状态模式（Sate Pattern）

一、模式动机

状态模式（State Pattern）是一种较为复杂的行为型模式。它用于解决系统中复杂对象的状态转换以及不同状态下行为的封装问题。当系统中某个对象存在多个状态，这些状态之间可以进行转换，而且对象在不同状态下行为不相同时可以使用状态模式。状态模式将一个对象的状态从该对象中分离出来，使得其状态可以灵活变化，且对于客户端来说，用户无需关心对象状态的转换以及对象所处的当前状态，无论对于何种状态的对象，客户端都可以一致处理。

类比：

• 现实生活
  • 人有悲欢离合，每一种情绪对应着人的不同行为
• 在软件系统中：
  • 有些对象具有多种状态
  • 这些状态在某些情况下能够相互转换
  • 对象在不同的状态下将具有不同的行为
• 传统做法：使用复杂的条件判断语句来进行状态的判断和转换操作导致代码的可维护性和灵活性下降出现新的状态时，代码的扩展性很差，客户端代码需要进行相应的修改，违背了开闭原则

二、模式定义

• 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

三、模式结构

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环境类

public 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，其变化可能会导致对象的状态变化
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    public void request() {
        …
        state.handle( ); //调用状态对象的业务方法
      }
}

抽象状态类

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

具体状态类

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

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四、模式分析

• 用于解决系统中复杂对象的状态转换以及不同状态下行为的封装问题
• 将一个对象的状态从该对象中分离出来，封装到专门的状态类中，使得对象状态可以灵活变化
• 对于客户端而言，无须关心对象状态的转换以及对象所处的当前状态，无论对于何种状态的对象，客户端都可以一致处理

六、总结

模式优点

• 封装了状态的转换规则，可以对状态转换代码进行集中管理，而不是分散在一个个业务方法中
• 将所有与某个状态有关的行为放到一个类中，只需要注入一个不同的状态对象即可使环境对象拥有不同的行为
• 允许状态转换逻辑与状态对象合成一体，而不是提供一个巨大的条件语句块，可以避免使用庞大的条件语句来将业务方法和状态转换代码交织在一起
• 可让多个环境对象共享一个状态对象，从而减少系统中对象的个数

模式缺点

• 会增加系统中类和对象的个数，导致系统运行开销增大
• 结构与实现都较为复杂，如果使用不当将导致程序结构和代码混乱，增加系统设计的难度
• 对开闭原则的支持并不太好，增加新的状态类需要修改负责状态转换的源代码，否则无法转换到新增状态；而且修改某个状态类的行为也需要修改对应类的源代码

使用情形

• 对象的行为依赖于它的状态（例如某些属性值），状态的改变将导致行为的变化
• 在代码中包含大量与对象状态有关的条件语句，这些条件语句的出现会导致代码的可维护性和灵活性变差，不能方便地增加和删除状态，并且导致客户类与类库之间的耦合增强