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详解状态模式

news 2025/6/30 14:16:36

引言

水有固态、液态、气态三种状态，在不同条件下这三种状态可以相互转化。同样在软件设计中，有些对象也有不同的状态，不同状态的行为不同，状态模式就是用来处理这种情况的。

1.概念

状态模式(State Pattern)：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。其别名为状态对象(Objects for States)，状态模式是一种对象行为型模式。

2.模式结构

3.模式分析

Context：环境类，又称为上下文类，它是拥有多种状态的对象。由于环境类的状态存在多样性且在不同状态下对象的行为有所不同，因此将状态独立出去形成单独的状态类。在环境类中维护一个抽象状态类State的实例，这个实例定义当前状态，在具体实现时它是一个State子类的对象。核心代码如下：

class Context {private State state;//维持一个对抽象状态对象的引用private int value;//其他属性值，该属性值的变化可能会导致对象状态发生变化//设置状态对象public void setState(State state) {this.state = state;}public void request() {//其他代码state.handle();//调用状态对象的业务方法//其他代码}}

State：抽象状态类，它用于定义一个接口以封装与环境类的一个特定状态相关的行为，在抽象状态类中声明了各种不同状态对应的方法，而在其子类中实现类这些方法，由于不同状态下对象的行为可能不同，因此在不同子类中方法的实现可能存在不同，相同的方法可以写在抽象状态类中。核心代码如下：

public abstract class State {//声明抽象业务方法，不同的具体状态类可以不同的实现public abstract void handle();}

ConcreteState：具体状态类，它是抽象状态类的子类，每一个子类实现一个与环境类的一个状态相关的行为，每一个具体状态类对应环境的一个具体状态，不同的具体状态类其行为有所不同。核心代码如下：

class ConcreteState extends State {public void handle() {//方法具体实现代码}}

有关状态之间的相互转化，可以有两种方式：1.由环境类负责，根据环境类的属性value的值来控制状态的转化。2.由具体状态类负责，将环境类作为参数传入具体状态类的方法中，根据环境类的属性value的值来控制状态的转化。

4.具体实例分析

为了简化理解，没有使用value属性，而是选择方式1定义方法进行状态转。

ElevatorState：抽象状态类，是接口，表示电梯的状态，其中电梯有开门和关门两种状态，开门状态下电梯只能停止，关门状态下电梯才可以移动。具体代码如下：

//电梯状态public interface ElevatorState {void openDoor();void closeDoor();void move();void stop();}

OpenState：电梯的开门状态，实现抽象状态类接口，模拟开门状态的行为：停止，并且开门状态可以向关门状态转化（在环境类实现）。具体代码如下：

// 具体状态类：开门状态class OpenState implements ElevatorState {@Overridepublic void openDoor() {System.out.println("当前状态:开门状态,电梯已经开门");}@Overridepublic void closeDoor() {System.out.println("当前状态:开门状态,电梯要关门了");}@Overridepublic void move() {System.out.println("当前状态:开门状态,开门状态下不能移动");}@Overridepublic void stop() {System.out.println("当前状态:开门状态,开门状态下电梯已经停止");}}

CloseState：电梯的关门状态，实现抽象状态类接口，模拟关门状态的行为：电梯移动，并且关门状态可以向开门状态转化（在环境类实现）。具体代码如下：

// 具体状态类：关门状态class CloseState implements ElevatorState {@Overridepublic void openDoor() {System.out.println("当前状态:关门状态,电梯要开门了");}@Overridepublic void closeDoor() {System.out.println("当前状态:关门状态,电梯已经关门");}@Overridepublic void move() {System.out.println("当前状态:关门状态,电梯正在移动");}@Overridepublic void stop() {System.out.println("当前状态:关门状态,电梯要停止了");}}

ElevatorContext：环境类，控制电梯状态的转化，内部维持了电梯的状态的引用，便于记录此时电梯的状态。具体代码如下：

class ElevatorContext {private ElevatorState elevatorState;//维持一个对抽象状态对象的引用public ElevatorContext() {elevatorState = new CloseState(); // 初始状态为关门状态}public void setState(ElevatorState state) {this.elevatorState = state;}public void openDoor() {elevatorState = new OpenState();elevatorState.openDoor();}public void closeDoor() {elevatorState = new CloseState();elevatorState.closeDoor();}public void move() {elevatorState.move();}public void stop() {elevatorState.stop();}}

Client：客户端，模拟电梯从开门上人到运送到楼层后开门放人的过程。具体代码如下：

public class Client {public static void main(String[] args) {ElevatorContext elevator = new ElevatorContext();elevator.openDoor();elevator.move();elevator.closeDoor();elevator.move();elevator.stop();elevator.openDoor();}}

运行代码，结果如下：