java狀態模式例項解析

狀態模式是一種常用的設計模式，常用於軟體系統中解決多種狀態下行為互異的情況。例如在音視訊播放器中多種狀態各自對應著不相同的處理，使用狀態機可以完美實現解耦。最近在做一個專案的重構，有使用到狀態模式，因此寫這篇文章分享一下。

1、狀態模式概述：

狀態模式（State Pattern）：允許一個物件在其內部狀態改變時改變它的行為，物件看起來似乎修改了它的類。其別名為狀態物件（Object for States），狀態模式是一種物件行為型模式。《設計模式的藝術》

1）Context(環境類)：環境類擁有各種不同狀態的物件，作為外部使用的介面，負責呼叫狀態類介面。
2）State(抽象狀態)：抽象狀態既可以為抽象類，也可以直接定義成介面。主要用於定義狀態抽象方法，具體實現由子類負責。
3）ConcreteState(具體狀態類):具體狀態類為抽象狀態的實現者，不同的狀態類對應這不同的狀態，其內部實現也不相同。環境類中使用不同狀態的物件時，能實現不同的處理邏輯。

2、狀態模式示例：

示例為真實專案，一個即時通訊客戶端連線服務端網路的設計。客戶端連線伺服器時存在多種狀態，最初是通過if-else判斷來實現，程式碼耦合度比較高。使用狀態設計模式之後，程式碼清晰很多，耦合降低。類圖與上面的基本一樣，因此此處不再展示，直接上程式碼。

public interface ConnectState {

    void handleRequest();
}
public class InitState implements ConnectState{

    private ConnectMachine connectMachine;

    private boolean connectResult;

    public InitState(ConnectMachine connectMachine) {
        this.connectMachine = connectMachine;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        doConnect();
        connectMachine.waitingConnect();
    }

    private void doConnect() {
        //connect server
        if (connectResult) {
            connectSuccess();
        } else {
            connectFailure();
        }
    }

    private void connectSuccess() {
        connectMachine.connectSuccess();
    }

    private void connectFailure() {
        connectMachine.connectFailure();
    }
}
public class ConnectingState implements ConnectState{

    private ConnectMachine connectMachine;

    public ConnectingState(ConnectMachine connectMachine) {
        this.connectMachine = connectMachine;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        waitingConnect();
    }

    private void waitingConnect() {
        //loading and do something
    }
}
public class ConnectSuccessState implements ConnectState{

    private ConnectMachine connectMachine;

    public ConnectSuccessState(ConnectMachine connectMachine) {
        this.connectMachine = connectMachine;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        connectSuccess();
    }

    private void connectSuccess() {
        //do something
    }
}
public class ConnectFailureState implements ConnectState{

    private ConnectMachine connectMachine;

    public ConnectFailureState(ConnectMachine connectMachine) {
        this.connectMachine = connectMachine;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        connectFailure();
    }

    private void connectFailure() {
        //do something
    }
}
public class ReConnectingState implements ConnectState{

    private ConnectMachine connectMachine;

    public ReConnectingState(ConnectMachine connectMachine) {
        this.connectMachine = connectMachine;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        reConnect();
    }

    private void reConnect() {
        //disconnect old connect and connect again
        connectMachine.disConnect();
        connectMachine.doConnect();
    }
}
public class DisconnectState implements ConnectState {

    private ConnectMachine connectMachine;

    public DisconnectState(ConnectMachine connectMachine) {
        this.connectMachine = connectMachine;
    }

    @Override
    public void handleRequest() {
        disConnect();
    }

    private void disConnect() {
        //do something
    }
}
public class ConnectMachine {

    private ConnectState initState;
    private ConnectState connectingState;
    private ConnectState reconnectState;
    private ConnectState disConnectState;
    private ConnectState connectSuccessState;
    private ConnectState connectFailureState;

    public ConnectMachine() {
        initState = new InitState(this);
        connectingState = new ConnectingState(this);
        reconnectState = new ReConnectingState(this);
        disConnectState = new DisconnectState(this);
        connectSuccessState = new ConnectSuccessState(this);
        connectFailureState = new ConnectFailureState(this);
    }

    public void doConnect() {
        initState.handleRequest();
    }

    public void waitingConnect() {
        connectingState.handleRequest();
    }

    public void reConnect() {
        reconnectState.handleRequest();
    }

    public void disConnect() {
        disConnectState.handleRequest();
    }

    public void connectSuccess() {
        connectSuccessState.handleRequest();
    }

    public void connectFailure() {
        connectFailureState.handleRequest();
    }
}

如果不使用狀態模式，所有的邏輯判斷全部寫在ConnectMachine類裡面，而且是通過大量if-else判斷實現，程式碼可讀性比較差。改成狀態模式之後，實現細節交給具體狀態類去實現，ConnectMachine只是提供給外部系統使用的介面，具體實現對於使用者來說是不可的。因為只是展示狀態模式的設計，使用的是回撥的方式，在專案中使用時可以引入Rxjava，響應式程式設計更加能體會到其中妙處。

3、狀態模式優缺點分析：

優點：

1）面向介面式程式設計，將實現細節巧妙封裝在各個不同的狀態類中，狀態轉換交給狀態類自己去實現，外部無需關心；
2）將由大量業務、大量邏輯判斷的程式碼去除，狀態類內部通過狀態的轉換實現相關邏輯，程式碼可讀性更好；

缺點：

1）增加新的狀態時會增加狀態類，而且在增加新的狀態類之後，環境類需要做相應的修改，不太符合開閉原則；

結束語

狀態模式的介紹就到這，雖然狀態模式在設計上能夠帶來很大優勢。但是也不能濫用，因為對於一些簡單的邏輯，隨意使用狀態模式會使得系統複雜度增加。如果對設計模式感興趣的同學，推薦讀一下《設計模式的藝術》這本書，寫得很實用。