浅析状态机设计模式

背景

在需求开发的过程中，经常会遇到根据不同的情况作出不同的处理。最直接的就是if...else...。
当场景特别复杂时，判断if就有些力不从心了。加一个场景需要修改大量的代码，这不是一个很好的做法。程序的扩展性特别薄弱。

举个栗子：
当我们给朋友手机打电话的时候，朋友的手机就可能出现几种情况：用户开机，用户关机，用户欠费停机，用户销户等。不同的场景产生不同的结果。

状态模式

状态模式就是用来解决大量不同场景不同行为的模式。
状态模式：允许一个对象在其内部状态改变时改变它的行为，对象看起来似乎修改了它的类。

状态模式包含的角色

• Context：环境类
• State：抽象状态类
• ConcreteState：具体状态类

模式结构

示例

日常生活中，我们遇到的最多的带有状态的对象应该就是电梯了，电梯有开门，关门，运行，停止状态。

public interface ILift {
    // 电梯门开状态
    public void open();

    // 电梯关门状态
    public void close();

    // 电梯移动状态
    public void run();

    // 电梯停止状态
    public void stop();
}

电梯的接口有了，我们可以来看下实现类：

public class Lift implements ILift {
    public void open() {
        System.out.println("lift is opening");
    }

    public void close() {
        System.out.println("lift is closed");
    }

    public void run() {
        System.out.println("lift run up or down");
    }

    public void stop() {
        System.out.println("lift stopped");
    }
}

下面就是电梯类怎么调用的问题？我们知道状态之间是有一定的前提条件的，也就是说状态不能随意转化。

如果电梯处于open状态，那它下一个必然是close关门状态，而不能是run状态；当电梯是close状态，可以是run，open，stop（没按楼层）状态。如下：
Y：代表可以进行状态转化
N：代表不能进行转化
O：代表自己对自己，忽略

由于我们要进行电梯的状态转换，因此需要定义出电梯的状态：

public interface ILift {
    public final static int OPEN_STATE = 1;
    public final static int CLOSE_STATE = 2;
    public final static int RUN_STATE = 3;
    public final static int STOP_STATE = 4;

    // 设置电梯状态
    public void setState(int state);

    // 电梯门开状态
    public void open();

    // 电梯关门状态
    public void close();

    // 电梯移动状态
    public void run();

    // 电梯停止状态
    public void stop();
}

在这边我们把电梯看成了一个对象，里面有状态和状态相应的动作，可以想象后面我们的调用代码基本就是依次调用Lift类的各个函数。

缺点：如果电梯还有其他状态（比如通电，断电状态），则Lift类要修改，不符合开闭原则。

根据状态模式，我们思考把状态看做一个对象，更细粒度的切分电梯这个类，把电梯的每个状态当成一个类，我们来试验下：

public abstract class LiftState {
    //状态转换
    private StageChange stageChange;
    // 电梯门开状态
    public abstract void open();

    // 电梯关门状态
    public abstract void close();

    // 电梯移动状态
    public abstract void run();

    // 电梯停止状态
    public abstract void stop();
}

StageChange是状态转换类，用来进行状态的装换。每个状态都有自身的行为，比如Open状态有一系列自己的行为：

public class LiftOpenState extends LiftState {
    public void open() {
        System.out.println("电梯门已经开启");
    }

    public void close() {
        super.stageChange.setLiftState(StageChange.closeState);
        super.stageChange.getLiftState().close();
        System.out.println("电梯关门");
    }

    public void run() {

    }

    public void stop() {

    }
}

状态模式通过一系列状态自身的流转来达到不同的场景执行不同的动作。

优点

• 结构清晰
• 封装性好

状态机