状态模式

标签 ： Java与设计模式

状态模式: 允许一个对象在其内部状态改变时改变其行为, 其对象看起来像是改变了其类.

(图片来源: 设计模式:可复用面向对象软件的基础)
其目的是: 解决系统中复杂对象的状态流转以及不同状态下的行为封装问题.

模式实现

案例: 问题跟踪(Bug状态流转):
有过Kelude、Jira使用经验的同学都知道一个Bug由测试同学提出, 一直到被开发同学解决会经过一系列状态的流转:
新建(New) -> 打开(Open) -> 解决(Fixed) -> 关闭(Closed) …

且每种状态都会对应复杂业务的处理逻辑(如通知相应开发/测试人员、邮件/短信提醒、报表记录等等), 下面我们就以这个场景来讨论状态模式的实现:

• 状态模式-Bug流转:
  

State

抽象状态: 定义一个接口封装与 Context的一个特定状态 相关的行为:

/**
 * @author jifang
 * @since 16/8/28 下午6:06.
 */
public interface State {
    void handle(Context context);
}

ConcreteState

具体状态: 每一个子类实现一个与 Context的某一个特定状态相关的具体行为 :

class NewState implements State {

    static final NewState instance = new NewState();

    // 单例 or 享元
    public static State instance() {
        return instance;
    }

    @Override
    public void handle(Context context) {
        if (context.getCurrent() == this) {
            // 本状态下的核心业务处理
            System.out.println("测试: 发现了Bug, 开发同学赶紧处理");
            // 状态流转
            context.setCurrent(OpenState.instance());
        }
    }
}

class OpenState implements State {

    static final OpenState instance = new OpenState();

    public static State instance() {
        return instance;
    }

    @Override
    public void handle(Context context) {
        if (context.getCurrent() == this) {
            System.out.println("开发: Bug已经看到, 正在处理");
            context.setCurrent(FixedState.instance());
        }
    }
}

class FixedState implements State {

    static final FixedState instance = new FixedState();

    public static State instance() {
        return instance;
    }

    @Override
    public void handle(Context context) {
        if (context.getCurrent() == this) {
            System.out.println("开发: Bug已经修复, 测试同学看一下");
            context.setCurrent(ClosedState.instance());
        }
    }
}

class ClosedState implements State {

    static final ClosedState instance = new ClosedState();

    public static State instance() {
        return instance;
    }

    @Override
    public void handle(Context context) {
        if (context.getCurrent() == this) {
            System.out.println("测试: Bug验证通过, 已关闭");
            context.setCurrent(null);
        }
    }
}

Context

• 定义客户感兴趣的接口
• 维护一个ConcreteState子类实例 -当前状态.

public class Context {

    private State current;

    public Context(State current) {
        this.current = current;
    }

    public State getCurrent() {
        return current;
    }

    public void setCurrent(State current) {
        this.current = current;
    }

    public void request() {
        if (current != null) {
            current.handle(this);
        }
    }
}

• Client

public class Client {

    @Test
    public void client() {
        Context context = new Context(NewState.instance());
        context.request();
        context.request();
        context.request();
        context.request();
        context.request();
    }
}

状态推动

前面介绍的状态流转需要由Client推动(Client调用Context的request()), 还有其他几种推动方式. 如State自动流转: 每个State处理结束, 自动进入下一状态的处理环节(在State内部调用Context的request()):

class NewState implements State {

    @Override
    public void handle(Context context) {
        if (context.getCurrent() == this) {
            System.out.println("测试: 发现了Bug, 开发同学赶紧处理");
            context.setCurrent(new OpenState());
        }
        context.request();
    }
}

另外还有一种基于表驱动的状态机实现, 实现细节参考 设计模式:可复用面向对象软件的基础 P204.

小结

• 将与特定状态相关的行为局部化, 并将不同状态的行为分隔开:
  
  • 将特定的状态相关的行为都放入一个对象中: 由于所有与状态相关的代码都存在于某ConcreteState中, 所以通过定义新的子类可以很容易地增加新的状态和转换.
  • 可以将状态转移逻辑分布到State之间, 将每一个状态转换和动作封装到一个类中, 就把着眼点从执行状态提高到整个对象的状态, 这将使代码结构化并使意图更加清晰,消除庞大的条件分支语句.
• 状态转换显式化:
  当一个对象仅以内部数据值来定义当前状态时, 其状态仅表现为一些变量的赋值, 这不够明确. 为不同的状态引入独立的对象使得转换变得更加明确(类原子化).

• 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刻根据状态改变它的行为;
  • 一个操作中含有庞大的条件分支语句, 且这些分支依赖于该对象的状态, 这个状态通常用一个/多个枚举常量表示:
    
    • OA系统请求状态流转
    • 银行系统资金状态流转
    • 线程对象状态切换
    • TCP连接状态流转
      State模式将每一个条件分支放入一个独立的类中. 这使得可以根据对象自身的情况将对象的状态作为一个对象, 这一对象可以不依赖于其他对象而独立变化.

参考:

大话设计模式

设计模式:可复用面向对象软件的基础

高淇讲设计模式

Kelude、 JIRA