状态（state）模式以及和策略（strategy）的比较

来源：互联网发布：淘宝卖家处理退货申请编辑：程序博客网时间：2024/06/06 01:20

一.概念

　 状态模式，又称状态对象模式（Pattern of Objects for States），状态模式是对象的行为模式。

　　状态模式允许一个对象在其内部状态改变的时候改变其行为。这个对象看上去就像是改变了它的类一样。

状态模式的结构

　　用一句话来表述，状态模式把所研究的对象的行为包装在不同的状态对象里，每一个状态对象都属于一个抽象状态类的一个子类。状态模式的意图是让一个对象在其内部状态改变的时候，其行为也随之改变。状态模式的示意性类图如下所示：

　　状态模式所涉及到的角色有：

　　●　　环境(Context)角色，也成上下文：定义客户端所感兴趣的接口，并且保留一个具体状态类的实例。这个具体状态类的实例给出此环境对象的现有状态。

　　●　　抽象状态(State)角色：定义一个接口，用以封装环境（Context）对象的一个特定的状态所对应的行为。

　　●　　具体状态(ConcreteState)角色：每一个具体状态类都实现了环境（Context）的一个状态所对应的行为。

　　源代码

　　环境角色类

public class Context {    //持有一个State类型的对象实例    private State state;    public void setState(State state) {        this.state = state;    }    /**     * 用户感兴趣的接口方法     */    public void request(String sampleParameter) {        //转调state来处理        state.handle(sampleParameter);    }}

　　抽象状态类

public interface State {    /**     * 状态对应的处理     */    public void handle(String sampleParameter);}

　　具体状态类

public class ConcreteStateA implements State {    @Override    public void handle(String sampleParameter) {                System.out.println("ConcreteStateA handle ：" + sampleParameter);    }}

public class ConcreteStateB implements State {    @Override    public void handle(String sampleParameter) {                System.out.println("ConcreteStateB handle ：" + sampleParameter);    }}

　　客户端类

public class Client {    public static void main(String[] args){        //创建状态        State state = new ConcreteStateB();        //创建环境        Context context = new Context();        //将状态设置到环境中        context.setState(state);        //请求        context.request("test");    }}

　　从上面可以看出，环境类Context的行为request()是委派给某一个具体状态类的。通过使用多态性原则，可以动态改变环境类Context的属性State的内容，使其从指向一个具体状态类变换到指向另一个具体状态类，从而使环境类的行为request()由不同的具体状态类来执行。

二、head first中的例子

糖果机共有5个状态：没有25分钱、有25分钱、售出糖果、糖果售罄、赢家状态，这里从下面的UML状态图可以看到，Visio里使用椭圆形表示状态，还有引发糖果机状态发生转换的事件动作。

我使用Visio2003绘制的糖果机状态图，画得不太好，可能不是很标准，UML对于面向对象的软件设计很重要。

对应的Java代码如下：

[java] view plaincopy
﻿﻿//State.java  
package State;  
/* 
 * 状态接口State 
 */  
public interface State {  
   public void insertQuarter();   // 投入25分钱  
   public void ejectQuarter();    // 拒绝25分钱  
   public void turnCrank();       // 转动曲柄  
   public void dispense();        // 发放糖果  
}  
  
  
//NoQuarterState.java  
package State;  
import State.GumballMachine;  
/* 
 * 没有25分钱状态，实现了State接口 
 */  
  
public class NoQuarterState implements State{  
    GumballMachine gumballMachine;  
      
    public NoQuarterState(GumballMachine gumballMachine){  
        this.gumballMachine=gumballMachine;  
    }  
    // 投入25分钱  
    public void insertQuarter() {  
        System.out.println("You insert a quarter");  
        gumballMachine.setState(gumballMachine.getHasQuarterState());  
    }  
    // 拒绝25分钱  
    public void ejectQuarter() {  
        System.out.println("You haven't insert a quarter");  
    }  
    // 转动曲柄  
    public void turnCrank() {  
        System.out.println("You turned crank,but you there's no quarter");  
    }  
    // 发放糖果  
    public void dispense() {  
        System.out.println("You need to pay first");  
    }  
}  
  
  
//HasQuarterState.java  
package State;  
import java.util.Random;  
  
import State.GumballMachine;  
/* 
 * 有25分钱状态，实现了State接口 
 */  
public class HasQuarterState implements State {  
    Random randomWinner = new Random(System.currentTimeMillis()); //首先我们增加一个随机数产生器，产生10%赢的机  
  
会  
    GumballMachine gumballMachine;  
      
    public HasQuarterState(GumballMachine gumballMachine){  
        this.gumballMachine = gumballMachine;  
    }  
    // 投入25分钱  
    public void insertQuarter() {  
        System.out.println("You can not insert anther quarter");  
    }  
    // 拒绝25分钱  
    public void ejectQuarter() {  
        System.out.println("Quarter returned");  
        gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());  
    }  
    // 转动曲柄  
    public void turnCrank() {  
        System.out.println("You turned...");  
        int winner = randomWinner.nextInt(10);  
        System.out.println("winner =" + winner);  
        if((winner ==0) && (gumballMachine.getCount() > 1)) {  
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getWinnerState());  
        } else {  
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldState());  
        }  
    }  
    // 发放糖果  
    public void dispense() {  
        System.out.println("No gumball dispensed");  
    }  
}  
  
//SoldState.java  
package State;  
import State.GumballMachine;  
/* 
 * 售出糖果状态，实现了State接口 
 */  
public class SoldState implements State{  
      
    GumballMachine gumballMachine;  
    public SoldState(GumballMachine gumballMachine) {  
        this.gumballMachine = gumballMachine;  
    }  
    // 投入25分钱  
    public void insertQuarter() {  
        System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");  
    }  
    // 拒绝25分钱  
    public void ejectQuarter() {  
        System.out.println("Sorry,you have already turn crank");  
    }  
    // 转动曲柄  
    public void turnCrank() {  
        System.out.println("trun twice ,doesn't give you anthor gamball!");  
    }  
    // 发放糖果  
    public void dispense() {  
        gumballMachine.releaseBall();  
            if(gumballMachine.getCount()>0){  
                gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());  
            } else {  
            System.out.println("Opps,out of gamball!");   
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());  
        }  
    }  
}  
  
  
//SoldOutState.java  
package State;  
import State.GumballMachine;  
/* 
 * 通过售罄状态，实现了State接口 
 */  
public class SoldOutState implements State{  
      
    GumballMachine gumballMachine;  
    public SoldOutState(GumballMachine gumballMachine){  
        this.gumballMachine=gumballMachine;  
    }  
    // 投入25分钱  
    public void insertQuarter() {  
        System.out.println("You can't insert a quarter, the machine is sold out");  
    }  
    // 拒绝25分钱  
    public void ejectQuarter() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        System.out.println("You can't eject, you haven't inserted a quarter yet");  
    }  
    // 转动曲柄  
    public void turnCrank() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        System.out.println("You turned, but there are no gumballs");  
    }  
    // 发放糖果  
    public void dispense() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        System.out.println("No gumball dispensed");  
    }  
}  
  
  
//WinnerState.java  
package State;  
import State.GumballMachine;  
/* 
 * 赢家状态，实现了State接口 
 */  
public class WinnerState implements State{  
    GumballMachine gumballMachine;  
      
    public WinnerState(GumballMachine gumballMachine){  
        this.gumballMachine = gumballMachine;  
    }  
    // 投入25分钱  
    @Override  
    public void insertQuarter() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        System.out.println("Please wait, we're already giving you a gumball");  
    }  
    // 拒绝25分钱  
    @Override  
    public void ejectQuarter() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        System.out.println("Sorry,you have already turn crank");  
    }  
    // 转动曲柄  
    @Override  
    public void turnCrank() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        System.out.println("trun twice ,doesn't give you anthor gamball!");  
    }  
    // 发放糖果  
    @Override  
    public void dispense() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        System.out.println("You're a Winner! You get two gumballs for your quarter");  
        gumballMachine.releaseBall();  
        if(gumballMachine.getCount() == 0) {  
            gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());  
        } else {  
            gumballMachine.releaseBall();  
            if(gumballMachine.getCount()>0){  
                gumballMachine.setState(gumballMachine.getNoQuarterState());  
            } else {  
                System.out.println("Opps,out of gamball!");   
               gumballMachine.setState(gumballMachine.getSoldOutState());  
           }  
        }  
    }  
}  
  
  
//糖果机上下文环境类Java源文件 GumballMachine.java  
package State;  
import State.HasQuarterState;  
import State.NoQuarterState;  
import State.SoldOutState;  
import State.SoldState;  
import State.WinnerState;  
import State.State;  
/* 
 *  糖果机器上下文环境接口类 GumballMachine 
 */  
  
public class GumballMachine {  
    //状态实例  
    State soldOutState;  
    State noQuarterState;  
    State hasQuarterState;  
    State soldState;  
    State winnerState;  
      
    // 实例变量state，初始化为糖果售罄状态  
    State state = soldOutState;   
    // 记录机器内装有糖果的数目，开始机器是没有装糖果的  
    int count=0;  
    // 构造器取得糖果的初始数目并把它放在一个实例变量count中  
    public GumballMachine(int numberGumballs) {  
        // 每种状态都创建一个状态实例  
        soldOutState=new SoldOutState(this);  
        noQuarterState=new NoQuarterState(this);  
        hasQuarterState=new HasQuarterState(this);  
        soldState=new SoldState(this);  
        winnerState = new WinnerState(this);  
          
        this.count = numberGumballs;  
        // 若超过0颗糖果，就将状态设置为NoQuarterState  
        if(numberGumballs > 0) {  
            state = noQuarterState;  
        }  
    }  
    // 取得机器内的糖果数目  
    public int getCount() {  
        return count;  
    }  
    // 取得糖果售罄状态  
    public State getSoldOutState() {  
        return soldOutState;  
    }  
    // 取得没有25分钱状态  
    public State getNoQuarterState() {  
        return noQuarterState;  
    }  
    // 取得拥有25分钱  
    public State getHasQuarterState() {  
        return hasQuarterState;  
    }  
    // 取得售出糖果状态  
    public State getSoldState() {  
        return soldState;  
    }  
    // 取得赢家状态  
    public State getWinnerState() {  
        return winnerState;  
    }  
    // 投入25分钱  
    public void insertQuarter(){  
        state.insertQuarter();  
    }  
    // 拒绝25分钱  
    public void ejectQuarter(){  
        state.ejectQuarter();  
    }  
    // 转动曲柄  
    public void turnCrank(){  
        state.turnCrank();  
        state.dispense();  
    }  
    // 设置状态  
    public void setState(State state){  
        this.state=state;  
    }  
    // 糖果滚出来一个  
    public void releaseBall(){  
        System.out.println("A gumball comes rolling out of the solt...");  
        if(count!=0){  
            count--;  
        }  
    }  
}  
  
  
//测试糖果机的Java源文件 GumballMachineTestDrive.java  
package State;  
/* 
 * 糖果机测试驱动程序：GumballMachineTestDrive.java 
 */  
public class GumballMachineTestDrive {  
  
    /** 
     * @param args 
     */  
    public static void main(String[] args) {  
        GumballMachine gumballMachine = new GumballMachine(5);  
          
        System.out.println(gumballMachine);  
        System.out.println("The current gumball number is:" + gumballMachine.getCount());  
        System.out.println("****************************************");  
          
          
        gumballMachine.insertQuarter();  
        gumballMachine.turnCrank();  
          
        System.out.println(gumballMachine);  
        System.out.println("The current gumball number is:" + gumballMachine.getCount());  
        System.out.println("****************************************");  
          
        gumballMachine.insertQuarter();  
        gumballMachine.turnCrank();  
        System.out.println(gumballMachine);   
        System.out.println("The current gumball number is:" + gumballMachine.getCount());  
        System.out.println("****************************************");  
          
        gumballMachine.insertQuarter();  
        gumballMachine.turnCrank();  
        System.out.println(gumballMachine);   
        System.out.println("The current gumball number is:" + gumballMachine.getCount());  
        System.out.println("****************************************");  
    }  
  
}  

运行结果截图如下：

三、状态vs策略

策略模式中，算法是由客户程序来决定context中所要组合的策略对象是哪一个，当然策略模式让我们具有弹性，能够在运行时动态改变策略。但对于某个context来说，通常只有一个最合适的策略对象。
　　而状态模式如定义中所言，我们将一群行为封装在状态对象中，context的行为随时可以委托到那些状态对象中的一个，随着时间的进行，当前状态在状态对象集合中游走改变，以反映出context内部的状态，因此context的行为也会改变；对于客户程序来言，这种状态变化往往是透明的。

我们把策略想象成除了继承以外的一种弹性替代方案，有了策略，你可以通过组合不同对象来改变行为。

我们把状态模式想成是不用在context中放置许多条件判断的替代方案。通过将行为包装进状态对象中，你可以通过在context中简单的改变状态对象来改变context的行为。

ref：http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/06/08/2538146.html

    http://blog.csdn.net/ccf19881030/article/details/8257659

    http://dev.yesky.com/438/2164938.shtml