設計模式20之狀態模式

Lvshen的技術小屋發表於2020-11-23
設計模式

背景

在開發過程中，物件會有根據不同的情況做出不同的行為，而影響行為的屬性稱之為狀態屬性，這個物件也就是狀態物件。

我們在編碼時，可能會使用if-else來做狀態判斷。例如我有一個活動類Activity，這個類裡面有一個活動開始欄位，活動結束欄位，還有一個狀態欄位，現在我們要來判斷活動的狀態：未開始、進行中、已結束。示例程式碼如下：

當狀態很多，那麼程式會變得很複雜。如果有新的狀態增加，就要新增新的if語句，違背設計原則中的開閉原則。

所以我們採用狀態模式來解決這個問題，我們將物件狀態的判斷邏輯抽離出來，放到一個狀態類中，這樣將原本複雜的邏輯判斷簡單化。

什麼是狀態模式

“

Allow an object to alter its behavior when its internal state changes.The object will appear to change its class.（當一個物件內在狀態改變時允許其改變行為，這個物件看起來像改變了其類。）

”

狀態模式由下面3個要素構成：

“

  • 環境（Context）角色：也稱為上下文，它定義了客戶感興趣的介面，維護一個當前狀態，並將與狀態相關的操作委託給當前狀態物件來處理。

  • 抽象狀態（State）角色：定義一個介面，用以封裝環境物件中的特定狀態所對應的行為。

  • 具體狀態（Concrete  State）角色：實現抽象狀態所對應的行為。

”

結構圖如下：

狀態模式

示例程式碼

State

public abstract class State {
    public abstract void handle(Context context);
}

Context

public class Context {
    private State state;

    //定義環境類的初始狀態
    public Context() {
        this.state = new ConcreteStateA();
    }

    //設定新狀態
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }

    //讀取狀態
    public State getState() {
        return (state);
    }

    //對請求做處理
    public void handle() {
        state.handle(this);
    }
}

ConcreteState

public class ConcreteStateA extends State{
    public void handle(Context context)
    {
        System.out.println("當前狀態是 A.");
        context.setState(new ConcreteStateB());
    }
}

public class ConcreteStateB extends State{
    public void handle(Context context)
    {
        System.out.println("當前狀態是 B.");
        context.setState(new ConcreteStateA());
    }
}

測試程式碼

@Test
public void test() {
    Context context=new Context();    //建立環境
    context.handle();    //處理請求
    context.handle();
    context.handle();
    context.handle();
}

測試結果：

當前狀態是 A.
當前狀態是 B.
當前狀態是 A.
當前狀態是 B.

我們每呼叫一次handle()，就改變一次狀態。

關於狀態模式的思考

經過上面的講解，你肯定知道狀態模式的使用場景了吧。當物件的行為取決於它的狀態，並且在執行時會根據他的狀態來改變它的行為。我們就可以考慮使用狀態模式。

狀態模式的好處在於，我可以避免寫過多的switch-case或者if-else語句。這樣避免了程式的過分複雜。

從上面的程式碼我們可以知道，開發者無需知道狀態的改變細節。這種良好的封裝性是我們的程式碼更優雅。

但是你是否意識到，如果狀態型別太多，那麼就要寫很多的狀態子類，這樣也會加大系統的管理難度。使用狀態模式的時候要考慮這方面的問題。

關於消除if-else，我之前也寫過文章使用列舉和策略模式消除，現在又多了一種方法?。感興趣的可以看看我之前寫的文章：

“

?如何用列舉消除if/else?-列舉高階用法

”
“

?公司系統if-else語句太多了，我用設計模式消除了if-else

”

這篇文章就寫到這裡啦，謝謝閱讀！

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