Java中的有限狀態(tài)機(設(shè)計模式——狀態(tài)模式)

更新時間：2023年08月21日 10:28:31 作者：bjxiaxueliang

這篇文章主要介紹了Java中的有限狀態(tài)機(設(shè)計模式——狀態(tài)模式),具有很好的參考價值,希望對大家有所幫助,如有錯誤或未考慮完全的地方,望不吝賜教

Java有限狀態(tài)機 (設(shè)計模式——狀態(tài)模式)

編寫代碼的時候，有時會遇見較為復(fù)雜的 swith...case... 和 if...else... 語句。

這一刻有時會想到狀態(tài)機，用 有限狀態(tài)機 替換 swith...case... 和 if...else... 可以：

降低程序的復(fù)雜度；
提高程序的可維護性；
狀態(tài)機模式體現(xiàn)了開閉原則和單一職責(zé)原則。
每個狀態(tài)都是一個子類，增加狀態(tài)就要增加子類；修改狀態(tài)只要修改一個類就行了。

以上是有限狀態(tài)機的好處。

其亦有缺點：

使用狀態(tài)機子類會增多，也就是類膨脹，這點需要程序員在開發(fā)中自己衡量。

狀態(tài)模式定義

Allow an object to alter its behavior when its internal state changes.The object will appear to change its class.

允許對象在其內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生變化時更改其行為。

看起來像更改了其類 (這翻譯不好，這里 應(yīng)該是體現(xiàn)了其封裝性：外部的調(diào)用不用知道其內(nèi)部如何實現(xiàn)狀態(tài)和行為變化的)。

舉個例子

我們每天都乘坐電梯，電梯有四種狀態(tài)： 開門、關(guān)門、運行、停止。

Col1	開門行為	關(guān)門行為	運行行為	停止行為
開門態(tài)	no	yes	no	no
關(guān)門態(tài)	yes	no	yes	yes
運行態(tài)	no	no	no	yes
停止態(tài)	yes	no	yes	no

LiftState.java

/**
 * 定義電梯行為：打開、關(guān)閉、運行、停止
 */
public abstract class LiftState {
    // 擁有一個電梯對象，用于更新電梯當(dāng)前狀態(tài)
    protected Lift mLift;
    /**
     * 通過構(gòu)造函數(shù)引入電梯的實例化對象
     *
     * @param lift
     */
    public LiftState(Lift lift) {
        this.mLift = lift;
    }
    /**
     * 行為：打開電梯門
     */
    public abstract void open();
    /**
     * 行為：關(guān)閉電梯門
     */
    public abstract void close();
    /**
     * 行為：電梯運行
     */
    public abstract void run();
    /**
     * 行為：電梯停止運行
     */
    public abstract void stop();
}

電梯的四種狀態(tài)

public class OpeningState extends LiftState {
    public OpeningState(Lift lift) {
        super(lift);
    }
    @Override
    public void open() {
        // 執(zhí)行開門動作
        System.out.println("執(zhí)行開門動作");
    }
    @Override
    public void close() {
        // 執(zhí)行關(guān)門動作
        // 1、轉(zhuǎn)化為關(guān)門狀態(tài)
        mLift.setState(mLift.getCloseingState());
        // 2、關(guān)門
        mLift.close();
    }
    @Override
    public void run() {
        // do noting
        // 開門狀態(tài)，不能執(zhí)行運行動作
    }
    @Override
    public void stop() {
        // do noting
        // 開門狀態(tài)下，不執(zhí)行停止動作
    }
}

public class ClosingState extends LiftState {
    public ClosingState(Lift lift) {
        super(lift);
    }
    @Override
    public void open() {
        // 執(zhí)行開門動作
        // 1、變化為開門狀態(tài)
        this.mLift.setState(mLift.getOpenningState());
        // 2、開門
        this.mLift.open();
    }
    @Override
    public void close() {
        System.out.println("執(zhí)行關(guān)門動作");
    }
    @Override
    public void run() {
        // 運行動作
        // 1、運行狀態(tài)
        this.mLift.setState(mLift.getRunningState());
        // 2、運行動作
        this.mLift.run();
    }
    @Override
    public void stop() {
        // 停止動作
        // 1、轉(zhuǎn)化為停止?fàn)顟B(tài)
        this.mLift.setState(mLift.getStoppingState());
        // 2、停止
        this.mLift.stop();
    }
}

public class RunningState extends LiftState {
    public RunningState(Lift lift) {
        super(lift);
    }
    @Override
    public void open() {
        // do noting
    }
    @Override
    public void close() {
        // do noting
    }
    @Override
    public void run() {
        // 運行動作
        System.out.println("電梯上下運行中...");
    }
    @Override
    public void stop() {
        // 停止動作
        // 1、轉(zhuǎn)化為停止?fàn)顟B(tài)
        this.mLift.setState(mLift.getStoppingState());
        // 2、停止動作
        this.mLift.stop();
    }
}

public class StoppingState extends LiftState {
    public StoppingState(Lift lift) {
        super(lift);
    }
    @Override
    public void open() {
        // 開門動作
        // 1、開門狀態(tài)
        this.mLift.setState(mLift.getOpenningState());
        // 2、執(zhí)行開門動作
        this.mLift.open();
    }
    @Override
    public void close() {
        // do noting
    }
    @Override
    public void run() {
        // 運行動作
        // 1、運行狀態(tài)
        this.mLift.setState(mLift.getRunningState());
        // 2、運行動作
        this.mLift.run();
    }
    @Override
    public void stop() {
        // 電梯停止動作
        System.out.println("電梯停止運行...");
    }
}

定義電梯類

/**
 * 定義電梯類
 */
public class Lift {
    //定義出電梯的所有狀態(tài)
    private LiftState openningState;
    private LiftState closingState;
    private LiftState runningState;
    private LiftState stoppingState;
    // 定義當(dāng)前電梯狀態(tài)
    private LiftState mCurState;
    /**
     * 構(gòu)造方法
     */
    public Lift() {
        openningState = new OpeningState(this);
        closingState = new ClosingState(this);
        runningState = new RunningState(this);
        stoppingState = new StoppingState(this);
    }
    /**
     * 執(zhí)行開門動作
     */
    public void open() {
        mCurState.open();
    }
    /**
     * 執(zhí)行關(guān)門動作
     */
    public void close() {
        mCurState.close();
    }
    /**
     * 執(zhí)行運行動作
     */
    public void run() {
        mCurState.run();
    }
    /**
     * 執(zhí)行停止動作
     */
    public void stop() {
        mCurState.stop();
    }
    // ##################設(shè)置當(dāng)前電梯狀態(tài)#####################
    /**
     * 設(shè)置當(dāng)前電梯狀態(tài)
     *
     * @param state
     */
    public void setState(LiftState state) {
        this.mCurState = state;
    }
    // ###################獲取電梯的全部狀態(tài)####################
    public LiftState getOpenningState() {
        return openningState;
    }
    public LiftState getCloseingState() {
        return closingState;
    }
    public LiftState getRunningState() {
        return runningState;
    }
    public LiftState getStoppingState() {
        return stoppingState;
    }
}

運行

public static void main(String[] args) {
        Lift lift = new Lift();
        lift.setState(new ClosingState(lift));
        lift.open();
        lift.close();
        lift.run();
        lift.stop();
    }

運行結(jié)果