前言

一、状态模式概述

状态模式定义： 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。

【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：

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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;  
   @Override  
   public void setState(int state) {  
       this.state = state;  
  }  
   //执行关门动作  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public void open() {  
       switch (this.state) {  
           case OPENING_STATE://门已经开了，不能再开门了  
               //do nothing  
               break;  
           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  
   @Override  
   public void run() {  
       switch (this.state) {  
           case OPENING_STATE://电梯不能开着门就走  
               //do nothing  
               break;  
           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  
   @Override  
   public 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 nothing  
               break;  
           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 nothing  
               break;  
      }  
  }  
}

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

二、状态模式结构

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。

三、状态模式案例实现

对上述电梯的案例使用状态模式进行改进。类图如下：

网络异常，图片无法展示

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  
   @Override  
   public void open() {  
       System.out.println("电梯门开启...");  
  }  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public void run() {  
       //do nothing  
  }  
   //开门状态已经是停止的了  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public void open() {  
       //do nothing  
  }  
   //电梯门关闭？这是肯定了  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public 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！  
   @Override  
   public 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();  
  }  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public 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  
   @Override  
   public void run() {  
       super.context.setLiftState(Context.runningState);  
       super.context.run();  
  }  
   //电梯门关着，我就不按楼层  
   @Override  
   public 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();  
  }  
}

四、状态模式优缺点

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。

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。

五、状态模式使用场景

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。

后记

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行为型模式 - 状态模式（State Pattern）

前言

一、状态模式概述

二、状态模式结构

三、状态模式案例实现

四、状态模式优缺点

五、状态模式使用场景

后记

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