状态模式用于在对象的不同状态之间转换,每个状态封装了该状态相关行为,当对象状态改变时,其行为也会相应改变。它包含 context(持有当前状态)、state(表示对象状态)、concretestate(不同状态的实现)等角色。以咖啡机为例,可以实现初始、加热、冲泡、完成等状态,每个状态封装特定行为,如开关机、加热、冲泡。状态模式优点包括封装行为、灵活可扩展、代码清晰;缺点是可能增加类数量和潜在复杂性。
Java 设计模式之状态模式的精髓
简介
状态模式是一种用于在对象的不同状态之间转换的模式。每个状态都由一个类表示,里面封装了与该状态相关的行为。当对象的状态改变时,它的行为也会相应改变。
结构
状态模式包含以下角色:
- Context:持有当前状态的对象。
- State:表示对象状态的接口或抽象类。
- ConcreteState:State 接口的具体实现,表示不同的状态。
实战案例
咖啡机例子:
假设我们有一个咖啡机,它可以处于以下状态:
- 初始状态:机器关闭,不能冲泡咖啡。
- 加热状态:机器正在加热,不能冲泡咖啡。
- 冲泡状态:机器正在冲泡咖啡,可以随时停止。
- 完成状态:咖啡已经冲泡完成,不能再冲泡。
我们可以使用状态模式来实现这个咖啡机:
// Context 类 public class CoffeeMachine { private State state; public CoffeeMachine() { state = new OffState(); } public void powerOn() { state.powerOn(this); } public void powerOff() { state.powerOff(this); } public void heat() { state.heat(this); } public void brew() { state.brew(this); } public void finish() { state.finish(this); } // 设置当前状态 public void setState(State state) { this.state = state; } } // State 接口 public interface State { void powerOn(CoffeeMachine coffeeMachine); void powerOff(CoffeeMachine coffeeMachine); void heat(CoffeeMachine coffeeMachine); void brew(CoffeeMachine coffeeMachine); void finish(CoffeeMachine coffeeMachine); } // ConcreteState 类 public class OffState implements State { @Override public void powerOn(CoffeeMachine coffeeMachine) { coffeeMachine.setState(new OnState()); } @Override public void powerOff(CoffeeMachine coffeeMachine) { // 无操作 } @Override public void heat(CoffeeMachine coffeeMachine) { // 无操作 } @Override public void brew(CoffeeMachine coffeeMachine) { // 无操作 } @Override public void finish(CoffeeMachine coffeeMachine) { // 无操作 } } // ...其他状态实现省略
优点
状态模式的优点包括:
- 封装行为:将不同状态的行为封装在不同的类中,使代码更易于管理。
- 灵活性和可扩展性:可以轻松地添加或删除状态,而无需修改其他代码。
- 清晰性:通过将状态与行为分离开来,使代码更清晰易懂。
缺点
状态模式的主要缺点是:
- 可能增加类数量:对于具有复杂状态的对象,可能会导致类数量大幅增加。
- 潜在的复杂性:维护多个状态及其之间的转换可能会变得复杂。
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