设计模式-行为型-状态模式(State)

参考文献

• https://refactoringguru.cn/design-patterns/state
• https://java-design-patterns.com/patterns/state/

状态模式

• 允许对象在其内部状态发生变化时改变其行为

组件

• 状态接口(State Interface):定义了表示各种状态的方法,具体状态类必须实现该接口.
• 具体状态类(Concrete State Class):实现了状态接口的具体状态类,每个具体状态类负责处理特定的状态下的行为.
• 上下文类(Context Class):维护一个对当前状态对象的引用,提供了用于切换状态和执行相应操作的方法.
  • 环境类状态切换方法(Transition Methods in Context Class):在上下文类中提供了用于切换状态的方法,允许客户端自行决定何时切换状态.
  • 共享状态(Shared State):多个上下文对象共享同一个状态对象的情况.这种情况下,可以将状态对象设计成可共享的,以减少对象的创建和内存占用.

实现方式

• 定义状态接口(State Interface):创建一个表示状态的接口,其中包含了各种状态下的方法.

  public abstract class CourseVideoState {
  	protected CourseVideoContext mCourseVideoContext;
  
  	public void setCourseVideoContext(CourseVideoContext courseVideoContext) {
  		mCourseVideoContext = courseVideoContext;
  	}
  
  	public abstract void play();
  
  	public abstract void speed();
  
  	public abstract void pause();
  
  	public abstract void stop();
  }

• 创建具体状态类(Concrete State Class):实现状态接口的具体状态类,每个具体状态类负责处理特定状态下的行为.

  • 将状态切换方法添加到上下文类中(Optional):如果需要客户端能够主动切换状态,可以在上下文类中添加相应的方法.

  public class PauseState extends CourseVideoState {
  	@Override
  	public void play() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.PLAY_STATE);
  
  	}
  
  	@Override
  	public void speed() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.SPEED_STATE);
  
  	}
  
  	@Override
  	public void pause() {
  		System.out.println("课程视频已暂停");
  	}
  
  	@Override
  	public void stop() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.STOP_STATE);
  
  	}
  }
  
  public class PlayState extends CourseVideoState {
  	@Override
  	public void play() {
  		System.out.println("正常播放课程视频状态");
  	}
  
  	@Override
  	public void speed() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.SPEED_STATE);
  	}
  
  	@Override
  	public void pause() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.PAUSE_STATE);
  
  	}
  
  	@Override
  	public void stop() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.STOP_STATE);
  
  	}
  }
  
  public class SpeedState extends CourseVideoState {
  	@Override
  	public void play() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.PLAY_STATE);
  
  	}
  
  	@Override
  	public void speed() {
  		System.out.println("课程视频正在加速");
  	}
  
  	@Override
  	public void pause() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.PAUSE_STATE);
  
  	}
  
  	@Override
  	public void stop() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.STOP_STATE);
  
  	}
  }
  
  
  public class StopState extends CourseVideoState {
  	@Override
  	public void play() {
  		super.mCourseVideoContext.setCourseVideoState(CourseVideoContext.PLAY_STATE);
  
  	}
  
  	@Override
  	public void speed() {
  		System.out.println("ERROR 停止状态不能快进!!");
  	}
  
  	@Override
  	public void pause() {
  		System.out.println("ERROR 停止状态不能暂停!!");
  
  	}
  
  	@Override
  	public void stop() {
  		System.out.println("课程视频停止播放");
  	}
  }

• 实现上下文类(Context Class):维护一个对当前状态对象的引用,并提供用于切换状态和执行相应操作的方法.

  public class CourseVideoContext {
  	private CourseVideoState mCourseVideoState;
  	public final static PlayState PLAY_STATE = new PlayState();
  	public final static PauseState PAUSE_STATE = new PauseState();
  	public final static SpeedState SPEED_STATE = new SpeedState();
  	public final static StopState STOP_STATE = new StopState();
  
  	public CourseVideoState getCourseVideoState() {
  		return mCourseVideoState;
  	}
  
  	public void setCourseVideoState(CourseVideoState courseVideoState) {
  		mCourseVideoState = courseVideoState;
  		this.mCourseVideoState.setCourseVideoContext(this);
  	}
  
  	public void play() {
  		this.mCourseVideoState.play();
  	}
  
  	public void pause() {
  		this.mCourseVideoState.pause();
  
  	}
  
  	public void speed() {
  		this.mCourseVideoState.speed();
  
  	}
  
  	public void stop() {
  		this.mCourseVideoState.stop();
  
  	}
  }

• 在客户端代码中使用状态模式:创建上下文对象并调用不同状态下的方法,观察输出结果.

  public class Test {
  	public static void main(String[] args) {
  		CourseVideoContext courseVideoContext = new CourseVideoContext();
  		courseVideoContext.setCourseVideoState(new PlayState());
  
  		System.out.println("当前的状态:" + courseVideoContext.getCourseVideoState().getClass().getSimpleName());
  		courseVideoContext.pause();
  
  		System.out.println("当前的状态:" + courseVideoContext.getCourseVideoState().getClass().getSimpleName());
  		courseVideoContext.speed();
  
  		System.out.println("当前的状态:" + courseVideoContext.getCourseVideoState().getClass().getSimpleName());
  		courseVideoContext.stop();
  		System.out.println("当前的状态:" + courseVideoContext.getCourseVideoState().getClass().getSimpleName());
  
  	}
  }

使用场景

• 如果对象需要根据自身当前状态进行不同行为, 同时状态的数量非常多且与状态相关的代码会频繁变更的话, 可使用状态模式.
• 如果某个类需要根据成员变量的当前值改变自身行为, 从而需要使用大量的条件语句时, 可使用该模式.
• 当相似状态和基于条件的状态机转换中存在许多重复代码时, 可使用状态模式.