Java设计模式之状态模式(State模式)介绍
State的定义:不同的状态,不同的行为;或者说,每个状态有着相应的行为。
何时使用状态模式
State模式在实际使用中比较多,适合"状态的切换"。因为我们经常会使用Ifelseifelse进行状态切换,如果针对状态的这样判断切换反复出现,我们就要联想到是否可以采取State模式了。
不只是根据状态,也有根据属性。如果某个对象的属性不同,对象的行为就不一样,这点在数据库系统中出现频率比较高,我们经常会在一个数据表的尾部,加上property属性含义的字段,用以标识记录中一些特殊性质的记录,这种属性的改变(切换)又是随时可能发生的,就有可能要使用State。
在实际使用,类似开关一样的状态切换是很多的,但有时并不是那么明显,取决于你的经验和对系统的理解深度。
这里要阐述的是"开关切换状态"和"一般的状态判断"是有一些区别的,"一般的状态判断"也是有if..elseif结构,例如:
if(which==1)state="hello"; elseif(which==2)state="hi"; elseif(which==3)state="bye";
这是一个"一般的状态判断",state值的不同是根据which变量来决定的,which和state没有关系。如果改成:
if(state.euqals("bye"))state="hello"; elseif(state.euqals("hello"))state="hi"; elseif(state.euqals("hi"))state="bye";
这就是"开关切换状态",是将state的状态从"hello"切换到"hi",再切换到""bye";在切换到"hello",好象一个旋转开关,这种状态改变就可以使用State模式了。
如果单纯有上面一种将"hello"-->"hi"-->"bye"-->"hello"这一个方向切换,也不一定需要使用State模式,因为State模式会建立很多子类,复杂化,但是如果又发生另外一个行为:将上面的切换方向反过来切换,或者需要任意切换,就需要State了。
请看下例:
publicclassContext{ privateColorstate=null; publicvoidpush(){ //如果当前red状态就切换到blue if(state==Color.red)state=Color.blue; //如果当前blue状态就切换到green elseif(state==Color.blue)state=Color.green; //如果当前black状态就切换到red elseif(state==Color.black)state=Color.red; //如果当前green状态就切换到black elseif(state==Color.green)state=Color.black; Samplesample=newSample(state); sample.operate(); } publicvoidpull(){ //与push状态切换正好相反 if(state==Color.green)state=Color.blue; elseif(state==Color.black)state=Color.green; elseif(state==Color.blue)state=Color.red; elseif(state==Color.red)state=Color.black; Sample2sample2=newSample2(state); sample2.operate(); } }
在上例中,我们有两个动作push推和pull拉,这两个开关动作,改变了Context颜色,至此,我们就需要使用State模式优化它。
另外注意:但就上例,state的变化,只是简单的颜色赋值,这个具体行为是很简单的,State适合巨大的具体行为,因此在,就本例,实际使用中也不一定非要使用State模式,这会增加子类的数目,简单的变复杂。
例如:银行帐户,经常会在Open状态和Close状态间转换。
例如:经典的TcpConnection,Tcp的状态有创建侦听关闭三个,并且反复转换,其创建侦听关闭的具体行为不是简单一两句就能完成的,适合使用State。
例如:信箱POP帐号,会有四种状态,startHaveUsernameAuthorizedquit,每个状态对应的行为应该是比较大的,适合使用State。
例如:在工具箱挑选不同工具,可以看成在不同工具中切换,适合使用State。如具体绘图程序,用户可以选择不同工具绘制方框直线曲线,这种状态切换可以使用State。
如何使用状态模式
State需要两种类型实体参与:
1.statemanager状态管理器,就是开关,如上面例子的Context实际就是一个statemanager,在statemanager中有对状态的切换动作。
2.用抽象类或接口实现的父类,不同状态就是继承这个父类的不同子类。
以上面的Context为例,我们要修改它,建立两个类型的实体。
第一步,首先建立一个父类:
publicabstractclassState{ publicabstractvoidhandlepush(Contextc); publicabstractvoidhandlepull(Contextc); publicabstractvoidgetcolor(); }
父类中的方法要对应statemanager中的开关行为,在statemanager中本例就是Context中,有两个开关动作push推和pull拉.那么在状态父类中就要有具体处理这两个动作:handlepush()handlepull();同时还需要一个获取push或pull结果的方法getcolor()。
下面是具体子类的实现:
publicclassBlueStateextendsState{ publicvoidhandlepush(Contextc){ //根据push方法"如果是blue状态的切换到green"; c.setState(newGreenState()); } publicvoidhandlepull(Contextc){ //根据pull方法"如果是blue状态的切换到red"; c.setState(newRedState()); } publicabstractvoidgetcolor(){return(Color.blue)} }
同样,其他状态的子类实现如blue一样。
第二步,要重新改写Statemanager也就是本例的Context:
ublicclassContext{ privateSatestate=null;//我们将原来的Colorstate改成了新建的Statestate; //setState是用来改变state的状态使用setState实现状态的切换 pulicvoidsetState(Statestate){ this.state=state; } publicvoidpush(){ //状态的切换的细节部分,在本例中是颜色的变化,已经封装在子类的handlepush中实现,这里无需关心 state.handlepush(this); //因为sample要使用state中的一个切换结果,使用getColor() Samplesample=newSample(state.getColor()); sample.operate(); } publicvoidpull(){ state.handlepull(this); Sample2sample2=newSample2(state.getColor()); sample2.operate(); } }
至此,我们也就实现了State的refactorying过程。
以上只是相当简单的一个实例,在实际应用中,handlepush或handelpull的处理是复杂的。