状态模式(State Pattern)属于行为型模式
概述
在标准大气压下,水在 0 \~ 100 度之间时,会呈现液态;在 0 度以下会变成固态;100 度以上会变成气态。
物质在不同的条件下呈现不同的状态,对象可能也会像这样存在很多种状态,在不同的状态下可能会有不同的行为,可以通过状态模式来实现这样的效果。
代码实现
下面以水的三种状态对应的不同行为来介绍状态模式:
1、定义状态
/**
* 状态
*/
public enum State {
/**
* 液态
*/
LIQUID,
/**
* 固态
*/
SOLID,
/**
* 气态
*/
GASEOUS
}
2、定义水
/**
* 水
*
* @author CodeSail
* @date 2022-08-17 21:20:18
*/
public class Water {
/**
* 状态
*/
public State state;
/**
* 设置温度
* @param temperature 温度
*/
public void setTemperature(int temperature) {
// 低于 0 度,状态变为固态
if (temperature < 0) {
this.state = State.SOLID;
}
// 0 度到 100 度,状态变为液态
else if (temperature < 100) {
this.state = State.LIQUID;
}
// 高于 100 度,状态变为气态
else {
this.state = State.GASEOUS;
}
}
/**
* 行为
*/
public void action() {
// 不同的状态对应不同的行为
switch (this.state) {
case LIQUID:
System.out.println("水,内有千丘外无锋。风怒吼,狂澜卷巨峰。");
break;
case SOLID:
System.out.println("水,寒彻三尺非日艰。钢铁骨,千钧无纹动。");
break;
case GASEOUS:
System.out.println("水,飘洒随风影无踪。心高远,直上九重天。");
break;
default:
System.out.println("未知");
}
}
}
3、调用
// 定义水
Water water = new Water();
// 定义温度数组
int[] temperatures = {50, -1, 101};
// 遍历温度,查看各温度下水的行为
for (int temperature : temperatures) {
// 设置温度
water.setTemperature(temperature);
// 水的行为
water.action();
}
输出结果为:
水,内有千丘外无锋。风怒吼,狂澜卷巨峰。
水,寒彻三尺非日艰。钢铁骨,千钧无纹动。
水,飘洒随风影无踪。心高远,直上九重天。
可以看到,将水的温度设置为不同值后,到了指定温度,水的状态就会发生改变,体现出其状态对应的行为,这就是状态模式的简单实现。
优缺点
优点
1、封装了转换规则。
2、枚举可能的状态,在枚举状态之前需要确定状态种类。
3、将所有与某个状态有关的行为放到一个类中,并且可以方便地增加新的状态,只需要改变对象状态即可改变对象的行为。
4、允许状态转换逻辑与状态对象合成一体,而不是某一个巨大的条件语句块。
5、可以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。
缺点
1、状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。
2、状态模式的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的混乱。
3、状态模式对开闭原则的支持并不太好,对于可以切换状态的状态模式,增加新的状态类需要修改那些负责状态转换的源代码,否则无法切换到新增状态,而且修改某个状态类的行为也需修改对应类的源代码。
使用场景
1、行为随状态改变而改变的场景。
2、条件、分支语句的代替者。
注意事项
一般在行为受状态约束且状态不超过 5 个时,使用状态模式。
参考
https://www.bilibili.com/video/BV1u3411P7Na?p=29\&vd\_source=299f4bc123b19e7d6f66fefd8f124a03
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