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【设计模式】状态模式 ( 简介 | 适用场景 | 优缺点 | 代码示例 )

状态模式设计模式代码 示例 简介 场景 优缺点
2023-06-13 09:17:54 时间

文章目录

一、状态模式简介

状态模式 : 允许 对象 在 内部状态 改变时 , 改变它的行为 ;

一个对象 , 如果其 内部状态改变 , 其 行为也需要进行改变 ; 如果其行为不需要改变 , 也可以只 控制 该对象的状态 的 互相转换 ;

当控制一个对象 , 其状态转换过程比较复杂时 , 将 状态判断逻辑 , 转到代表不同状态的一系列类中 ;

如 : 引入 视频播放 的业务场景 , 播放器有 初始状态 , 播放状态 , 暂停状态 , 停止状态 , 快进状态 等多种状态 , 将这些 状态 都封装到 代表不同状态的类 中 , 可以将复杂的判断逻辑简化 , 将这些 逻辑 扩展到不同的状态类中 ;

状态模式类型 : 行为型 ;

二、状态模式适用场景

状态模式适用场景 : 一个对象 , 存在多个状态 , 状态可以相互转换 ; 不同状态下 , 行为不同 ;

不同状态下 , 行为不同的示例 , 如 :

购买物品 , 将物品放入购物车并生成订单 , 可以进行付款 ; 如果 订单 超过 24 小时后 , 被关闭订单 , 此时订单取消 , 无法付款 ;

电梯运行时 , 不能开门 ; 电梯停止后 , 才能开门 ;

三、状态模式优缺点

状态模式优点 :

可以将 不同的状态 隔离 ; 每个状态都是一个单独的类 ;

可以将 各种状态 的 转换逻辑 , 分布到 状态 的子类中 , 减少相互依赖 ;

增加 新状态 , 操作简单 ;

状态模式缺点 :

如果 状态数量 比较多 , 状态类 的 数量会增加 , 业务场景系统变得很复杂 ; 如果业务中某个对象由几十上百个状态 , 就会很复杂 , 这时就需要对状态进行拆分处理 ;

四、状态模式相关设计模式

状态模式 与 享元模式 , 可以配合在一起使用 , 可以使用享元模式 , 在多个上下文中 , 共享状态实例 ;

五、状态模式代码示例

业务场景 :

视频播放器 , 有 : 暂停 , 播放 , 快进 , 停止 , 四个状态 ;

在 停止 状态下 , 无法快进 , 如果当前是 停止 状态 , 此时要转为 快进 状态 , 需要进行校验 ;

  • 如果不使用 状态模式 , 则需要进行 if else 判断 ;
  • 如果使用 状态模式 , 就很容易实现 ;

状态类 :

  • 定义状态父类抽象类 , 抽象方法是各个状态对应的方法 ;
  • 定义状态子类 , 每个状态对应一个子类对象 ;

上下文类 :

  • 在该类中封装 所有的状态实例 , 以及定义 状态改变方法 ;
  • 封装当前状态类 , 状态改变方法 调用时 , 实际上调用的是 当前状态类的 对应方法 ;

1、状态类父类

package state;

/**
 * 视频状态 父类
 *      所有的视频状态 , 都要继承该类
 */
public abstract class VedioState {
    /**
     * 视频播放上下文
     *      声明为 protected , 子类可以拿到该成员变量
     */
    protected VedioContext vedioContext;

    public void setVedioContext(VedioContext vedioContext) {
        this.vedioContext = vedioContext;
    }

    /**
     * 播放
     *      对应播放状态
     */
    public abstract void play();

    /**
     * 停止
     *      对应停止状态
     */
    public abstract void pause();

    /**
     * 快进
     *      对应快进状态
     */
    public abstract void speed();

    /**
     * 停止
     *      对应停止状态
     */
    public abstract void stop();
}

2、播放状态类

package state;

/**
 * 视频的播放状态
 *      可以进行 快进 , 暂停 , 停止 操作
 */
public class PlayState extends VedioState{
    @Override
    public void play() {
        System.out.println("正常播放视频");
    }

    /**
     * 暂停时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 暂停 的状态即可
     */
    @Override
    public void pause() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.PAUSE_STATE);
    }

    /**
     * 快进时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 快进 的状态即可
     */
    @Override
    public void speed() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.SPEED_STATE);
    }

    /**
     * 停止时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 停止 的状态即可
     */
    @Override
    public void stop() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.STOP_STATE);
    }
}

3、暂停状态类

package state;

/**
 * 视频暂停状态
 *      暂停状态 可以 切换到 播放 , 快进 , 停止 状态
 */
public class PauseState extends VedioState{
    /**
     * 播放时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 播放 的状态即可
     */
    @Override
    public void play() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.PLAY_STATE);
    }

    /**
     * 暂停时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 暂停 的状态即可
     */
    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("暂停播放视频");
    }

    /**
     * 快进时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 快进 的状态即可
     */
    @Override
    public void speed() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.SPEED_STATE);
    }

    /**
     * 停止时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 停止 的状态即可
     */
    @Override
    public void stop() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.STOP_STATE);
    }
}

4、快进状态类

package state;

/**
 * 视频快进状态
 *      快进状态下 , 可以进行 播放 , 暂停 , 停止操作
 */
public class SpeedState extends VedioState{
    /**
     * 播放时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 播放 的状态即可
     */
    @Override
    public void play() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.PLAY_STATE);
    }

    /**
     * 暂停时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 暂停 的状态即可
     */
    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("快进播放视频");
    }

    /**
     * 快进时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 快进 的状态即可
     */
    @Override
    public void speed() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.SPEED_STATE);
    }

    /**
     * 停止时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 停止 的状态即可
     */
    @Override
    public void stop() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.STOP_STATE);
    }
}

5、停止状态类

package state;

/**
 * 视频的停止状态
 *      可以进行 播放 操作
 *      不能进行 快进 , 暂停 操作
 */
public class StopState extends VedioState{
    /**
     * 播放时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 播放 的状态即可
     */
    @Override
    public void play() {
        super.vedioContext.setVedioState(VedioContext.PLAY_STATE);
    }

    /**
     * 不能暂停
     */
    @Override
    public void pause() {
        System.out.println("停止状态不能暂停");
    }

    /**
     * 不能快进
     */
    @Override
    public void speed() {
        System.out.println("停止状态不能快进");
    }

    /**
     * 停止时 , 只需要调用 PlayState 父类 VedioState 的上下文 VedioContext
     *      将上下文 VedioContext 中的状态 , 设置为 停止 的状态即可
     */
    @Override
    public void stop() {
        System.out.println("停止播放视频");
    }
}

6、上下文控制类

package state;

/**
 * 使用享元模式 , 共享同一个对象
 *
 * 上下文也有 play , pause , speed , stop 等状态
 *      执行这些方法时 , 调用状态的相应方法
 */
public class VedioContext {

    /**
     * 当前的状态
     */
    private VedioState mVedioState;
    public final static PlayState PLAY_STATE = new PlayState();
    public final static PauseState PAUSE_STATE = new PauseState();
    public final static SpeedState SPEED_STATE = new SpeedState();
    public final static StopState STOP_STATE = new StopState();

    public VedioState getVedioState() {
        return mVedioState;
    }

    /**
     * 将传入的 VedioState , 赋值给当前的 VedioState mVedioState 成员
     *      除此之外 , 还要设置 VedioState 的上下文 , 即该类本身
     *      将当前的环境 VedioContext , 通知到各个状态实现类
     * @param mVedioState
     */
    public void setVedioState(VedioState mVedioState) {
        this.mVedioState = mVedioState;
        this.mVedioState.setVedioContext(this);
    }

    public void play() {
        this.mVedioState.play();
    }

    public void pause() {
        this.mVedioState.pause();
    }

    public void speed() {
        this.mVedioState.speed();
    }

    public void stop() {
        this.mVedioState.stop();
    }
}

7、测试

package state;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        VedioContext vedioContext = new VedioContext();
        vedioContext.setVedioState(VedioContext.PLAY_STATE);
        System.out.println("当前视频状态 : " + vedioContext.getVedioState().getClass().getSimpleName());

        vedioContext.pause();
        System.out.println("当前视频状态 : " + vedioContext.getVedioState().getClass().getSimpleName());

        vedioContext.speed();
        System.out.println("当前视频状态 : " + vedioContext.getVedioState().getClass().getSimpleName());

        vedioContext.stop();
        System.out.println("当前视频状态 : " + vedioContext.getVedioState().getClass().getSimpleName());

        vedioContext.speed();
        System.out.println("当前视频状态 : " + vedioContext.getVedioState().getClass().getSimpleName());
    }
}

执行结果 :

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