第 24 章状态模式

柔光的暖阳◎ 2022-12-12 13:54 167阅读 0赞

# 第 24 章 状态模式 #

## 1、APP 抽奖活动问题 ##

请编写程序完成`APP`抽奖活动，具体要求如下:

1.  假如每参加一次这个活动要扣除用户`50`积分，中奖概率是`10%`
2.  奖品数量固定，抽完就不能抽奖
3.  活动有四个状态：可以抽奖、不能抽奖、发放奖品和奖品领完
4.  活动的四个状态转换关系图

![image-20200830221040457][]

## 2、状态模式基本介绍 ##

1.  状态模式(`State Pattern`)：它主要用来解决对象在多种状态转换时，需要对外输出不同的行为的问题。状态和行为是一一对应的，状态之间可以相互转换
2.  当一个对象的内在状态改变时，允许改变其行为，这个对象看起来像是改变了其类

## 3、状态模式原理类图 ##

1.  `Context` 类为上下文对象，用于维护`State`实例，这个实例定义当前状态
2.  `State` 是抽象的状态角色，定义一个接口封装与`Context` 的一个特定接口相关行为
3.  `ConcreteState` 具体的状态角色，每个子类实现一个与`Context` 的一个状态相关行为

![image-20200830222004169][]

## 4、状态模式解决 APP 抽奖问题 ##

应用实例要求

完成`APP`抽奖活动项目，使用状态模式

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类图

![image-20200830224741505][]

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代码实现

1.  `State`：抽奖状态的抽象父类，定义了三个抽奖动作：扣除积分、抽奖、发放奖品
    
        /**
         * 状态抽象类
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public abstract class State {
              
        
        	// 扣除积分 - 50
        	public abstract void deductMoney();
        
        	// 是否抽中奖品
        	public abstract boolean raffle();
        
        	// 发放奖品
        	public abstract void dispensePrize();
        
        }
2.  `NoRaffleState`：等待扣除积分，不能抽奖的状态
    
        /**
         * 不能抽奖状态
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public class NoRaffleState extends State {
              
        
        	// 初始化时传入活动引用，扣除积分后改变其状态
        	RaffleActivity activity;
        
        	public NoRaffleState(RaffleActivity activity) {
              
        		this.activity = activity;
        	}
        
        	// 当前状态可以扣积分 , 扣除后，将状态设置成可以抽奖状态
        	@Override
        	public void deductMoney() {
              
        		System.out.println("扣除50积分成功，您可以抽奖了");
        		activity.setState(activity.getCanRaffleState());
        	}
        
        	// 当前状态不能抽奖
        	@Override
        	public boolean raffle() {
              
        		System.out.println("扣了积分才能抽奖喔！");
        		return false;
        	}
        
        	// 当前状态不能发奖品
        	@Override
        	public void dispensePrize() {
              
        		System.out.println("不能发放奖品");
        	}
        }
3.  `CanRaffleState`：已经扣除完积分，等待抽奖的状态
    
        /**
         * 可以抽奖的状态
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public class CanRaffleState extends State {
              
        
        	RaffleActivity activity;
        
        	public CanRaffleState(RaffleActivity activity) {
              
        		this.activity = activity;
        	}
        
        	// 已经扣除了积分，不能再扣
        	@Override
        	public void deductMoney() {
              
        		System.out.println("已经扣取过了积分");
        	}
        
        	// 可以抽奖, 抽完奖后，根据实际情况，改成新的状态
        	@Override
        	public boolean raffle() {
              
        		System.out.println("正在抽奖，请稍等！");
        		Random r = new Random();
        		int num = r.nextInt(10);
        		// 10%中奖机会
        		if (num == 0) {
              
        			// 改变活动状态为发放奖品 context
        			activity.setState(activity.getDispenseState());
        			return true;
        		} else {
              
        			System.out.println("很遗憾没有抽中奖品！");
        			// 改变状态为不能抽奖
        			activity.setState(activity.getNoRafflleState());
        			return false;
        		}
        	}
        
        	// 不能发放奖品
        	@Override
        	public void dispensePrize() {
              
        		System.out.println("没中奖，不能发放奖品");
        	}
        }
4.  `DispenseState`：已抽完奖，等待发放奖品的状态
    
        /**
         * 发放奖品的状态
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public class DispenseState extends State {
              
        
        	// 初始化时传入活动引用，发放奖品后改变其状态
        	RaffleActivity activity;
        
        	public DispenseState(RaffleActivity activity) {
              
        		this.activity = activity;
        	}
        
        	@Override
        	public void deductMoney() {
              
        		System.out.println("不能扣除积分");
        	}
        
        	@Override
        	public boolean raffle() {
              
        		System.out.println("不能抽奖");
        		return false;
        	}
        
        	// 发放奖品
        	@Override
        	public void dispensePrize() {
              
        		if (activity.getCount() > 0) {
              
        			System.out.println("恭喜中奖了");
        			// 改变状态为不能抽奖
        			activity.setState(activity.getNoRafflleState());
        		} else {
              
        			System.out.println("很遗憾，奖品发送完了");
        			// 改变状态为奖品发送完毕, 后面我们就不可以抽奖
        			activity.setState(activity.getDispensOutState());
        			// System.out.println("抽奖活动结束");
        			// System.exit(0);
        		}
        
        	}
        }
5.  `DispenseOutState`：奖品发放完毕的状态
    
        /**
         * 奖品发放完毕状态 说明，当我们activity 改变成 DispenseOutState， 抽奖活动结束
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public class DispenseOutState extends State {
              
        
        	// 初始化时传入活动引用
        	RaffleActivity activity;
        
        	public DispenseOutState(RaffleActivity activity) {
              
        		this.activity = activity;
        	}
        
        	@Override
        	public void deductMoney() {
              
        		System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
        	}
        
        	@Override
        	public boolean raffle() {
              
        		System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
        		return false;
        	}
        
        	@Override
        	public void dispensePrize() {
              
        		System.out.println("奖品发送完了，请下次再参加");
        	}
        }
6.  `RaffleActivity`：上下文对象，用于维护 `State`状态对象，并实现扣除积分和抽奖的方法
    
        /**
         * 抽奖活动
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public class RaffleActivity {
              
        
        	// state 表示活动当前的状态，是变化的
        	State state = null;
        	// 奖品数量
        	int count = 0;
        
        	// 四个属性，表示四种状态
        	State noRafflleState = new NoRaffleState(this);
        	State canRaffleState = new CanRaffleState(this);
        	State dispenseState = new DispenseState(this);
        	State dispensOutState = new DispenseOutState(this);
        
        	// 构造器
        	// 1. 初始化当前的状态为 noRafflleState（即不能抽奖的状态）
        	// 2. 初始化奖品的数量
        	public RaffleActivity(int count) {
              
        		this.state = getNoRafflleState();
        		this.count = count;
        	}
        
        	// 扣分, 调用当前状态的 deductMoney
        	public void debuctMoney() {
              
        		state.deductMoney();
        	}
        
        	// 抽奖
        	public void raffle() {
              
        		// 如果当前的状态是抽奖成功
        		if (state.raffle()) {
              
        			// 领取奖品
        			state.dispensePrize();
        		}
        
        	}
        
        	// 这里请大家注意，每领取一次奖品，count--
        	public int getCount() {
              
        		int curCount = count;
        		count--;
        		return curCount;
        	}
            
            // Getter and Setter
7.  `ClientTest`：测试代码
    
        /**
         * 状态模式测试类
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public class ClientTest {
              
        
        	public static void main(String[] args) {
              
        		// 创建活动对象，奖品有1个奖品
        		RaffleActivity activity = new RaffleActivity(1);
        
        		// 我们连续抽300次奖
        		for (int i = 0; i < 30; i++) {
              
        			System.out.println("--------第" + (i + 1) + "次抽奖----------");
        			// 参加抽奖，第一步点击扣除积分
        			activity.debuctMoney();
        
        			// 第二步抽奖
        			activity.raffle();
        		}
        	}
        
        }

## 5、状态模式在实际项目的应用 ##

> **传统实现方式分析**

1.  借贷平台的订单，有审核、发布、抢单等等 步骤，随着操作的不同，会改变订单的状态，项目中的这个模块实现就会使用到状态模式
2.  通常通过`if else`判断订单的状态，从而实现不同的逻辑，伪代码如下
    
        if(审核){
              
        	//审核逻辑
        }elseif(发布){
              
        	//发布逻辑
        }elseif(接单){
              
        	//接单逻辑
        }
3.  问题分析 ：这类代码难以应对变化，在添加一种状态时，我们需要手动添加`if else`，在添加一种功能时，要对所有的状态进行判断。因此代码会变得越来越臃肿，并且一旦没有处理某个状态，便会发生极其严重的`BUG`，难以维护

> **状态模式在实际项目-借贷平台 源码剖析**

状态模式本质上是一种基于状态和事件的状态机，下面是订单流程的状态图

![image-20200830230831116][]

通过状态图，我们再设计一张横纵坐标关系表来比较，图如下

![image-20200830230938618][]

--------------------

类图

![image-20200830232153416][]

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代码实现

1.  `State`：订单状态的接口
    
        /**
         * 状态接口
         * 
         * @author Administrator
         *
         */
        public interface State {
              
        
        	/**
        	 * 电审
        	 */
        	void checkEvent(Context context);
        
        	/**
        	 * 电审失败
        	 */
        	void checkFailEvent(Context context);
        
        	/**
        	 * 定价发布
        	 */
        	void makePriceEvent(Context context);
        
        	/**
        	 * 接单
        	 */
        	void acceptOrderEvent(Context context);
        
        	/**
        	 * 无人接单失效
        	 */
        	void notPeopleAcceptEvent(Context context);
        
        	/**
        	 * 付款
        	 */
        	void payOrderEvent(Context context);
        
        	/**
        	 * 接单有人支付失效
        	 */
        	void orderFailureEvent(Context context);
        
        	/**
        	 * 反馈
        	 */
        	void feedBackEvent(Context context);
        
        	String getCurrentState();
        }
2.  `AbstractState`：订单状态的抽象父类，对 `State` 接口中的方法进行了默认实现
    
        public abstract class AbstractState implements State {
              
        
        	protected static final RuntimeException EXCEPTION = new RuntimeException("操作流程不允许");
        
        	// 抽象类，默认实现了 State 接口的所有方法
        	// 该类的所有方法，其子类(具体的状态类)，可以有选择的进行重写
        
        	@Override
        	public void checkEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        
        	@Override
        	public void checkFailEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        
        	@Override
        	public void makePriceEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        
        	@Override
        	public void acceptOrderEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        
        	@Override
        	public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        
        	@Override
        	public void payOrderEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        
        	@Override
        	public void orderFailureEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        
        	@Override
        	public void feedBackEvent(Context context) {
              
        		throw EXCEPTION;
        	}
        }
3.  `AllState`：各种具体的订单状态，继承了 `AbstractState` 父类，并重写了自己所需要的方法
    
        //各种具体状态类
        class FeedBackState extends AbstractState {
              
        
        	@Override
        	public String getCurrentState() {
              
        		return StateEnum.FEED_BACKED.getValue();
        	}
        }
        
        class GenerateState extends AbstractState {
              
        
        	@Override
        	public void checkEvent(Context context) {
              
        		context.setState(new ReviewState());
        	}
        
        	@Override
        	public void checkFailEvent(Context context) {
              
        		context.setState(new FeedBackState());
        	}
        
        	@Override
        	public String getCurrentState() {
              
        		return StateEnum.GENERATE.getValue();
        	}
        }
        
        class NotPayState extends AbstractState {
              
        
        	@Override
        	public void payOrderEvent(Context context) {
              
        		context.setState(new PaidState());
        	}
        
        	@Override
        	public void feedBackEvent(Context context) {
              
        		context.setState(new FeedBackState());
        	}
        
        	@Override
        	public String getCurrentState() {
              
        		return StateEnum.NOT_PAY.getValue();
        	}
        }
        
        class PaidState extends AbstractState {
              
        
        	@Override
        	public void feedBackEvent(Context context) {
              
        		context.setState(new FeedBackState());
        	}
        
        	@Override
        	public String getCurrentState() {
              
        		return StateEnum.PAID.getValue();
        	}
        }
        
        class PublishState extends AbstractState {
              
        
        	@Override
        	public void acceptOrderEvent(Context context) {
              
        		// 把当前状态设置为 NotPayState。。。
        		// 至于应该变成哪个状态，有流程图来决定
        		context.setState(new NotPayState());
        	}
        
        	@Override
        	public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
              
        		context.setState(new FeedBackState());
        	}
        
        	@Override
        	public String getCurrentState() {
              
        		return StateEnum.PUBLISHED.getValue();
        	}
        }
        
        class ReviewState extends AbstractState {
              
        
        	@Override
        	public void makePriceEvent(Context context) {
              
        		context.setState(new PublishState());
        	}
        
        	@Override
        	public String getCurrentState() {
              
        		return StateEnum.REVIEWED.getValue();
        	}
        
        }
4.  `Context`：环境上下文，继承了 `AbstractState` 父类，实现了自己所需要的方法，以供 `Client` 端调用
    
        //环境上下文
        public class Context extends AbstractState {
              
        	// 当前的状态 state, 根据我们的业务流程处理，不停的变化
        	private State state;
        
        	@Override
        	public void checkEvent(Context context) {
              
        		state.checkEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	@Override
        	public void checkFailEvent(Context context) {
              
        		state.checkFailEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	@Override
        	public void makePriceEvent(Context context) {
              
        		state.makePriceEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	@Override
        	public void acceptOrderEvent(Context context) {
              
        		state.acceptOrderEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	@Override
        	public void notPeopleAcceptEvent(Context context) {
              
        		state.notPeopleAcceptEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	@Override
        	public void payOrderEvent(Context context) {
              
        		state.payOrderEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	@Override
        	public void orderFailureEvent(Context context) {
              
        		state.orderFailureEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	@Override
        	public void feedBackEvent(Context context) {
              
        		state.feedBackEvent(this);
        		getCurrentState();
        	}
        
        	public State getState() {
              
        		return state;
        	}
        
        	public void setState(State state) {
              
        		this.state = state;
        	}
        
        	@Override
        	public String getCurrentState() {
              
        		System.out.println("当前状态 : " + state.getCurrentState());
        		return state.getCurrentState();
        	}
        }
5.  `ClientTest`：测试代码
    
        /** 测试类 */
        public class ClientTest {
              
        
        	public static void main(String[] args) {
              
        		// 创建context 对象
        		Context context = new Context();
        		// 将当前状态设置为 PublishState
        		context.setState(new PublishState());
        		System.out.println(context.getCurrentState());
        
        		// publish --> not pay
        		context.acceptOrderEvent(context);
        		// not pay --> paid
        		context.payOrderEvent(context);
        		// 失败, 检测失败时，会抛出异常
        		try {
              
        			context.checkFailEvent(context);
        			System.out.println("流程正常..");
        		} catch (Exception e) {
              
        			// TODO: handle exception
        			System.out.println(e.getMessage());
        		}
        
        	}
        
        }

## 6、状态模式的注意事项和细节 ##

优点

1.  状态模式将每个状态的行为封装到对应的一个类中，所以代码有很强的可读性
2.  方便维护。因为将容易产生问题的`if-else`语句删除了，如果把每个状态的行为都放到一个类中，每次调用方法时都要判断当前是什么状态，不但会产出很多`if-else`语句，而且容易出错
3.  符合“开闭原则”，容易增删对象的状态

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缺点

会产生很多类，每个状态都要一个对应的类，当状态过多时会产生很多类，加大维护难度

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应用场景

当一个事件或者对象有很多种状态，状态之间会相互转换，对不同的状态要求有不同的行为的时候，可以考虑使用状态模式

[image-20200830221040457]: /images/20221123/243441cf7c4046a88583585215dd427b.png
[image-20200830222004169]: /images/20221123/971a324689c846cea5d6625c36fede23.png
[image-20200830224741505]: /images/20221123/0e6b5e58d41444258172fc0d87bedcee.png
[image-20200830230831116]: /images/20221123/ed68e889a485443fbbd3d686aa219f9a.png
[image-20200830230938618]: /images/20221123/586525e74c2d4d99964c36bdd9241b00.png
[image-20200830232153416]: /images/20221123/0dfbdf4e195b44b4be97149f56183ee3.png