状态模式 (State Pattern)

文章目录

- - 状态模式 (State Pattern)
  - 原理
  - 优点
  - 缺点
  - 示例代码
  - - 场景描述
    - 1. 定义状态接口
    - 2. 定义具体状态类
    - 3. 定义上下文类
    - 4. 客户端代码
    - 输出结果
  - UML 类图
  - 使用场景
  - 扩展与优化
  - 小结

状态模式 (State Pattern)

状态模式是一种 行为型设计模式，允许对象在其内部状态改变时改变其行为，使得对象看起来像是改变了其类。

原理

核心思想：
- 将与对象状态相关的行为抽象到独立的状态类中。
- 通过在不同状态下切换状态类，改变对象的行为。
适用场景：
- 对象的行为随状态的改变而改变。
- 状态的条件逻辑复杂，使用模式可以避免复杂的 if-else 或 switch-case。
参与角色：
- Context（上下文类）：
  - 管理状态，并向客户端提供统一的接口。
  - 内部维护一个当前状态实例。
- State（状态接口）：
  - 定义具体状态的行为接口。
- ConcreteState（具体状态类）：
  - 实现状态接口，定义特定状态的行为。

优点

消除条件逻辑：
- 通过多态分离状态行为，避免复杂的条件判断语句。
增加扩展性：
- 增加新状态无需修改已有代码，符合 开闭原则。
状态自包含：
- 每个状态独立，易于管理。

缺点

增加类数量：
- 每种状态都需要一个类，导致类的数量增加。
状态切换复杂性：
- 如果状态间切换规则复杂，可能使上下文类难以管理。

示例代码

场景描述

模拟一个订单系统，订单可以处于不同状态（新建、支付、发货、完成）。不同状态下的行为有所不同。

1. 定义状态接口

// 状态接口
public interface OrderState {void handle(OrderContext context);
}

2. 定义具体状态类

// 新建状态
public class NewState implements OrderState {@Overridepublic void handle(OrderContext context) {System.out.println("Order is in 'New' state.");context.setState(new PaidState());}
}// 支付状态
public class PaidState implements OrderState {@Overridepublic void handle(OrderContext context) {System.out.println("Order is in 'Paid' state.");context.setState(new ShippedState());}
}// 发货状态
public class ShippedState implements OrderState {@Overridepublic void handle(OrderContext context) {System.out.println("Order is in 'Shipped' state.");context.setState(new CompletedState());}
}// 完成状态
public class CompletedState implements OrderState {@Overridepublic void handle(OrderContext context) {System.out.println("Order is in 'Completed' state.");// 最终状态，无法再改变}
}

3. 定义上下文类

// 上下文类
public class OrderContext {private OrderState state;public OrderContext() {// 初始状态为新建this.state = new NewState();}public void setState(OrderState state) {this.state = state;}public void processOrder() {state.handle(this);}
}

4. 客户端代码

public class StatePatternExample {public static void main(String[] args) {OrderContext order = new OrderContext();// 流程处理order.processOrder(); // 新建 -> 支付order.processOrder(); // 支付 -> 发货order.processOrder(); // 发货 -> 完成order.processOrder(); // 完成状态，无进一步操作}
}

输出结果

Order is in 'New' state.
Order is in 'Paid' state.
Order is in 'Shipped' state.
Order is in 'Completed' state.

UML 类图

        +-----------------+|    OrderState   |+-----------------+| + handle(Context)|+-----------------+^|+------+-------+--------------------+-------------------+|              |                    |                   |+-------------+ +-------------+    +-------------+     +-------------+|  NewState   | |  PaidState  |    | ShippedState|     |CompletedState|+-------------+ +-------------+    +-------------+     +-------------+| + handle()  | | + handle()  |    | + handle()  |     | + handle()  |+-------------+ +-------------+    +-------------+     +-------------+^|+----------------------+|     OrderContext     |+----------------------+| - state : OrderState || + setState(state)    || + processOrder()     |+----------------------+