加水

該場景中有三個狀態： 1. 空杯子 2. 裝有速溶咖啡的杯子 2. 裝水的杯子

原來的實現：

　　寫了個大概的假程式碼, 這裡只有拿杯子的方法，裡面就有了四個if判斷, 後面的方法還是繼續if判斷，相對麻煩一點, 當然最重要的是如果以後要變化步驟的話，整個類都在影響範圍之類。而狀態模式在這裡可以幫我們將變化區域性化

final static int NO_CUP = 0                    // 還沒有杯子的狀態
final static int EMPTY_CUP = 1                 // 空杯
final static int INSTANT_COFFEE_CUP = 2        // 裝有速溶咖啡粉的杯子
final static int ENJOY_CUP = 3                 // 衝好咖啡, 美滋滋的杯子

// 拿杯子的方法
public void takeCup() {
    if (state == NO_CUP) {
        // 此時沒有杯子, 所以我就拿了一個空杯子
        state = EMPTY_CUP;
    } else if (state == EMPTY_CUP) {
        // 已經有一個空杯子了, 不需要再拿了
    } else if (state == INSTANT_COFFEE_CUP) {
        // 已經有一個裝有速溶咖啡粉的杯子, 不需要再拿了
    } else if (state == ENJOY_CUP) {
        // 已經衝好咖啡了, 不需要再拿了
    }
}

現有的實現:

1. 狀態類

1. 1 狀態類的介面

/**
 * 狀態介面
 */
public interface State {

    /**
     * 1. 拿杯子
     */
    void takeCup();

    /**
     * 2. 往杯子中新增速溶咖啡
     */
    void addInstantCoffe();

    /**
     * 3. 往杯子中加水
     */
    void addWater();

    /**
     * 4. 盡情的享受咖啡
     */
    void enjoyCoffe();
}

1.2 沒有杯子的狀態類

/**
 * 0. 沒有杯子的狀態
 */
public class NoCupState implements State {
    private MakeCoffe makeCoffe;

    public NoCupState(MakeCoffe makeCoffe) {
        this.makeCoffe = makeCoffe;
    }

    @Override
    public void takeCup() {
        makeCoffe.state = makeCoffe.emptyCupState;
        System.out.println("拿了一個杯子");
    }

    @Override
    public void addInstantCoffe() {
        System.out.println("還沒有一個杯子, 需要拿個杯子");
    }

    @Override
    public void addWater() {
        System.out.println("還沒有一個杯子, 需要拿個杯子");
    }

    @Override
    public void enjoyCoffe() {
        System.out.println("現在還沒有杯子, 享受不了啊");
    }
}

1.3 空杯子的狀態

/**
 * 1. 有個空杯子的狀態
 */
public class EmptyCupState implements State {
    private MakeCoffe makeCoffe;

    public EmptyCupState(MakeCoffe makeCoffe) {
        this.makeCoffe = makeCoffe;
    }

    @Override
    public void takeCup() {
        System.out.println("已經有個空杯子了, 不需要再");
    }

    @Override
    public void addInstantCoffe() {
        this.makeCoffe.state = makeCoffe.instantCoffeCupState;
        System.out.println("往杯子加了速溶咖啡");
    }

    @Override
    public void addWater() {
        System.out.println("杯子中還需要先加速溶咖啡粉, 再加水");
    }

    @Override
    public void enjoyCoffe() {
        System.out.println("現在還是空杯子, 享受不了啊");
    }
}

1.4 加了速溶咖啡的狀態

/**
 * 2. 加了速溶咖啡的狀態
 */
public class InstantCoffeCupState implements State {
    private MakeCoffe makeCoffe;

    public InstantCoffeCupState(MakeCoffe makeCoffe) {
        this.makeCoffe = makeCoffe;
    }

    @Override
    public void takeCup() {
        System.out.println("杯子中已經加了速溶咖啡了, 不需要在拿一個了");
    }

    @Override
    public void addInstantCoffe() {
        System.out.println("杯子中已經加了速溶咖啡了, 不需要再放速溶咖啡了");
    }

    @Override
    public void addWater() {
        makeCoffe.state = makeCoffe.coffeOkState;
        System.out.println("往有速溶咖啡的杯子裡, 加水");
    }

    @Override
    public void enjoyCoffe() {
        System.out.println("現在杯子中還沒加水, 享受不了啊");
    }
}

1.5 加完水，咖啡衝好的狀態，享受咖啡

/**
 * 4. 咖啡衝好, 享受咖啡
 */
public class CoffeOkState implements State {
    @Override
    public void takeCup() {
        System.out.println("咖啡已經衝好了, 不需要再拿一個杯子了");
    }

    @Override
    public void addInstantCoffe() {
        System.out.println("咖啡已經衝好了, 不需要再加速溶咖啡了");
    }

    @Override
    public void addWater() {
        System.out.println("咖啡已經衝好了, 不需要再加水了");
    }

    @Override
    public void enjoyCoffe() {
        System.out.println("享受咖啡咯");
    }
}

2. 製作咖啡的類

/**
 * 製作咖啡的類
 */
public class MakeCoffe {

    /**
     * 這杯咖啡的狀態
     */
    public State state;

    /**
     * 沒有杯子狀態
     */
    public NoCupState noCupState;
    /**
     * 有一個空杯子狀態
     */
    public EmptyCupState emptyCupState;
    /**
     * 杯子裡有速溶咖啡粉狀態
     */
    public InstantCoffeCupState instantCoffeCupState;
    /**
     * 衝好咖啡狀態
     */
    public CoffeOkState coffeOkState;

    public MakeCoffe() {
        this.noCupState = new NoCupState(this);
        this.emptyCupState = new EmptyCupState(this);
        this.instantCoffeCupState = new InstantCoffeCupState(this);
        this.coffeOkState = new CoffeOkState();

        // 設定預設狀態
        this.state = this.noCupState;
    }

    // 拿杯子
    public void takeCup() {
        state.takeCup();
    }

    // 加入速溶咖啡
    public void addInstantCoffe() {
        state.addInstantCoffe();
    }

    // 加水
    public void addWater() {
        state.addWater();
    }

    public void enjoyCoffe() {
        state.enjoyCoffe();
    }
}

3. 測試

/**
 * 享受咖啡測試類
 */
public class EnjoyCoffeMain {

    public static void main(String[] args) {
        MakeCoffe makeCoffe = new MakeCoffe();

        makeCoffe.takeCup();
        makeCoffe.addInstantCoffe();
        makeCoffe.addWater();
        makeCoffe.enjoyCoffe();
    }
}

// 控制檯顯示
拿了一個杯子
往杯子加了速溶咖啡
往有速溶咖啡的杯子裡, 加水
享受咖啡咯

1. 恭喜這個程式猿在沒有寫很多IF判斷的情況下，成功享受到咖啡, 狀態模式這裡我覺得好處就是可以將變化分開封裝，以後 要是某個狀態中的操作改了，不需要查詢整個IF了，找到對應類修改。

2. 或者以後新增某個狀態的話，如卡布奇諾需要加奶加糖等，就不需要修改IF, 而是新增狀態，修改部分狀態中的程式碼

3. 帶來的缺點就是，增加了很多的類

三、總結

想想自己兩年前理解的狀態的模式，現在比以前更理解一點了

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