用設計模式去掉沒必要的狀態變數 —— 狀態模式

唐子玄發表於2019-06-12
設計模式變數

這是設計模式系列的第四篇，系列文章目錄如下：

  1. 一句話總結殊途同歸的設計模式：工廠模式=？策略模式=？模版方法模式

  2. 使用組合的設計模式 —— 美顏相機中的裝飾者模式

  3. 使用組合的設計模式 —— 追女孩要用的遠端代理模式

  4. 用設計模式去掉沒必要的狀態變數 —— 狀態模式

業務場景

這是在UI開發中經常會遇到的場景：介面有兩種狀態，每一種狀態下介面元素對應的操作都不同。比如在 offline 狀態下點選大叉會直接退出應用，而在 login 狀態下點選大叉會退出登入。

最簡單直觀的方案就是用 int 值來儲存當前狀態，根據 int 值不同會執行不同分支的操作。

方案一：狀態變數 + if-else

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    //'離線狀態'
    private static final int STATE_OFFLINE = 0;
    //'登陸狀態'
    private static final int STATE_LOGIN = 1;
    //'當前狀態'
    private int currentState = STATE_OFFLINE;
    //顯示狀態的控制元件
    private TextView tvState;

    //省略了設定佈局檔案和設定點選監聽

    //'當按鈕點選時執行的操作'
    public void onButtonClick() {
        if (currentState == STATE_OFFLINE) {
            logIn();
            setStateText("login");
            setState(STATE_LOGIN);
        }
    }

    //'當大叉被點選時執行的操作'
    public void onCloseClick() {
        if (currentState == STATE_OFFLINE) {
            finish();
        } else if (currentState == STATE_LOGIN) {
            logOut();
            setStateText("offline");
            setState(STATE_OFFLINE);
        } 
    }

    public void setStateText(String state) {
        tvState.setText(state);
    }

    //'設定當前狀態'
    public void setState(int state) {
        this.currentState = state;
    }
}
複製程式碼

簡單直觀，狀態變數配合 if-else 就能實現需求。

新需要來了，新增群組功能，當登陸成功後，再次點選登陸按鈕就能加入群組。在群組時點選大叉會退出群組。

新需求增加了一種狀態，介面上的兩個操作按鈕也因此增加了兩種新的操作。

小場面，只需要新增 if-else 就能搞定：

public class MainActivity2 extends AppCompatActivity {
    private static final int STATE_OFFLINE = 0;
    private static final int STATE_LOGIN = 1;
    //'新增群組狀態'
    private static final int STATE_IN_GROUP = 2;
    private int currentState = STATE_OFFLINE;
    private TextView tvState;

    public void onButtonClick() {
        if (currentState == STATE_OFFLINE) {
            logIn();
            setStateText("login");
            setState(STATE_LOGIN);
        }
        //'按鈕新增對群組狀態的響應程式碼'
        else if (currentState == STATE_LOGIN) {
            joinGroup();
            setStateText("in group");
            setState(STATE_IN_GROUP);
        }
    }

    public void onCloseClick() {
        if (currentState == STATE_OFFLINE) {
            finish();
        } else if (currentState == STATE_LOGIN) {
            logOut();
            setStateText("offline");
            setState(STATE_OFFLINE);
        } 
        //'大叉新增對群組狀態的響應程式碼'
        else if (currentState == STATE_IN_GROUP) {
            quitGroup();
            tvState.setText("login");
            setState(STATE_LOGIN);
        }
    }
複製程式碼

目前看起來還不是太糟，但隨著狀態的增加，if-else 分支就會原來越多，程式碼可讀性會持續下降。

更關鍵的是這不符合開閉原則，即當新增功能的時候不允許修改原有程式碼。而在 demo 中新增狀態的時候，不得不修改onCloseClick()和onButtonClick。demo 中的邏輯非常簡單，這兩個函式的呼叫者只有一個，分別是按鈕和大叉。真實專案中呼叫者可能分佈在各個角落，對於這種函式，你敢輕易改嗎？一不小心就可能修改出 bug 。

如果需求變更：在離線狀態增加確認，即離線時點選按鈕彈框確認是否需要登入，點選大叉彈框確認是否需要退出應用。如果使用上述方案，就需要全域性搜尋STATE_OFFLINE，找到所有訪問它的地方，一個個的做修改（可能散佈在 n 個類中，增加了 n 個類出 bug 的可能性）。

吐槽完缺點後，看看狀態模式是怎麼解決問題的。

方案二：狀態模式

在這個場景中，變化的是狀態，增加一層抽象把變化封裝起來是設計模式的慣用手段。看下如何把狀態封裝起來：

public interface State {
    void onCloseClick();
    void onButtonClick();
}
複製程式碼

新增一層抽象，這層抽象的例項表示一個具體的狀態，抽象中的方法表示該狀態可以執行的操作。

現在有離線、登陸、進群組這三個狀態，分別對應著三個State例項：

//'離線狀態'
public class OfflineState implements State {
    private MainActivity mainActivity;
    public OfflineState(MainActivity mainActivity) {
        this.mainActivity = mainActivity;
    }

    @Override
    public void onCloseClick() {
        mainActivity.finish();
    }

    @Override
    public void onButtonClick() {
        mainActivity.logIn();
        mainActivity.setState(mainActivity.getLoginState());
        mainActivity.setStateText("login");
    }
}

//'登陸狀態'
public class LoginState implements State {
    private MainActivity mainActivity;
    public LoginState(MainActivity activity) {
        this.mainActivity = activity;
    }

    @Override
    public void onCloseClick() {
        mainActivity.logOut();
        mainActivity.setState(mainActivity.getOfflineState());
        mainActivity.setStateText("offline");
    }

    @Override
    public void onButtonClick() {
        mainActivity.joinGroup();
        mainActivity.setState(mainActivity.getInGroupState());
        mainActivity.setStateText("in group");
    }
}

//'進群組狀態'
public class InGroupState implements State {
    private MainActivity mainActivity;
    public InGroupState(MainActivity mainActivity) {
        this.mainActivity = mainActivity;
    }

    @Override
    public void onCloseClick() {
        mainActivity.quitGroup();
        mainActivity.setState(mainActivity.getLoginState());
        mainActivity.setStateText("login");
    }

    @Override
    public void onButtonClick() {}
}
複製程式碼

MainActivity頁面持有各個狀態的例項

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    //'離線狀態例項'
    private State offlineState;
    //'登陸狀態例項'
    private State loginState;
    //'進群組狀態例項'
    private State inGroupState;
    //'當前狀態'
    private State currentState;
    private TextView tvState;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        //省略了佈局和設定監聽器
        initState();
    }

    //'初始化狀態'
    private void initState() {
        offlineState = new OfflineState(this);
        loginState = new LoginState(this);
        inGroupState = new InGroupState(this);
        setStateText("offline");
        setState(offlineState);
    }

    //'將點選按鈕操作委託給當前狀態'
    public void onButtonClick() {
        currentState.onButtonClick();
    }

    //'將點選大叉操作委託給當前狀態'
    public void onCloseClick() {
        currentState.onCloseClick();
    }

    //'變更當前狀態'
    public void setState(State state) {
        this.currentState = state;
    }
    //'獲取指定狀態'
    public State getOfflineState() {
        return offlineState;
    }
    public State getLoginState() {
        return loginState;
    }
    public State getInGroupState() {
        return inGroupState;
    }
    public void setStateText(String state) {
        tvState.setText(state);
    }
}
複製程式碼

這個方案的有趣之處在於：將“在每個方法內處理不同狀態” 轉變成 “在同一個狀態類內部實現所有方法”。怎麼聽上去有種換湯不換藥的感覺？

其實不然，狀態模式在新增狀態時，讓原本的每一個狀態“對修改關閉”，讓MainActivity“對擴充套件開放”（因為新增狀態不要修改onCloseClick()和onButtonClick()）

又是一個“把變的東西封裝起來，用多型來應對變化”的設計模式。（它和工廠模式，模版方法模式，策略模式殊途同歸，詳見設計模式第一篇）

狀態模式 vs 策略模式

分析設計模式總是逃不掉相互比較，因為有幾個長的真的很像。策略模式的詳細講解和應用可以分別移步這裡和這裡

它們倆的實現方式和目的可以說幾乎相同，都是通過介面定義行為，通過組合持有行為例項，通過多型動態地替換行為。

但它們的適用場景略有區別：策略模式是在外部定義了一個行為，並由外部發起一次性的行為替換，而狀態模式在內部定義了多個行為，並由內部原因持續地發生行為替換。

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