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Java設(shè)計(jì)模式之狀態(tài)模式State Pattern詳解

 更新時(shí)間:2022年11月01日 13:39:09   作者:流煙默  
這篇文章主要介紹了Java設(shè)計(jì)模式之狀態(tài)模式State Pattern,狀態(tài)模式允許一個(gè)對(duì)象在其內(nèi)部狀態(tài)改變的時(shí)候改變其行為。這個(gè)對(duì)象看上去就像是改變了它的類一樣

概述

狀態(tài)模式允許對(duì)象在內(nèi)部狀態(tài)改變時(shí)改變它的行為,對(duì)象看起來好像修改了它的類。這個(gè)模式將狀態(tài)封裝成獨(dú)立的類,并將動(dòng)作委托到 代表當(dāng)前狀態(tài)的對(duì)象,我們知道行為會(huì)隨著內(nèi)部狀態(tài)而改變。

一個(gè)對(duì)象“看起來好像修改了它的類”是什么意思呢?從客戶的視角來看:如果說你使用的對(duì)象能夠完全改變它的行為,那么你會(huì)覺得,這個(gè)對(duì)象實(shí)際上是從別的類實(shí)例化而來的。然而,實(shí)際上,你知道我們是在使用組合通過簡(jiǎn)單引用不同的狀態(tài)對(duì)象來造成類改變的假象。

狀態(tài)模式它主要用來解決對(duì)象在多種狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí),需要對(duì)外輸出不同的行為的問題。狀態(tài)和行為是一一對(duì)應(yīng)的,狀態(tài)之間可以相互轉(zhuǎn)換。

UML類圖

  • Context是一個(gè)類,它可以擁有一些內(nèi)部狀態(tài)。
  • State接口定義了一個(gè)所有具體狀態(tài)的共同接口,任何狀態(tài)都實(shí)現(xiàn)這個(gè)相同的接口,這樣一來狀態(tài)之間可以互相替換。
  • 不管在什么時(shí)候,只要有人調(diào)用Context的request()方法,它就會(huì)被委托到狀態(tài)來處理。
  • ConcreteState處理來自Context的請(qǐng)求。每一個(gè)ConcreteState都提供了它自己對(duì)于請(qǐng)求的實(shí)現(xiàn)。所以,當(dāng)Context改變狀態(tài)時(shí),行為也跟著改變。

狀態(tài)模式與策略模式

以狀態(tài)模式而言,我們將一群行為封裝在狀態(tài)對(duì)象中,context的行為隨時(shí)可委托到那些狀態(tài)對(duì)象中的一個(gè)。隨著時(shí)間的流逝,當(dāng)前狀態(tài)在狀態(tài)對(duì)象集合中游走改變,以反映出context內(nèi)部的狀態(tài),因此context的行為也會(huì)隨著改變。但是context的客戶對(duì)于狀態(tài)對(duì)象了解不多,甚至根本是渾然不覺。

而以策略模式而言,客戶通常主動(dòng)指定Context所要組合的策略對(duì)象是哪一個(gè)?,F(xiàn)在,固然策略模式讓我們具有彈性,能夠在運(yùn)行時(shí)改變策略,但對(duì)于某個(gè)context對(duì)象來說,通常都只有一個(gè)最適當(dāng)?shù)牟呗詫?duì)象。

一般來說,我們把策略模式想成是除了繼承之外的一種彈性替代方案。如果你使用繼承定義了一個(gè)類的行為,你將被這個(gè)行為困住,甚至要修改它都很難。有了策略模式,你可以通過組合不同的對(duì)象來改變行為。

我們把狀態(tài)模式想成是不用在context中放置許多條件判斷的替代方案。通過將行為包裝進(jìn)狀態(tài)對(duì)象中,你可以通過在context內(nèi)見到地改變狀態(tài)對(duì)象來改變context的行為。

誰(shuí)決定狀態(tài)轉(zhuǎn)換的流向

Context或者ConcreteState都可以。

一般來講,當(dāng)狀態(tài)轉(zhuǎn)換是固定的時(shí)候,就適合放在Context中。然而,當(dāng)轉(zhuǎn)換是動(dòng)態(tài)的時(shí)候,通常就會(huì)放在狀態(tài)類中。

將狀態(tài)放在狀態(tài)類中的缺點(diǎn)是:狀態(tài)類之間產(chǎn)生了依賴。

State是接口還是抽象類

答:都可以。如果我們沒有共同的功能可以放進(jìn)抽象類中,就會(huì)使用接口。在你實(shí)現(xiàn)狀態(tài)模式時(shí),很可能想使用抽象類。這么一來,當(dāng)你以后需要在抽象類中加入新的方法是就很容易,不需要打破具體狀態(tài)的實(shí)現(xiàn)。

應(yīng)用案例分析

請(qǐng)編寫程序完成APP 抽獎(jiǎng)活動(dòng)具體要求如下:

  • 假如每參加一次這個(gè)活動(dòng)要扣除用戶50 積分,中獎(jiǎng)概率是10%
  • 獎(jiǎng)品數(shù)量固定,抽完就不能抽獎(jiǎng)
  • 活動(dòng)有四個(gè)狀態(tài): 可以抽獎(jiǎng)、不能抽獎(jiǎng)、發(fā)放獎(jiǎng)品和獎(jiǎng)品領(lǐng)完
  • 活動(dòng)的四個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系圖

那么需要如何做呢?

  • 定義出一個(gè)接口(或抽象類)叫狀態(tài)接口,每個(gè)狀態(tài)都實(shí)現(xiàn)(繼承)它。
  • 接口有扣除積分方法、抽獎(jiǎng)方法、發(fā)放獎(jiǎng)品方法

狀態(tài)抽象類

/**
 * 狀態(tài)抽象類
 */
public abstract class State {
	// 扣除積分 - 50
    public abstract void deductMoney();
    // 是否抽中獎(jiǎng)品
    public abstract boolean raffle();
    // 發(fā)放獎(jiǎng)品
    public abstract  void dispensePrize();
}

可以抽獎(jiǎng)的狀態(tài)

public class CanRaffleState extends State {
    RaffleActivity activity;
    public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    //已經(jīng)扣除了積分,不能再扣
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("已經(jīng)扣取過了積分");
    }
    //可以抽獎(jiǎng), 抽完獎(jiǎng)后,根據(jù)實(shí)際情況,改成新的狀態(tài)
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("正在抽獎(jiǎng),請(qǐng)稍等!");
        Random r = new Random();
        int num = r.nextInt(10);
        // 10%中獎(jiǎng)機(jī)會(huì)
        if(num == 0){
            // 改變活動(dòng)狀態(tài)為發(fā)放獎(jiǎng)品 context
            activity.setState(activity.getDispenseState());
            return true;
        }else{
            System.out.println("很遺憾沒有抽中獎(jiǎng)品!");
            // 改變狀態(tài)為不能抽獎(jiǎng)
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
            return false;
        }
    }
    // 不能發(fā)放獎(jiǎng)品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("沒中獎(jiǎng),不能發(fā)放獎(jiǎng)品");
    }
}

獎(jiǎng)品發(fā)放完畢狀態(tài)

/**
 * 獎(jiǎng)品發(fā)放完畢狀態(tài)
 * 說明,當(dāng)我們activity 改變成 DispenseOutState, 抽獎(jiǎng)活動(dòng)結(jié)束
 */
public class DispenseOutState extends State {
	// 初始化時(shí)傳入活動(dòng)引用
    RaffleActivity activity;

    public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("獎(jiǎng)品發(fā)送完了,請(qǐng)下次再參加");
    }
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("獎(jiǎng)品發(fā)送完了,請(qǐng)下次再參加");
        return false;
    }
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("獎(jiǎng)品發(fā)送完了,請(qǐng)下次再參加");
    }
}

發(fā)放獎(jiǎng)品的狀態(tài)

public class DispenseState extends State {
	 // 初始化時(shí)傳入活動(dòng)引用,發(fā)放獎(jiǎng)品后改變其狀態(tài)
    RaffleActivity activity;
    public DispenseState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("不能扣除積分");
    }
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("不能抽獎(jiǎng)");
        return false;
    }
    //發(fā)放獎(jiǎng)品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        if(activity.getCount() > 0){
            System.out.println("恭喜中獎(jiǎng)了");
            // 改變狀態(tài)為不能抽獎(jiǎng)
            activity.setState(activity.getNoRafflleState());
        }else{
            System.out.println("很遺憾,獎(jiǎng)品發(fā)送完了");
            // 改變狀態(tài)為獎(jiǎng)品發(fā)送完畢, 后面我們就不可以抽獎(jiǎng)
            activity.setState(activity.getDispensOutState());
            //System.out.println("抽獎(jiǎng)活動(dòng)結(jié)束");
            //System.exit(0);
        }
    }
}

不能抽獎(jiǎng)狀態(tài)

public class NoRaffleState extends State {
	 // 初始化時(shí)傳入活動(dòng)引用,扣除積分后改變其狀態(tài)
    RaffleActivity activity;
    public NoRaffleState(RaffleActivity activity) {
        this.activity = activity;
    }
    // 當(dāng)前狀態(tài)可以扣積分 , 扣除后,將狀態(tài)設(shè)置成可以抽獎(jiǎng)狀態(tài)
    @Override
    public void deductMoney() {
        System.out.println("扣除50積分成功,您可以抽獎(jiǎng)了");
        activity.setState(activity.getCanRaffleState());
    }
    // 當(dāng)前狀態(tài)不能抽獎(jiǎng)
    @Override
    public boolean raffle() {
        System.out.println("扣了積分才能抽獎(jiǎng)喔!");
        return false;
    }
    // 當(dāng)前狀態(tài)不能發(fā)獎(jiǎng)品
    @Override
    public void dispensePrize() {
        System.out.println("不能發(fā)放獎(jiǎng)品");
    }
}

抽獎(jiǎng)活動(dòng)(Context)

public class RaffleActivity {
	// state 表示活動(dòng)當(dāng)前的狀態(tài),是變化
    State state = null;
    // 獎(jiǎng)品數(shù)量
    int count = 0;
    // 四個(gè)屬性,表示四種狀態(tài)
    State noRafflleState = new NoRaffleState(this);
    State canRaffleState = new CanRaffleState(this);
    State dispenseState =   new DispenseState(this);
    State dispensOutState = new DispenseOutState(this);
    //構(gòu)造器
    //1. 初始化當(dāng)前的狀態(tài)為 noRafflleState(即不能抽獎(jiǎng)的狀態(tài))
    //2. 初始化獎(jiǎng)品的數(shù)量 
    public RaffleActivity( int count) {
        this.state = getNoRafflleState();
        this.count = count;
    }
    //扣分, 調(diào)用當(dāng)前狀態(tài)的 deductMoney
    public void debuctMoney(){
        state.deductMoney();
    }
    //抽獎(jiǎng) 
    public void raffle(){
    	// 如果當(dāng)前的狀態(tài)是抽獎(jiǎng)成功
        if(state.raffle()){
        	//領(lǐng)取獎(jiǎng)品
            state.dispensePrize();
        }
    }
    public State getState() {
        return state;
    }
    public void setState(State state) {
        this.state = state;
    }
    //這里請(qǐng)大家注意,每領(lǐng)取一次獎(jiǎng)品,count--
    public int getCount() {
    	int curCount = count; 
    	count--;
        return curCount;
    }
    public void setCount(int count) {
        this.count = count;
    }
    public State getNoRafflleState() {
        return noRafflleState;
    }
    public void setNoRafflleState(State noRafflleState) {
        this.noRafflleState = noRafflleState;
    }
    public State getCanRaffleState() {
        return canRaffleState;
    }
    public void setCanRaffleState(State canRaffleState) {
        this.canRaffleState = canRaffleState;
    }
    public State getDispenseState() {
        return dispenseState;
    }
    public void setDispenseState(State dispenseState) {
        this.dispenseState = dispenseState;
    }
    public State getDispensOutState() {
        return dispensOutState;
    }
    public void setDispensOutState(State dispensOutState) {
        this.dispensOutState = dispensOutState;
    }
}

測(cè)試狀態(tài)模式

public class ClientTest {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		// 創(chuàng)建活動(dòng)對(duì)象,獎(jiǎng)品有1個(gè)獎(jiǎng)品
        RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);
        // 我們連續(xù)抽300次獎(jiǎng)
        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            System.out.println("--------第" + (i + 1) + "次抽獎(jiǎng)----------");
            // 參加抽獎(jiǎng),第一步點(diǎn)擊扣除積分
            activity.debuctMoney();
            // 第二步抽獎(jiǎng)
            activity.raffle();
        }
	}
}

UML類圖如下:

到此這篇關(guān)于Java設(shè)計(jì)模式之狀態(tài)模式State Pattern詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java狀態(tài)模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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