《设计模式》对状态模式的定义:允许一个对象在其状态改变时,改变它的行为。看起来对象似乎修改了它的类。别名:状态对象(Objects for State)。
在下面两种情况下均可以使用State模式:
1 一个对象的行为取决于它的状态,并且他必须在运行时刻根据状态改变它的行为。
2 一个操作中含有庞大的多分枝的条件语句,并且这些分支依赖于该对象的状态。这个状态通常用一个或多个枚举常量表示。通常,有多个操作包含这一相同的条件结构。State模式将每一个条件分支放入一个独立的类中。这是得你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。
结构如下:
为了帮助理解,我们举例来说明:
一个画图程序,有一个控制面板,上面罗列了各种画图工具以及其它颜色选择,滴管等工具,当用户选择或改变了画图工具时,就可以使用各种不同的工具进行画图或其他操作了。
我们先使用一般的方法(非State模式)来模拟选择画笔工具画图的过程:
//画笔工具选择事件处理方法
public void onSelectPen(int state) {
//根据不同的选择创建不同的画笔工具,然后画图
if (state == CIRCLE_PEN) {
CirclePen cp = new CirclePen(); //创建圆形画笔
cp.drawCircle(paramters); //画圆形
} else if (state == SQUARE_PEN) {
SquarePen sp = new SquarePen(); //创建方形画笔
sp.drawSquare(paramters); //画方形
} else if (state == LINE_PEN) {
LinePen lp = new LinePen();
lp.drawLine(paramters);
}
... //其他画笔
可以看到,需要为每一个画笔工具加一个判断条件,当画笔工具有增减或非常多时,代码不得不跟着作大量修改。State模式对各种状态行为加以抽象,为每一个可能的状态创建一个状态类的子类,并通过一个Context类管理状态子类对象的当前状态,对状态子类的调用加以封装。用户可以通过改变Context类对象所管理的状态来改变不同状态的行为。
用状态模式实现的代码如下:
import java.util.*;
// 画图工具的接口
interface State {
public void draw();
}
// 画线工具类
class Line implements State {
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("画出一条直线");
}
}
// 画圆工具类
class Circle implements State {
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("画出一个圆");
}
}
// 橡皮擦工具类
class Empty implements State {
@Override
public void draw() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("擦除画板");
}
}
// 配置各个工具状态
class Context {
// 保持各种工具的列表
Map<String, State> toolBar = new HashMap<String, State>();
State toolState;
public void addState(String name,State state){
toolBar.put(name, state);
}
// 改变状态
public void selectState(String name){
toolState = toolBar.get(name);
}
// 执行具体的动作
public void action(){
toolState.draw();
}
}
// 测试类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
Context tool = new Context();
tool.addState("line", new Line());
tool.addState("circle",new Circle());
tool.addState("empty", new Empty());
tool.selectState("line");
tool.action();
tool.selectState("empty");
tool.action();
tool.selectState("circle");
tool.action();
}
}
输出:
画出一条直线
擦除画板
画出一个圆
优点: 避免了为判断状态而产生的巨大的if或case语句。 将对象行为交给状态类维护后,对于上层程序而言,仅需要维护状态之间的转换规则。
缺点:会导致某些系统有过多的具体状态类。