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【例】通过按钮来控制一个电梯的状态#xff0c;一个电梯有开门状态#xff0c;关门状态#xff0c;停止状态#xff0c;运行状态。每一种状态改变#xff0c;都有可能要根据其他状态来更新处理。例如#xff0c;如果电梯门现在处于运行时状态#xff0c;就不能…1 概述
【例】通过按钮来控制一个电梯的状态一个电梯有开门状态关门状态停止状态运行状态。每一种状态改变都有可能要根据其他状态来更新处理。例如如果电梯门现在处于运行时状态就不能进行开门操作而如果电梯门是停止状态就可以执行开门操作。
类图如下 代码如下
public interface ILift {//电梯的4个状态//开门状态public final static int OPENING_STATE 1;//关门状态public final static int CLOSING_STATE 2;//运行状态public final static int RUNNING_STATE 3;//停止状态public final static int STOPPING_STATE 4;
//设置电梯的状态public void setState(int state);
//电梯的动作public void open();public void close();public void run();public void stop();
}
public class Lift implements ILift {private int state;
Overridepublic void setState(int state) {this.state state;}
//执行关门动作Overridepublic void close() {switch (this.state) {case OPENING_STATE:System.out.println(电梯关门了。。。);//只有开门状态可以关闭电梯门可以对应电梯状态表来看this.setState(CLOSING_STATE);//关门之后电梯就是关闭状态了break;case CLOSING_STATE://do nothing //已经是关门状态不能关门break;case RUNNING_STATE://do nothing //运行时电梯门是关着的不能关门break;case STOPPING_STATE://do nothing //停止时电梯也是关着的不能关门break;}}
//执行开门动作Overridepublic void open() {switch (this.state) {case OPENING_STATE://门已经开了不能再开门了//do nothingbreak;case CLOSING_STATE://关门状态门打开:System.out.println(电梯门打开了。。。);this.setState(OPENING_STATE);break;case RUNNING_STATE://do nothing 运行时电梯不能开门break;case STOPPING_STATE:System.out.println(电梯门开了。。。);//电梯停了可以开门了this.setState(OPENING_STATE);break;}}
//执行运行动作Overridepublic void run() {switch (this.state) {case OPENING_STATE://电梯不能开着门就走//do nothingbreak;case CLOSING_STATE://门关了可以运行了System.out.println(电梯开始运行了。。。);this.setState(RUNNING_STATE);//现在是运行状态break;case RUNNING_STATE://do nothing 已经是运行状态了break;case STOPPING_STATE:System.out.println(电梯开始运行了。。。);this.setState(RUNNING_STATE);break;}}
//执行停止动作Overridepublic void stop() {switch (this.state) {case OPENING_STATE: //开门的电梯已经是是停止的了(正常情况下)//do nothingbreak;case CLOSING_STATE://关门时才可以停止System.out.println(电梯停止了。。。);this.setState(STOPPING_STATE);break;case RUNNING_STATE://运行时当然可以停止了System.out.println(电梯停止了。。。);this.setState(STOPPING_STATE);break;case STOPPING_STATE://do nothingbreak;}}
}
public class Client {public static void main(String[] args) {Lift lift new Lift();lift.setState(ILift.STOPPING_STATE);//电梯是停止的lift.open();//开门lift.close();//关门lift.run();//运行lift.stop();//停止}
}
问题分析 使用了大量的switch…case这样的判断if…else也是一样)使程序的可阅读性变差。 扩展性很差。如果新加了断电的状态我们需要修改上面判断逻辑
定义
对有状态的对象把复杂的“判断逻辑”提取到不同的状态对象中允许状态对象在其内部状态发生改变时改变其行为。
2 结构
状态模式包含以下主要角色。 环境Context角色也称为上下文它定义了客户程序需要的接口维护一个当前状态并将与状态相关的操作委托给当前状态对象来处理。 抽象状态State角色定义一个接口用以封装环境对象中的特定状态所对应的行为。 具体状态Concrete State角色实现抽象状态所对应的行为。
3 案例实现
对上述电梯的案例使用状态模式进行改进。类图如下 代码如下
//抽象状态类
public abstract class LiftState {//定义一个环境角色也就是封装状态的变化引起的功能变化protected Context context;
public void setContext(Context context) {this.context context;}
//电梯开门动作public abstract void open();
//电梯关门动作public abstract void close();
//电梯运行动作public abstract void run();
//电梯停止动作public abstract void stop();
}
//开启状态
public class OpenningState extends LiftState {
//开启当然可以关闭了我就想测试一下电梯门开关功能Overridepublic void open() {System.out.println(电梯门开启...);}
Overridepublic void close() {//状态修改super.context.setLiftState(Context.closeingState);//动作委托为CloseState来执行也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作super.context.getLiftState().close();}
//电梯门不能开着就跑这里什么也不做Overridepublic void run() {//do nothing}
//开门状态已经是停止的了Overridepublic void stop() {//do nothing}
}
//运行状态
public class RunningState extends LiftState {
//运行的时候开电梯门你疯了电梯不会给你开的Overridepublic void open() {//do nothing}
//电梯门关闭这是肯定了Overridepublic void close() {//虽然可以关门但这个动作不归我执行//do nothing}
//这是在运行状态下要实现的方法Overridepublic void run() {System.out.println(电梯正在运行...);}
//这个事绝对是合理的光运行不停止还有谁敢做这个电梯估计只有上帝了Overridepublic void stop() {super.context.setLiftState(Context.stoppingState);super.context.stop();}
}
//停止状态
public class StoppingState extends LiftState {
//停止状态开门那是要的Overridepublic void open() {//状态修改super.context.setLiftState(Context.openningState);//动作委托为CloseState来执行也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作super.context.getLiftState().open();}
Overridepublic void close() {//虽然可以关门但这个动作不归我执行//状态修改super.context.setLiftState(Context.closeingState);//动作委托为CloseState来执行也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作super.context.getLiftState().close();}
//停止状态再跑起来正常的很Overridepublic void run() {//状态修改super.context.setLiftState(Context.runningState);//动作委托为CloseState来执行也就是委托给了ClosingState子类执行这个动作super.context.getLiftState().run();}
//停止状态是怎么发生的呢当然是停止方法执行了Overridepublic void stop() {System.out.println(电梯停止了...);}
}
//关闭状态
public class ClosingState extends LiftState {
Override//电梯门关闭这是关闭状态要实现的动作public void close() {System.out.println(电梯门关闭...);}
//电梯门关了再打开逗你玩呢那这个允许呀Overridepublic void open() {super.context.setLiftState(Context.openningState);super.context.open();}
//电梯门关了就跑这是再正常不过了Overridepublic void run() {super.context.setLiftState(Context.runningState);super.context.run();}
//电梯门关着我就不按楼层Overridepublic void stop() {super.context.setLiftState(Context.stoppingState);super.context.stop();}
}
//环境角色
public class Context {//定义出所有的电梯状态public final static OpenningState openningState new OpenningState();//开门状态这时候电梯只能关闭public final static ClosingState closeingState new ClosingState();//关闭状态这时候电梯可以运行、停止和开门public final static RunningState runningState new RunningState();//运行状态这时候电梯只能停止public final static StoppingState stoppingState new StoppingState();//停止状态这时候电梯可以开门、运行
//定义一个当前电梯状态private LiftState liftState;
public LiftState getLiftState() {return this.liftState;}
public void setLiftState(LiftState liftState) {//当前环境改变this.liftState liftState;//把当前的环境通知到各个实现类中this.liftState.setContext(this);}
public void open() {this.liftState.open();}
public void close() {this.liftState.close();}
public void run() {this.liftState.run();}
public void stop() {this.liftState.stop();}
}
//测试类
public class Client {public static void main(String[] args) {Context context new Context();context.setLiftState(new ClosingState());
context.open();context.close();context.run();context.stop();}
}
测试结果 4 优缺点
1优点 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。 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。
2缺点 状态模式的使用必然会增加系统类和对象的个数。 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。 状态模式对开闭原则的支持并不太好。
5 使用场景 当一个对象的行为取决于它的状态并且它必须在运行时根据状态改变它的行为时就可以考虑使用状态模式。 一个操作中含有庞大的分支结构并且这些分支决定于对象的状态时。
