Java设计模式20：状态模式 State Pattern
2021/02/08
Java
设计模式
# 状态模式 State Pattern > 基本介绍 主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为的问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换。当一个对象的内在状态改变时，允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类 > UML类图与角色  - Context：环境角色，用于维护 State 实例，这个实例定义当前状态 - State：抽象状态角色，定义一个接口封装与 Context 的一个特点接口相关行为 - ConcreteState：具体的状态角色，每个子类实现一个与 Context 的一个状态相关行为 # 示例 > 情景介绍 请编写程序完成 APP 抽奖活动 具体要求如下 1. 假如每参加一次这个活动要扣除用户 50 积分（积分细节可以忽略，仅关注状态），中奖概率是 10% 2. 奖品数量固定，抽完就不能抽奖 3. 活动有四个状态: 普通状态、准备抽奖、领取奖品和活动结束 4. 活动的四个状态转换关系图如下：  > UML类图  > 代码实现 ```java /** * 状态抽象类 */ public abstract class State { /** * 扣除积分 */ public abstract void deductMoney(); /** * 是否抽中奖品 * * @return */ public abstract boolean raffle(); /** * 发放奖品 */ public abstract void dispensePrize(); } ``` ```java /** * 普通状态 */ public class NormalRaffleState extends State { /** * 初始化时传入活动引用，扣除积分后改变其状态 */ RaffleActivity activity; public NormalRaffleState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } /** * 当前状态可以扣积分，扣除后将状态设置成可以抽奖状态 */ @Override public void deductMoney() { // 如果有奖品，则转换为准备抽奖 if (activity.getCount() > 0) { System.out.println("扣除50积分成功，您可以抽奖了"); activity.setState(activity.getCanRaffleState()); } else { System.out.println("没有奖品了，活动结束"); activity.setState(activity.getDispenseOutState()); } } /** * 当前状态不能抽奖 */ @Override public boolean raffle() { System.out.println("扣了积分才能抽奖喔！"); return false; } /** * 当前状态不能发奖品 */ @Override public void dispensePrize() { System.out.println("不能发放奖品"); } } ``` ```java /** * 可以抽奖的状态 */ public class CanRaffleState extends State { RaffleActivity activity; public CanRaffleState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } /** * 已经扣除了积分，不能再扣 */ @Override public void deductMoney() { System.out.println("已经扣取过了积分"); } /** * 可以抽奖, 抽完奖后，根据实际情况，改成新的状态 * * @return */ @Override public boolean raffle() { System.out.println("正在抽奖，请稍等！"); Random r = new Random(); int num = r.nextInt(10); // 10%中奖机会 if (num == 0) { // 改变活动状态为领取奖品 activity.setState(activity.getDispenseState()); return true; } else { System.out.println("很遗憾没有抽中奖品！"); // 改变状态为不能抽奖 activity.setState(activity.getNormalRaffleState()); return false; } } /** * 不能发放奖品 */ @Override public void dispensePrize() { System.out.println("没中奖，不能发放奖品"); } } ``` ```java /** * 发放奖品的状态 */ public class DispenseState extends State { RaffleActivity activity; public DispenseState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } @Override public void deductMoney() { System.out.println("不能扣除积分"); } @Override public boolean raffle() { System.out.println("不能抽奖"); return false; } /** * 发放奖品 */ @Override public void dispensePrize() { System.out.println("恭喜中奖了"); activity.setCount(activity.getCount() - 1); if (activity.getCount() > 0) { activity.setState(activity.getNormalRaffleState()); } else { System.out.println("很遗憾，奖品发送完了"); // 改变状态为奖品发送完毕, 后面我们就不可以抽奖 activity.setState(activity.getDispenseOutState()); } } } ``` ```java /** * 奖品发放完毕状态（活动结束） * 当 activity 改变成 DispenseOutState，抽奖活动结束 */ public class DispenseOutState extends State { RaffleActivity activity; public DispenseOutState(RaffleActivity activity) { this.activity = activity; } @Override public void deductMoney() { System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加"); } @Override public boolean raffle() { System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加"); return false; } @Override public void dispensePrize() { System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加"); } } ``` ```java /** * 抽奖活动 */ public class RaffleActivity { /** * 表示活动当前的状态，是变化 */ private State state; /** * 奖品数量 */ private int count; /** * 四个属性，表示四种状态 */ State normalRaffleState = new NormalRaffleState(this); State canRaffleState = new CanRaffleState(this); State dispenseState = new DispenseState(this); State dispenseOutState = new DispenseOutState(this); /** * 构造器 */ public RaffleActivity(int count) { // 1. 初始化当前的状态为 normalRaffleState（即不能普通的状态） this.state = getNormalRaffleState(); // 2. 初始化奖品的数量 this.count = count; } /** * 参与活动 */ public void participateInActivities() { // 扣分, 调用当前状态的 deductMoney state.deductMoney(); } /** * 抽奖 */ public void raffle() { // 如果当前的状态是抽奖成功 if (state.raffle()) { // 领取奖品 state.dispensePrize(); } } public State getState() { return state; } public void setState(State state) { this.state = state; } public int getCount() { return count; } public void setCount(int count) { this.count = count; } public State getNormalRaffleState() { return normalRaffleState; } public State getCanRaffleState() { return canRaffleState; } public State getDispenseState() { return dispenseState; } public State getDispenseOutState() { return dispenseOutState; } } ``` ```java /** * 客户端 */ public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建活动对象，奖品有2个奖品 RaffleActivity activity = new RaffleActivity(2); // 我们连续抽300次奖 for (int i = 0; i < 10; i++) { System.out.println("--------第" + (i + 1) + "次抽奖----------"); // 参加抽奖，第一步点击扣除积分 activity.participateInActivities(); // 第二步抽奖 activity.raffle(); } } } ``` 输出如下： --------第1次抽奖---------- 扣除50积分成功，您可以抽奖了 正在抽奖，请稍等！ 很遗憾没有抽中奖品！ --------第2次抽奖---------- 扣除50积分成功，您可以抽奖了 正在抽奖，请稍等！ 恭喜中奖了 --------第3次抽奖---------- 扣除50积分成功，您可以抽奖了 正在抽奖，请稍等！ 很遗憾没有抽中奖品！ --------第4次抽奖---------- 扣除50积分成功，您可以抽奖了 正在抽奖，请稍等！ 很遗憾没有抽中奖品！ --------第5次抽奖---------- 扣除50积分成功，您可以抽奖了 正在抽奖，请稍等！ 很遗憾没有抽中奖品！ --------第6次抽奖---------- 扣除50积分成功，您可以抽奖了 正在抽奖，请稍等！ 恭喜中奖了 很遗憾，奖品发送完了 --------第7次抽奖---------- 奖品发送完了，请下次再参加 奖品发送完了，请下次再参加 --------第8次抽奖---------- 奖品发送完了，请下次再参加 奖品发送完了，请下次再参加 --------第9次抽奖---------- 奖品发送完了，请下次再参加 奖品发送完了，请下次再参加 --------第10次抽奖---------- 奖品发送完了，请下次再参加 奖品发送完了，请下次再参加 # 总结 1. 代码有很强的可读性。状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中 2. 方便维护。将容易产生问题的`if-else`语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用方法时都要判断当前是什么状态，不但会产出很多`if-else`语句，而且容易出错 3. 符合“开闭原则”。容易增删状态 4. 会产生很多类。每个状态都要一个对应的类，当状态过多时会产生很多类，加大维护难度 5. 应用场景：当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会相互转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候，可以考虑使用状态模式
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