《Head First 设计模式》第十章-状态模式 状态模式
狀態(tài)模式
策略模式和狀態(tài)模式是雙胞胎，在出生時才分開。你已經(jīng)知道，策略模式是圍繞可以互換的算法來創(chuàng)建成功業(yè)務的，然而，狀態(tài)走的是更崇高的路，它通過改變對象內(nèi)部的狀態(tài)來幫助對象控制自己的行為。
定義狀態(tài)模式
先看看定義：狀態(tài)模式允許對象在內(nèi)部狀態(tài)改變時改變它的行為，對象看起來好像修改了它的類
例題
自動糖果售賣機，糖果機的控制器需要的工作流程如下圖
從上面的狀態(tài)圖中可以找到所有的狀態(tài)：
我們可以創(chuàng)建一個實例變量來持有目前的狀態(tài)，然后定義每個狀態(tài)的值：
| 1 2 3 4 5 6 7 | //每個狀態(tài)用不同的值表示 final static int SOLD_OUT=0;//售罄 final static int NO_QUARTER=1;//沒有投幣 final static int HAS_QUARTER=2;//已投幣 final static int SOLD=3;//售出糖果 //實例變量持有當前狀態(tài)，只要改變變量值狀態(tài)也會隨之改變 int state =SOLD_OUT; |
現(xiàn)在,我們將所有系統(tǒng)中可以發(fā)生的動作整合起來：
“投入25分錢”，“退回25分錢”，“轉(zhuǎn)動曲柄”，“發(fā)放糖果”
這些動作是糖果機的接口，這是你能對糖果機做的事情，
調(diào)用任何一個動作都會造成狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，
發(fā)放糖果更多是糖果機的內(nèi)部動作，機器自己調(diào)用自己。
我們創(chuàng)建一個類，它的作用就像是一個狀態(tài)機，每一個動作，我們都創(chuàng)建了一個對應的方法，這些方法利用條件語句來決定在每個狀態(tài)內(nèi)什么行為是恰當?shù)摹１热鐚Α巴度?5分錢”這個動作來說，我們可以把對應方法寫成下面的樣子：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | public void insertQuarter(){ ????if(state==HAS_QUARTER){ ????????//每個狀態(tài)對應的行為 ?????????...... ????}else if(state==SOLD_OUT){ ????????...... ????}else if(state ==SOLD){ ????????...... ????}else if(state==NO_QUARTER){ ????????state=HAS_QUARTER;//狀態(tài)轉(zhuǎn)換 ????????...... ????} } |
初步代碼
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 | class GumballMachine{ ????final static int SOLD_OUT=0; ????final static int NO_QUARTER=1; ????final static int HAS_QUARTER=2; ????final static int SOLD=3; ????int state =SOLD_OUT; ????int count =0;//存儲糖果數(shù)量 ????public? GumballMachine(int count){ ????????this.count=count; ????????if(count>0){ ????????????state=NO_QUARTER; ????????} ????} ????//當有25分錢投入，就會執(zhí)行這個方法 ????public void insertQuarter(){ ????????if(state==HAS_QUARTER){ ????????????System.out.println("如果已投入過25分錢，我們就告訴顧客"); ????????}else if(state==NO_QUARTER){ ????????????state=HAS_QUARTER; ????????????System.out.println("如果是在“沒有25分錢”的狀態(tài)下，我們就接收25分錢，" +"并將狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“有25分錢”的狀態(tài)"); ????????}else if(state ==SOLD_OUT){ ????????????System.out.println("如果糖果已經(jīng)售罄，我們就拒絕收錢"); ????????}else if(state==SOLD){ ????????????System.out.println("如果顧客剛才買了糖果，就需要稍等一下，好讓狀態(tài)轉(zhuǎn)換完畢。" +"恢復到“沒有25分錢”的狀態(tài)"); ????????????state=NO_QUARTER; ????????} ????} ????//如果顧客試著退回25分錢就執(zhí)行這個方法 ????public void ejectQuarter(){ ????????if(state==HAS_QUARTER){ ????????????System.out.println("如果有25分錢，我們就把錢退出來，回到“沒有25分錢”的狀態(tài)"); ????????????state=NO_QUARTER; ????????}else if(state==NO_QUARTER){ ????????????System.out.println("如果沒有25分錢的話，當然不能退出25分錢"); ????????}else if(state ==SOLD){ ????????????System.out.println("顧客已經(jīng)轉(zhuǎn)動曲柄就不能再退錢了，他已經(jīng)拿到糖果了"); ????????}else if(state==SOLD_OUT){ ????????????System.out.println("如果糖果售罄，就不能接受25分錢，當然也不可能退錢"); ????????} ????} ????//顧客試著轉(zhuǎn)動曲柄 ????public void turnCrank(){ ????????if(state==SOLD){ ????????????System.out.println("別想騙過機器拿兩次糖果"); ????????}else if(state==NO_QUARTER){ ????????????System.out.println("我們需要先投入25分錢"); ????????}else if(state ==SOLD_OUT){ ????????????System.out.println("我們不能給糖果，已經(jīng)沒有任何糖果了"); ????????}else if(state==HAS_QUARTER){ ????????????System.out.println("成功，他們拿到糖果了，" +"改變狀態(tài)到“售出糖果”然后調(diào)用機器的disoense()方法"); ????????????state=SOLD; ????????????dispense(); ????????} ????} ????//調(diào)用此方法，發(fā)放糖果 ????public void dispense(){ ????????if(state==SOLD){ ????????????System.out.println("我們正在“出售糖果”狀態(tài)，給他們糖果"); ????????????count=count-1; ????????????/* ????????????我們在這里處理“糖果售罄”的情況，如果這是最后一個糖果，將機器的狀態(tài)設(shè)置到“糖果售罄”否則就回到“沒有25分錢”的狀態(tài) ?????????????*/ ????????????if(count==0){ ????????????????System.out.println(); ????????????????state=SOLD_OUT; ????????????}else{ ????????????????state=NO_QUARTER; ????????????} ????????}else if(state==SOLD_OUT){ ????????????System.out.println("這些都不應該發(fā)生，但是如果做了，就得到錯誤提示"); ????????}else if(state ==HAS_QUARTER){ ????????????System.out.println("這些都不應該發(fā)生，但是如果做了，就得到錯誤提示"); ????????}else if(state==NO_QUARTER){ ????????????System.out.println("這些都不應該發(fā)生，但是如果做了，就得到錯誤提示"); ????????} ????} } |
盡管程序完美運行，但還是躲不掉需求變更的命運
現(xiàn)在糖果公司要求：當曲柄被轉(zhuǎn)動時，有10%的幾率掉下來的是兩個糖果。（氪金扭蛋）
再回看一下我們的初步代碼，想要實現(xiàn)新的需求將會變得非常麻煩：
- 必須新增一個中獎的“贏家”狀態(tài)。
- 必須在每一個方法添加新的判斷條件來處理“贏家”狀態(tài)。
- 轉(zhuǎn)動把手的方法中還需要檢查目前狀態(tài)是否是“贏家”再決定切換到“贏家”狀態(tài)行為還是正常出售行為。
在現(xiàn)有代碼基礎(chǔ)上做增加將會很麻煩，也不利與以后的維護，擴展性差。
回顧一下第一章的策略模式中的設(shè)計原則：
找出應用中可能需要變化之處，把他們獨立出來
將狀態(tài)獨立出來，封裝成一個類，都實現(xiàn)State接口，類圖如下：
新的設(shè)計想法如下：
代碼
定義一個State接口
| 1 2 3 4 5 6 | public interface State { ????public void insertQuarter();//投幣 ????public void ejectQuarter();//退幣 ????public void turnCrank();//轉(zhuǎn)動出貨把手 ????public void dispense();//出售 } |
為機器的每個狀態(tài)實現(xiàn)狀態(tài)類：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 | //未投幣狀態(tài) public class NoQuarterState?implements State { ????GumballMachine gumballMachine; ????public NoQuarterState(GumballMachine gumballMachine) { ????????this.gumballMachine=gumballMachine; ????} ????public void insertQuarter() { ????????System.out.println("你投入一枚硬幣"); ????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getHasQuarterState());//狀態(tài)轉(zhuǎn)換為已投幣狀態(tài) ????} ????public void ejectQuarter() { ????????System.out.println("你未投幣，無法退錢"); ????} ????public void turnCrank() { ????????System.out.println("未投幣，請先投幣"); ????} ????public void dispense() { ????????System.out.println("請先投幣"); ????} } ? //已投幣狀態(tài) public class HasQuarterState?implements State { ????Random randomWinner=new Random(System.currentTimeMillis()); ????GumballMachine gumballMachine; ????public HasQuarterState(GumballMachine gumballMachine) { ????????this.gumballMachine=gumballMachine; ????} ????public void insertQuarter() { ????????System.out.println("已投幣，無法再接收投幣"); ????} ????public void ejectQuarter() { ????????System.out.println("已退幣"); ????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState()); ????} ????public void turnCrank() { ????????System.out.println("已轉(zhuǎn)動把手，糖果出售中。。。。"); ????????int winner=randomWinner.nextInt(10);//隨機數(shù)生成，用以標記“贏家”狀態(tài) ????????if((winner==0)&&(gumballMachine.getCount()>1)) ????????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getWinnerState()); ????????else ????????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldState()); ????} ????public void dispense() { ????????System.out.println("機器中已經(jīng)沒有糖果可以出售了！"); ????} } ? //出售狀態(tài) public class SoldState?implements State { ????GumballMachine gumballMachine; ????public SoldState(GumballMachine gumballMachine) { ????????this.gumballMachine=gumballMachine; ????} ????public void insertQuarter() { ????????System.out.println("請等候，正在初始化機器中"); ????} ????public void ejectQuarter() { ????????System.out.println("抱歉，您已轉(zhuǎn)動把手獲得了糖果,無法退幣"); ????} ????public void turnCrank() { ????????System.out.println("您重復轉(zhuǎn)動把手，無法再獲取更多糖果"); ????} ????public void dispense() { ????????gumballMachine.releaseBall();//出貨，糖果-1 ????????if(gumballMachine.getCount()>0) ????????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState()); ????????else { ????????????System.out.println("糖果已售完"); ????????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState()); ????????}??? ????} } ? //售罄狀態(tài) public class SoldOutState?implements State { ????GumballMachine gumballMachine; ????public SoldOutState(GumballMachine gumballMachine) { ????????this.gumballMachine=gumballMachine; ????} ????public void insertQuarter() { ????????System.out.println("此機器的糖果已售完，不接收投幣"); ????} ????public void ejectQuarter() { ????????System.out.println("未投幣，退幣失敗"); ????} ????public void turnCrank() { ????????System.out.println("糖果已售完，轉(zhuǎn)動把手也不會有糖果出來的"); ????} ????public void dispense() { ????????System.out.println("機器中已無糖果"); ????} } ? //贏家狀態(tài) public class WinnerState?implements State { ????GumballMachine gumballMachine; ????public WinnerState(GumballMachine gumballMachine) { ????????this.gumballMachine=gumballMachine; ????} ????public void insertQuarter() { ????????System.out.println("請等候，正在初始化機器中"); ????} ????public void ejectQuarter() { ????????System.out.println("抱歉，您已轉(zhuǎn)動把手獲得了糖果"); ????} ????public void turnCrank() { ????????System.out.println("您重復轉(zhuǎn)動把手，無法再獲取更多糖果"); ????} ????public void dispense() { ????????System.out.println("恭喜你成為幸運兒，你將額外獲得一個免費糖果"); ????????gumballMachine.releaseBall();//出貨，糖果-1 ????????if(gumballMachine.getCount()==0) ????????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState()); ????????else { ????????????gumballMachine.releaseBall(); ????????????if(gumballMachine.getCount()>0) ????????????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState()); ????????????else { ????????????????System.out.println("糖果已售完"); ????????????????gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState()); ????????????} ????????} ????} } |
糖果機類：
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 | public class GumballMachine { ????State soldOutState; ????State noQuarterState; ????State hasQuarterState; ????State soldState; ????State winnerState; ? ????State state=soldOutState; ????int count=0; ? ????public GumballMachine(int numberGumballs) {//初始化 ????????soldOutState=new SoldOutState(this); ????????noQuarterState=new NoQuarterState(this); ????????hasQuarterState=new HasQuarterState(this); ????????soldState=new SoldState(this); ????????winnerState=new WinnerState(this); ? ????????this.count=numberGumballs; ????????if(numberGumballs>0) ????????????state=noQuarterState;//先判斷條件再改變狀態(tài) ????} ????//將動作委托到狀態(tài)類 ????public void insterQuarter() { ????????state.insertQuarter(); ????} ????public void ejectQuarter() { ????????state.ejectQuarter(); ????} ????public void turnCrank() { ????????state.turnCrank(); ????????state.dispense(); ????} ????//獲取當前狀態(tài) ????public State getHasQuarterState() { ????????return hasQuarterState; ????} ????//改變狀態(tài) ????public void setState(State state) { ????????this.state=state; ????} ????public void releaseBall() { ????????System.out.println("糖果從出口售出"); ????????if(count!=0) ????????????count-=1; ????} ????public State getSoldOutState() { ????????return soldOutState; ????} ????public State getNoQuarterState() { ????????return noQuarterState; ????} ????public State getSoldState() { ????????return soldState; ????} ????//獲取糖果機中糖果數(shù)量 ????public int getCount() { ????????return count; ????} ? ????public State getWinnerState() { ????????return winnerState; ????} ????public String toString() { ????????// TODO 自動生成的方法存根 ????????String s="剩余糖果："+count; ????????return s; ????} } |
以上就是用狀態(tài)模式實現(xiàn)的，仔細觀察你會發(fā)現(xiàn)狀態(tài)模式其實和策略模式很像，來看看狀態(tài)模式的類圖：
狀態(tài)模式的類圖其實和策略模式完全一樣！
狀態(tài)模式與策略模式
這兩個模式的差別在于它們的“意圖”
- 以狀態(tài)模式而言，我們將一群行為封裝在狀態(tài)對象中，context的行為隨時可委托到那些狀態(tài)對象中的一個，隨著時間而流逝，當前狀態(tài)在狀態(tài)對象集合中游走改變，以反映出context內(nèi)部的狀態(tài)，因此，context的行為也會跟著改變，但是context的客戶對于狀態(tài)對象了解不多，甚至根本是渾然不覺。
- 以策略模式而言，客戶通常主動指定Context所要組合的策略對象時哪一個。現(xiàn)在，固然策略模式讓我們具有彈性，能夠在運行時改變策略，但對于某個context對象來說，通常都只有一個最適當?shù)牟呗詫ο蟆?/li>
- 一般的，我們把策略模式想成是除了繼承之外的一種彈性替代方案，如果你使用繼承定義了一個類的行為，你將被這個行為困住，是指要修改它都很難，有了策略模式，你可以通過組合不同的對象來改變行為。
- 我們把狀態(tài)模式想成是不用在context中放置許多條件判斷的替代方案，通過將行為包裝進狀態(tài)對象中，你可以通過在context內(nèi)簡單地改變狀態(tài)對象來改變context的行為。
模式區(qū)分
狀態(tài)模式：封裝基于狀態(tài)的行為，并將行為委托到當前狀態(tài)
策略模式：將可以互換的行為封裝起來。然后使用委托的方法，覺得使用哪一個行為
模板方法模式：由子類決定如何實現(xiàn)算法中的某些步驟
要點
（1）狀態(tài)模式允許一個對象基于內(nèi)部狀態(tài)而擁有不同的行為。
（2）和程序狀態(tài)機（PSM）不同，狀態(tài)模式用類來表示狀態(tài)。
（3）Context會將行為委托給當前狀態(tài)對象。
（4）通過將每一個狀態(tài)封裝進一個類，我們把以后需要做的任何改變局部化了。
（5）狀態(tài)模式和策略模式有相同的類圖，但是他們的意圖不同。
（6）策略模式通常會用行為或算法配置Context類。
（7）狀態(tài)模式允許Context隨著狀態(tài)的改變而改變行為。
（8）狀態(tài)轉(zhuǎn)換可以有State類或Context類控制。
（9）使用狀態(tài)模式通常會導致設(shè)計中類的數(shù)目大量增加。
（10）狀態(tài)欄可以被多個Context實例共享。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的《Head First 设计模式》第十章-状态模式 状态模式的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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