设计模式之State

State的定义: 不同的状态,不同的行为;或者说,每个状态有着相应的行为.

何时使用?
State模式在实际使用中比较多,适合"状态的切换".因为我们经常会使用If elseif else 进行状态切换, 如果针对状态的这样判断切换反复出现,我们就要联想到是否可以采取State模式了.

不只是根据状态,也有根据属性.如果某个对象的属性不同,对象的行为就不一样,这点在数据库系统中出现频率比较高,我们经常会在一个数据表的尾部,加上property属性含义的字段,用以标识记录中一些特殊性质的记录,这种属性的改变(切换)又是随时可能发生的,就有可能要使用State.

是否使用?
在实际使用,类似开关一样的状态切换是很多的,但有时并不是那么明显,取决于你的经验和对系统的理解深度.

这里要阐述的是"开关切换状态" 和" 一般的状态判断"是有一些区别的, " 一般的状态判断"也是有 if..elseif结构,例如:

    if (which==1) state="hello";
    else if (which==2) state="hi";
    else if (which==3) state="bye";

这是一个 " 一般的状态判断",state值的不同是根据which变量来决定的,which和state没有关系.如果改成:

    if (state.euqals("bye")) state="hello";
    else if (state.euqals("hello")) state="hi";
    else if (state.euqals("hi")) state="bye";

这就是 "开关切换状态",是将state的状态从"hello"切换到"hi",再切换到""bye";在切换到"hello",好象一个旋转开关,这种状态改变就可以使用State模式了.

如果单纯有上面一种将"hello"-->"hi"-->"bye"-->"hello"这一个方向切换,也不一定需要使用State模式,因为State模式会建立很多子类,复杂化,但是如果又发生另外一个行为:将上面的切换方向反过来切换,或者需要任意切换,就需要State了.

请看下例:

public class Context{

  private Color state=null;

  public void push(){

    //如果当前red状态 就切换到blue
    if (state==Color.red) state=Color.blue;

    //如果当前blue状态 就切换到green
    else if (state==Color.blue) state=Color.green;

    //如果当前black状态 就切换到red
    else if (state==Color.black) state=Color.red;

    //如果当前green状态 就切换到black
    else if (state==Color.green) state=Color.black;
    
    Sample sample=new Sample(state);
    sample.operate();
  }

  public void pull(){

    //与push状态切换正好相反

    if (state==Color.green) state=Color.blue;
    else if (state==Color.black) state=Color.green;
    else if (state==Color.blue) state=Color.red;
    else if (state==Color.red) state=Color.black;

    Sample2 sample2=new Sample2(state);
    sample2.operate();
  }

}

在上例中,我们有两个动作push推和pull拉,这两个开关动作,改变了Context颜色,至此,我们就需要使用State模式优化它.

另外注意:但就上例,state的变化,只是简单的颜色赋值,这个具体行为是很简单的,State适合巨大的具体行为,因此在,就本例,实际使用中也不一定非要使用State模式,这会增加子类的数目,简单的变复杂.

例如: 银行帐户, 经常会在Open 状态和Close状态间转换.

例如: 经典的TcpConnection, Tcp的状态有创建 侦听 关闭三个,并且反复转换,其创建 侦听 关闭的具体行为不是简单一两句就能完成的,适合使用State

例如:信箱POP帐号, 会有四种状态, start HaveUsername Authorized quit,每个状态对应的行为应该是比较大的.适合使用State

例如:在工具箱挑选不同工具,可以看成在不同工具中切换,适合使用State.如 具体绘图程序,用户可以选择不同工具绘制方框 直线 曲线,这种状态切换可以使用State.

如何使用
State需要两种类型实体参与:

1.state manager 状态管理器 ,就是开关 ,如上面例子的Context实际就是一个state manager, 在state manager中有对状态的切换动作.
2.用抽象类或接口实现的父类,,不同状态就是继承这个父类的不同子类.

以上面的Context为例.我们要修改它,建立两个类型的实体.
第一步: 首先建立一个父类:

public abstract class State{

  public abstract void handlepush(Context c);
  public abstract void handlepull(Context c);
  public abstract void getcolor();

}

父类中的方法要对应state manager中的开关行为,在state manager中 本例就是Context中,有两个开关动作push推和pull拉.那么在状态父类中就要有具体处理这两个动作:handlepush() handlepull(); 同时还需要一个获取push或pull结果的方法getcolor()

下面是具体子类的实现:

public class BlueState extends State{

  public void handlepush(Context c){
     //根据push方法"如果是blue状态的切换到green" ;
     c.setState(new GreenState());

  }
  public void handlepull(Context c){

     //根据pull方法"如果是blue状态的切换到red" ;
    c.setState(new RedState());

  }

  public abstract void getcolor(){ return (Color.blue)}

}

同样 其他状态的子类实现如blue一样.

第二步: 要重新改写State manager 也就是本例的Context:

public class Context{

  private Sate state=null; //我们将原来的 Color state 改成了新建的State state;

  //setState是用来改变state的状态 使用setState实现状态的切换
  pulic void setState(State state){

    this.state=state;

  }

  public void push(){

    //状态的切换的细节部分,在本例中是颜色的变化,已经封装在子类的handlepush中实现,这里无需关心
    state.handlepush(this);
    
    //因为sample要使用state中的一个切换结果,使用getColor()
    Sample sample=new Sample(state.getColor());
    sample.operate();

  }

  public void pull(){

    state.handlepull(this);
    
    Sample2 sample2=new Sample2(state.getColor());
    sample2.operate();

  }

}

至此,我们也就实现了State的refactorying过程.

以上只是相当简单的一个实例,在实际应用中,handlepush或handelpull的处理是复杂的.

参考资源:
the State and Stategy
How to implement state-dependent behavior
The state patterns