状态模式定义了一系列状态，对于不同状态进行相应的处理，将状态与行为分离，减少了代码的复杂度，并且提高扩展性。
什么是状态模式
状态模式是一种行为型设计模式。它允许对象在内部状态改变时改变行为，看起来像是改变了对象的类。状态模式将对象行为包装在不同的状态对象中，对象在运行时将自己委托给当前附加的状态对象。这样可以使对象在不同的状态下拥有不同的行为。
状态模式可以使一个对象的状态更加干净，解耦了状态切换的业务逻辑，使得状态的变化独立于对象本身的行为，方便维护拓展。
状态模式的优缺点
优点
- 状态模式将与特定状态相关的行为局部化到一个状态对象中，使得代码更清晰易懂。
- 将特定状态的行为放在状态对象中，使得它们可以被多个上下文对象共享。
- 易于增加新的状态，只需要添加相应的状态类即可。
- 利用多态性来进行状态切换，使得代码更具有灵活性和可维护性。
缺点
- 状态模式会增加代码的复杂度，因为增加状态意味着增加状态类。
- 状态模式的使用频率并不高，除非有多个对象同时要进行状态转换的场景中才会用到。
状态模式的应用场景
- 当一个对象的行为取决于它的状态，并且在运行时它必须根据状态改变它的行为时。
- 当复杂对象有很多状态，并且它们的转换规则相互影响时。
- 当需要防止在对象状态下执行某些不合理的行为时。
- 当一个系统中的某个对象的行为取决于其他对象的状态时，可以使用观察者模式和状态模式相结合。
状态模式示例代码
假设有一个银行账户类，账户可以有两种状态：正常状态和透支状态。如果账户余额为正，则账户正常状态，否则为透支状态。
“` java
// 账户状态抽象类
public abstract class AccountState {
protected Account account;
protected double balance;
protected double interest;
protected double lowerLimit;
protected double upperLimit;
public abstract void deposit(double amount);
public abstract void withdraw(double amount);
public abstract void payInterest();
// 状态切换处理
public abstract void stateCheck();
}
// 正常状态类
public class NormalState extends AccountState {
public NormalState(Account account) {
this.account = account;
this.interest = 0.01;
this.lowerLimit = 0;
this.upperLimit = 1000;
}
public NormalState(AccountState state) {
this.account = state.account;
this.balance = state.balance;
this.interest = 0.01;
this.lowerLimit = 0;
this.upperLimit = 1000;
}
@Override
public void deposit(double amount) {
balance += amount;
stateCheck();
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
balance -= amount;
stateCheck();
}
@Override
public void payInterest() {
balance += balance * interest;
stateCheck();
}
@Override
public void stateCheck() {
if (balance < lowerLimit) {
account.setState(new OverdraftState(this));
} else if (balance > upperLimit) {
account.setState(new UpperLimitState(this));
}
}
}
// 透支状态类
public class OverdraftState extends AccountState {
public OverdraftState(AccountState state) {
this.account = state.account;
this.balance = state.balance;
this.interest = 0.07;
this.lowerLimit = -1000;
this.upperLimit = 0;
}
@Override
public void deposit(double amount) {
balance += amount;
stateCheck();
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
balance -= amount;
stateCheck();
}
@Override
public void payInterest() {
balance += balance * interest;
stateCheck();
}
@Override
public void stateCheck() {
if (balance > upperLimit) {
account.setState(new NormalState(this));
}
}
}
// 超限状态类
public class UpperLimitState extends AccountState {
public UpperLimitState(AccountState state) {
this.account = state.account;
this.balance = state.balance;
this.interest = 0.05;
this.lowerLimit = 1000;
this.upperLimit = Integer.MAX_VALUE;
}
@Override
public void deposit(double amount) {
balance += amount;
stateCheck();
}
@Override
public void withdraw(double amount) {
balance -= amount;
stateCheck();
}
@Override
public void payInterest() {
balance += balance * interest;
stateCheck();
}
@Override
public void stateCheck() {
if (balance < lowerLimit) {
account.setState(new OverdraftState(this));
}
}
}
// 银行账户类
public class Account {
private AccountState state;
private String owner;
private double balance;
public Account(String owner, double balance) {
this.owner = owner;
this.balance = balance;
this.state = new NormalState(this);
}
public double getBalance() {
return balance;
}
public void setBalance(double balance) {
this.balance = balance;
}
public void setState(AccountState state) {
this.state = state;
}
public void deposit(double amount) {
state.deposit(amount);
System.out.println("存款金额为：" + amount);
System.out.println("账户余额为：" + balance);
System.out.println("账户状态为：" + state.getClass().getSimpleName() + "\n");
}
public void withdraw(double amount) {
state.withdraw(amount);
System.out.println("取款金额为：" + amount);
System.out.println("账户余额为：" + balance);
System.out.println("账户状态为：" + state.getClass().getSimpleName() + "\n");
}
public void computeInterest() {
state.payInterest();
System.out.println("账户状态为：" + state.getClass().getSimpleName() + "\n");
}
}
```
在这个示例中，银行账户类通过委托状态对象控制其行为。查询账户余额、存款、取款等行为都委托给状态对象中的具体方法处理，状态对象会根据账户的余额自动切换为正常、透支或超过限额的状态。
总结
状态模式的设计思路是通过将状态封装到不同的状态类中，维护一个抽象的状态类来表示对象的状态，通过在运行时动态切换状态对象来更改对象的行为，从而实现不同状态下的不同行为。状态模式的主要优点在于实现了状态与行为的分离，易于增加新的状态，也易于维护拓展。但状态模式在一些场景下也存在一定的缺点，例如会增加代码的复杂度。
