Head First 设计模式 —— 12. 状态 (State) 模式

思考题

public class GumballMachine {
    final static int SOLD_OUT = 0;
    final static int NO_QUARTER = 1;
    final static int HAS_QUARTER = 2;
    final static SOLD = 3;
    
    int state = SOLD_OUT;
    int count = 0;
    
    public GumballMachine(int count) {
        this.count = count;
        if(count > 0) {
            state = NO_QUARTER;
        }
    }
    
    public void insertQuarter() {
        if(state == HAS_QUARTER) {
            // print error message
        } else if(state == NO_QUARTER) {
            state = HAS_QUARTER;
            // print success message
        } else if(state == SOLD_OUT) {
            // print error message
        } else if(state == SOLD) {
            // print error message
        }
    }
    
    public void ejectQuarter() {
        // ...
    }
    
    public void turnCrank() {
        // ...
    }
    
    public void dispense() {
        // ...
    }
}

下列哪一项描述了我们实现的状态？（多选） P396

• [x] A. 这份代码确实没有遵守开放-关闭原则

  • 当新增状态时，必须在所有方法中加上对新状态的条件判断，所以没有遵守开放-关闭原则

• [ ] B. 这份代码会让 Fortran 程序员感到骄傲

  • 不知道为什么
  • 【答案有此选项】

• [x] C. 这个设计其实不符合面向对象

  • 这个设计是面向过程的，所有的操作都通过条件判断，没有封装状态

• [x] D. 状态转换被埋藏在条件语句中，所以并不明显

  • 状态转换是在行为方法内的条件语句中，要找到状态转换前后的状态需要阅读行为方法内的全部代码，难以快速了解某种状态会如何转换

• [x] E. 我们还没有把会改变的那部分包起来

  • 状态和行为都会改变，但行为比较固定且与实际相对应，状态是抽象出来的，所以应该将状态封装起来

• [x] F. 未来加入的代码很有可能会导致 bug

  • 由于所有行为方法内都有不同状态的条件判断，所以在任何状态发生变化时，都要对所有行为方法进行修改进行处理，很容易遗忘对某行为方法的修改

思考题

public class GumballMachine {
    State soldOutState;
    State noQuarterState;
    State hasQuarterState;
    State soldState;
    
    State state = soldOutState;
    int count = 0;
    
    public GumballMachine(int numberGumballs) {
        soldOutState = new SoldOutState(this);
        noQuarterState = new NoQuarterState(this);
        hasQuarterState = new HasQuarterState(this);
        soldState = new SoldState(this);
        this.count = numberGumballs;
        if (numberGumballs > 0) {
            state = noQuarterState;
        }
    }
    
    public void insertQuarter() {
        state.insertQuarter();
    }
    
    public void ejectQuarter() {
        state.ejectQuarter();
    }
    
    public void turnCrank() {
        state.turnCrank();
        state.dispense();
    }
    
    void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    
    void releaseBall() {
        // print success message
        if(count != 0) {
            count = count - 1;
        }
    }
}

让我们来回头看看糖果机的实现。如果曲柄被转动了，但是没有成功（比方说顾客没有先投入25分钱的硬币）。在这种情况下，尽管没有必要，但我们还是会调用 dispense() 方法。对于这个问题你要如何修改呢？ P405

• State 接口的 turnCrank() 方法增加返回值以表示是否正确处理，只有在正确处理时，才调用 dispense() 方法

状态模式

允许对象在内部状态改变时改变它的行为，对象看起来好像修改了它的类。 P410

特点

• 将每个状态行为局部化到自己的状态类中 P407
• 让每个状态“对修改更换比”，让上下文“对扩展开放”，因为可以加入新的状态类 P407

缺点

• 通常会导致设计中类的数目大量增加 P423

状态模式和策略模式的区别

状态模式

• 将一群行为封装在状态对象中，上下文的行为随时可委托到那些状态对象中的一个。当前状态会在状态对象集合中游走改变，以反应出上下文内部的状态，因此，上下文的行为也会跟着改变。但时客户对于上下文的状态对象了解不多，甚至根本是浑然不知 P411
• 是不用在上下文中放置许多条件判断的替代方案，通过将行为包装进状态对象中，在上下文内简单地改变状态对象来改变上下文的行为 P411

策略模式

• 客户通常主动指定上下文所要组合的策略对象 P411
• 是除继承之外的一种弹性替代方案，可以通过组合不同的对象来改变行为 P411

思考题

应该由状态类还是上下文决定状态转换的流向？ P412

• 当状态转换是固定的时候，适合放在上下文中（此时状态类之间不相互依赖，是对状态类修改封闭） P412
• 当状态转换是更动态的时候，通常就会放在状态类中（此时状态类之间产生了依赖，是对上下文修改封闭） P412

思考题

我们需要你为糖果机写一个重填糖果的 refill() 方法。这个方法需要一个变量——所要填入机器中的糖果数目。它应该能更新糖果机内的糖果数目，并重设机器的状态。 P421

void refill(int num) {
    this.count += num;
    if(state instanceof SoldOutState) {
        state = noQuarterState;
    }
}

思考题

配对下列模式和描述： P422
状态模式：封装基于状态的行为，并将行为委托到当前状态
策略模式：将可以互换的行为封装起来，然后使用委托的方法，决定使用哪一个行为
模板方法模式：由子类决定如何实现算法中的某些步骤

本文首发于公众号：满赋诸机（点击查看原文） 开源在 GitHub ：reading-notes/head-first-design-patterns