設計模式之狀態模式（三分鐘學會一個設計模式）

狀態模式（State Pattern）的定義是這樣的：類的行為是基於它的狀態改變的。
注意這裡的狀態不是狹義的指物件維護了一個“狀態”欄位，我們傳入了不同的列舉值，物件整體的表現行為（對外方法）就改變了。
而是指內部的（任意）欄位如果發生了變化，那麼它的狀態就變了，那麼它對外的表現形式就變了。
狀態模式是物件導向的23種設計模式中的一種，屬於行為模式的範圍。
通常我們在解決不同狀態下，對外方法的不同表現時，可以定義若干的列舉，然後寫一大堆if、 elseif、 switch等選擇命令來區分不同的狀態，然後走不同的業務分支。
而狀態模式是支援將這些分支業務抽離出一個獨立類（狀態類），我們透過傳入不同的狀態類，就可以動態的執行不同的業務方法。
整體的結構大概是這樣的：

業務類維護了一個內部狀態物件，這個狀態物件支援由外部傳入，切換為不同的狀態物件。
而這些狀態物件都統一實現了具體的方法，業務類內部在執行業務方法時，會呼叫這些狀態物件中實現的方法。(防盜連線：本文首發自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )這樣在切換狀態時，業務方法就會呼叫不同的狀態物件的方法了。從物件導向的角度，實現了狀態變化，類行為的同步變化。
來看一個具體的程式碼示例：

類圖如下

列舉類

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

public enum TextStatusEnum {
    ONLY_READ,
    READ_WRITE,
    UNAVAILABLE;

}

狀態定義介面

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

/**
 * @discription
 */
public interface TextState {
     TextStatusEnum getStatus();

     void write(String content);

     void clear();

     String read();

     void setContent(StringBuilder sb);
}

只讀狀態

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Slf4j
@Data
public class OnlyReadState implements TextState {
    private static final TextStatusEnum textStatus = TextStatusEnum.ONLY_READ;

    private StringBuilder sb;

    @Override
    public TextStatusEnum getStatus() {
        return textStatus;
    }

    public void write(String content) {
        log.error("sorry, you can not write");
    }

    public void clear() {
        log.error("sorry, you can not clear");
    }

    public String read() {
        return sb.toString();
    }

    @Override
    public void setContent(StringBuilder sb) {
        this.sb = sb;
    }
}

讀寫狀態

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Data
@Slf4j
public class ReadWriteState implements TextState {
    private static final TextStatusEnum textStatus = TextStatusEnum.ONLY_READ;

    private StringBuilder sb = new StringBuilder();

    @Override
    public TextStatusEnum getStatus() {
        return textStatus;
    }

    public void write(String content) {
        sb.append(content);
    }

    public void clear() {
        sb.setLength(0);
    }

    public String read() {
        return sb.toString();
    }

    @Override
    public void setContent(StringBuilder sb) {
        this.sb = sb;
    }
}

本文編輯器（業務類/上下文）

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.Data;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Slf4j
public class TextEditor {

    private StringBuilder sb = new StringBuilder();

    private TextState textState;

    public void setState(TextState textState) {
        textState.setContent(sb);
        this.textState = textState;
    }

    public void write(String content) {
        if (textState == null) {
            log.error("no state exist");
            return;
        }
        textState.write(content);
    }

    public void clear() {
        if (textState == null) {
            log.error("no state exist");
            return;
        }
        textState.clear();
    }

    public String read() {
        if (textState == null) {
            log.error("no state exist");
            return "no state";
        }
        return textState.read();
    }

}

主類

package com.example.demo.learn.pattern.behavior.status;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

/**
 * @discription
 */
@Slf4j
public class PatternMain {
    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        String text;

        //可讀寫狀態
        TextState rw = new ReadWriteState();
        editor.setState(rw);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            editor.write("write" + i);
            text = editor.read();
            log.warn("read :" + text);
        }
        editor.clear();
        text = editor.read();
        log.warn("after clear, we read :" + text);
        editor.write("last write");

        log.warn("-----------------------now, we exchange state to only read-----------------------" );
        //只讀狀態
        TextState or = new OnlyReadState();
        editor.setState(or);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            editor.write("write" + i);
            text = editor.read();
            log.warn("read :" + text);
        }
        editor.clear();
        text = editor.read();
        log.warn("after clear, we read :" + text);
    }
}

輸出效果如下：

10:02:52.356 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :write0
10:02:52.368 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :write0write1
10:02:52.369 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :write0write1write2
10:02:52.371 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - after clear, we read :(防盜連線：本文首發自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
10:02:52.372 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - -----------------------now, we exchange state to only read-----------------------
10:02:52.376 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not write
10:02:52.378 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :last write
10:02:52.378 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not write
10:02:52.378 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :last write
10:02:52.379 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not write
10:02:52.379 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - read :last write
10:02:52.379 [main] ERROR com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.OnlyReadState - sorry, you can not clear
10:02:52.380 [main] WARN com.example.demo.learn.pattern.behavior.status.PatternMain - after clear, we read :last write

Process finished with exit code 0

我們可以看到在最初設定讀寫狀態後，可以做讀、寫、清除等操作

在設定讀狀態後則只能讀了。

這樣回頭來看，其實我們就是將不同if Switch的選擇分支，連同選擇的狀態，一同封裝到不同的狀態類中，我們需要新增一種分支邏輯，不再需要修改選擇分支，而是隻需要新增一個狀態類即可。
那是否狀態模式可以替代傳統的if 選擇分支，答案是不能，本質上還是一個度的原因，面相物件如果過度設計，會導致類的數量無限膨脹，難以維護，試想如果存在多個狀態欄位（status、type等），則實體物件的狀態是由多個狀態欄位組合而成的，每增加一個新的狀態欄位，都會導致狀態的數量快速增加，這顯然不是我們想看到的。