1、简介

状态模式是一种行为设计模式，它允许对象在内部状态改变时改变其行为。状态模式将状态封装成独立的对象，并将对状态的操作委托给当前状态对象，以达到不同状态下的不同行为。

2、组成部分

状态模式中包含以下角色：

• 状态（State）：抽象状态角色，定义了一个接口，用于封装与特定状态相关的行为。
• 具体状态（Concrete State）：具体状态角色，实现了抽象状态的接口，定义了与特定状态相关的行为。
• 上下文（Context）：上下文角色，维护一个当前状态对象的引用，并将所有与状态相关的操作委托给当前状态对象。

3、优缺点

状态模式是一种行为设计模式，它将对象的行为与其内部状态相联系。状态模式的优点包括：

1. 将复杂的状态逻辑封装：状态模式能够将状态的转换和处理逻辑封装在具体的状态类中，从而简化了上下文对象的代码，并且将状态转换的复杂性隐藏起来，使得状态之间的切换变得清晰明了。
2. 状态对象独立：每个状态都是一个独立的对象，它们之间没有关联，状态之间的变化也不会影响到其他状态的行为，从而使得代码更加可维护和扩展。
3. 开放-封闭原则：通过状态模式，可以将状态的变化和扩展都封装在状态类中，不需要修改上下文对象的代码，从而遵循了开放-封闭原则。
4. 简化条件语句：状态模式能够简化条件语句的编写，使得代码更加清晰和易于理解。
5. 代码可复用性：状态模式将状态行为封装在独立的状态对象中，可以在不同的上下文对象中重复使用。

状态模式的缺点包括：

1. 类的数量增多：状态模式需要定义很多状态类，如果状态较多，类的数量也会相应增加。
2. 状态转换复杂：如果状态转换过于复杂，状态类之间的耦合度可能会增加，使得状态模式变得难以维护。
3. 上下文对象需要维护状态对象：上下文对象需要维护当前状态对象的引用，使得上下文对象的状态变得复杂。
   可能造成性能问题：由于状态模式涉及多个对象的协同工作，可能会对性能造成一定的影响。
4. 可能会增加系统复杂度：状态模式在某些情况下可能会增加系统的复杂度，使得代码变得更难以理解和维护。

总的来说，状态模式适用于具有多种状态且状态之间的转换较为复杂的情况下，能够有效地将状态转换和状态行为封装在独立的状态类中，从而提高代码的可维护性和可扩展性。但是，在使用状态模式时需要注意状态的数量和状态之间的转换逻辑，避免代码变得过于复杂和难以维护。

4、使用场景

状态模式是一种比较常见的行为设计模式，它适用于以下场景：

1. 对象的行为取决于其状态：当对象的行为取决于其状态时，可以使用状态模式。例如，电视机的行为取决于它的开启或关闭状态。在这种情况下，可以将电视机的状态抽象为不同的状态类，将状态转换逻辑封装在状态类中，使得电视机的行为与其状态相联系。
2. 对象具有多种状态：当对象具有多种状态且状态之间的转换较为复杂时，可以使用状态模式。例如，电梯具有开门、关门、上行和下行等多种状态，状态之间的转换比较复杂。在这种情况下，可以将不同状态抽象为不同的状态类，将状态之间的转换逻辑封装在状态类中，从而简化电梯的状态转换和行为处理。
3. 需要动态改变对象的行为：当需要动态改变对象的行为时，可以使用状态模式。例如，游戏中的角色具有多种状态，如正常、受伤、死亡等状态，这些状态都会影响角色的行为。在这种情况下，可以将不同状态抽象为不同的状态类，通过改变角色的状态对象，实现角色行为的动态改变。
4. 避免使用大量的条件语句：当需要使用大量的条件语句来判断对象的状态时，可以使用状态模式。例如，当需要判断一个对象是否处于不同的状态，需要使用多个if语句来判断，这样会使代码变得冗长、难以维护。在这种情况下，可以将不同状态抽象为不同的状态类，通过状态类中的方法来实现状态的判断和行为处理。

总的来说，状态模式适用于对象具有多种状态且状态之间的转换较为复杂的情况下，能够将状态转换和状态行为封装在独立的状态类中，从而提高代码的可维护性和可扩展性。状态模式还能够简化条件语句的编写，使得代码更加清晰和易于理解。

5、代码实现

下面是一个简单的状态模式示例，以电视机为例：

首先定义一个电视机状态的抽象接口：

1. interface TVState {
2. void turnOn();
3. void turnOff();
4. void nextChannel();
5. void prevChannel();
6. }

然后定义具体的状态类：

1. class TVOnState implements TVState {
2. public void turnOn() {
3.         System.out.println("TV is already turned on");
4.     }
5. public void turnOff() {
6.         System.out.println("Turning off TV");
7.     }
8. public void nextChannel() {
9.         System.out.println("Switching to next channel");
10.     }
11. public void prevChannel() {
12.         System.out.println("Switching to previous channel");
13.     }
14. }

1. class TVOffState implements TVState {
2. public void turnOn() {
3.         System.out.println("Turning on TV");
4.     }
5. public void turnOff() {
6.         System.out.println("TV is already turned off");
7.     }
8. public void nextChannel() {
9.         System.out.println("Cannot change channel, TV is turned off");
10.     }
11. public void prevChannel() {
12.         System.out.println("Cannot change channel, TV is turned off");
13.     }
14. }

最后定义电视机上下文类：

1. class TVContext {
2. private TVState state;
3. 
4. public TVContext() {
5.         state = new TVOffState();
6.     }
7. 
8. public void setState(TVState state) {
9. this.state = state;
10.     }
11. 
12. public void turnOn() {
13.         state.turnOn();
14.         setState(new TVOnState());
15.     }
16. 
17. public void turnOff() {
18.         state.turnOff();
19.         setState(new TVOffState());
20.     }
21. 
22. public void nextChannel() {
23.         state.nextChannel();
24.     }
25. 
26. public void prevChannel() {
27.         state.prevChannel();
28.     }
29. }

使用状态模式时，我们可以将电视机上下文对象传递给客户端代码，客户端代码就可以调用电视机上下文对象的方法来控制电视机的状态，而不必关心状态的变化。例如：

1. TVContext context = new TVContext();
2. context.turnOn(); // 输出 "Turning on TV"
3. context.nextChannel(); // 输出 "Cannot change channel, TV is turned off"
4. context.turnOff(); // 输出 "Turning off TV"
5. context.nextChannel(); // 输出 "Cannot change channel, TV is turned off"

在这个例子中，电视机上下文对象（TVContext）充当了上下文角色，电视机状态（TVOnState和TVOffState）充当了状态角色。客户端代码通过调用电视机上下文对象的方法来控制电视机的状态，而电视机上下文对象会将这些操作委托给当前状态对象。当客户端代码调用turnOn方法时，电视机上下文对象会调用当前状态对象的turnOn方法，这个方法会输出 "TV is already turned on"。当客户端代码调用nextChannel方法时，电视机上下文对象会将这个操作委托给当前状态对象，当前状态对象是TVOffState，它会输出 "Cannot change channel, TV is turned off"。

当电视机状态改变时，电视机上下文对象会将当前状态对象更新为新的状态对象。例如，当客户端代码调用turnOn方法时，电视机上下文对象会将当前状态对象更新为TVOnState，从而改变电视机的状态。

状态模式的优点是，它能够将复杂的状态逻辑封装在状态类中，从而使得状态转换变得简单明了。同时，状态模式也具有良好的扩展性，可以方便地添加新的状态和行为，而不会对已有的代码产生影响。

然而，状态模式也存在一些缺点。首先，如果状态转换过于复杂，那么状态类的数量和代码量也会相应增加。其次，状态模式可能会造成过度设计，使得代码变得过于复杂。最后，状态模式可能会导致状态之间的耦合度增加，使得代码的维护变得困难。