設計模式之State
板橋里人 http://www.jdon.com
模式實(shí)戰書(shū)籍《Java實(shí)用系統開(kāi)發(fā)指南》
State模式的定義: 不同的狀態(tài),不同的行為;或者說(shuō),每個(gè)狀態(tài)有著(zhù)相應的行為.
何時(shí)使用?
State模式在實(shí)際使用中比較多,適合"狀態(tài)的切換".因為我們經(jīng)常會(huì )使用If elseif else 進(jìn)行狀態(tài)切換, 如果針對狀態(tài)的這樣判斷切換反復出現,我們就要聯(lián)想到是否可以采取State模式了.
不只是根據狀態(tài),也有根據屬性.如果某個(gè)對象的屬性不同,對象的行為就不一樣,這點(diǎn)在數據庫系統中出現頻率比較高,我們經(jīng)常會(huì )在一個(gè)數據表的尾部,加上property屬性含義的字段,用以標識記錄中一些特殊性質(zhì)的記錄,這種屬性的改變(切換)又是隨時(shí)可能發(fā)生的,就有可能要使用State.
是否使用?
在實(shí)際使用,類(lèi)似開(kāi)關(guān)一樣的狀態(tài)切換是很多的,但有時(shí)并不是那么明顯,取決于你的經(jīng)驗和對系統的理解深度.
這里要闡述的是"開(kāi)關(guān)切換狀態(tài)" 和" 一般的狀態(tài)判斷"是有一些區別的, " 一般的狀態(tài)判斷"也是有 if..elseif結構,例如:
if (which==1) state="hello";
else if (which==2) state="hi";
else if (which==3) state="bye";
這是一個(gè) " 一般的狀態(tài)判斷",state值的不同是根據which變量來(lái)決定的,which和state沒(méi)有關(guān)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";
這就是 "開(kāi)關(guān)切換狀態(tài)",是將state的狀態(tài)從"hello"切換到"hi",再切換到""bye";在切換到"hello",好象一個(gè)旋轉開(kāi)關(guān),這種狀態(tài)改變就可以使用State模式了.
如果單純有上面一種將"hello"-->"hi"-->"bye"-->"hello"這一個(gè)方向切換,也不一定需要使用State模式,因為State模式會(huì )建立很多子類(lèi),復雜化,但是如果又發(fā)生另外一個(gè)行為:將上面的切換方向反過(guò)來(lái)切換,或者需要任意切換,就需要State了.
請看下例:
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public class Context{ private Color state=null; public void push(){ //如果當前red狀態(tài) 就切換到blue public void pull(){ if (state==Color.green) state=Color.blue; } |
在上例中,我們有兩個(gè)動(dòng)作push推和pull拉,這兩個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作,改變了Context顏色,至此,我們就需要使用State模式優(yōu)化它.
另外注意:但就上例,state的變化,只是簡(jiǎn)單的顏色賦值,這個(gè)具體行為是很簡(jiǎn)單的,State適合巨大的具體行為,因此在,就本例,實(shí)際使用中也不一定非要使用State模式,這會(huì )增加子類(lèi)的數目,簡(jiǎn)單的變復雜.
例如: 銀行帳戶(hù), 經(jīng)常會(huì )在Open 狀態(tài)和Close狀態(tài)間轉換.
例如: 經(jīng)典的TcpConnection, Tcp的狀態(tài)有創(chuàng )建偵聽(tīng) 關(guān)閉三個(gè),并且反復轉換,其創(chuàng )建 偵聽(tīng) 關(guān)閉的具體行為不是簡(jiǎn)單一兩句就能完成的,適合使用State
例如:信箱POP賬號, 會(huì )有四種狀態(tài), start HaveUsername Authorized quit,每個(gè)狀態(tài)對應的行為應該是比較大的.適合使用State
例如:在工具箱挑選不同工具,可以看成在不同工具中切換,適合使用State.如 具體繪圖程序,用戶(hù)可以選擇不同工具繪制方框直線(xiàn) 曲線(xiàn),這種狀態(tài)切換可以使用State.
如何使用
State需要兩種類(lèi)型實(shí)體參與:
1.state manager 狀態(tài)管理器 ,就是開(kāi)關(guān) ,如上面例子的Context實(shí)際就是一個(gè)state manager, 在state manager中有對狀態(tài)的切換動(dòng)作.
2.用抽象類(lèi)或接口實(shí)現的父類(lèi),,不同狀態(tài)就是繼承這個(gè)父類(lèi)的不同子類(lèi).
以上面的Context為例.我們要修改它,建立兩個(gè)類(lèi)型的實(shí)體.
第一步: 首先建立一個(gè)父類(lèi):
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public abstract class State{ public abstract void handlepush(Context c); } |
父類(lèi)中的方法要對應state manager中的開(kāi)關(guān)行為,在state manager中 本例就是Context中,有兩個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作push推和pull拉.那么在狀態(tài)父類(lèi)中就要有具體處理這兩個(gè)動(dòng)作:handlepush() handlepull(); 同時(shí)還需要一個(gè)獲取push或pull結果的方法getcolor()
下面是具體子類(lèi)的實(shí)現:
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public class BlueState extends State{ public void handlepush(Context c){ } //根據pull方法"如果是blue狀態(tài)的切換到red" ; } public abstract void getcolor(){ return (Color.blue)} } |
同樣 其他狀態(tài)的子類(lèi)實(shí)現如blue一樣.
第二步: 要重新改寫(xiě)State manager 也就是本例的Context:
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public class Context{ private Sate state=null; //我們將原來(lái)的 Color state 改成了新建的State state; //setState是用來(lái)改變state的狀態(tài) 使用setState實(shí)現狀態(tài)的切換 } public void push(){ //狀態(tài)的切換的細節部分,在本例中是顏色的變化,已經(jīng)封裝在子類(lèi)的handlepush中實(shí)現,這里無(wú)需關(guān)心 } public void pull(){ state.handlepull(this); } } |
至此,我們也就實(shí)現了State的refactorying過(guò)程.
以上只是相當簡(jiǎn)單的一個(gè)實(shí)例,在實(shí)際應用中,handlepush或handelpull的處理是復雜的.
狀態(tài)模式優(yōu)點(diǎn)：
（1） 封裝轉換過(guò)程，也就是轉換規則
（2） 枚舉可能的狀態(tài)，因此，需要事先確定狀態(tài)種類(lèi)。
狀態(tài)模式可以允許客戶(hù)端改變狀態(tài)的轉換行為，而狀態(tài)機則是能夠自動(dòng)改變狀態(tài)，狀態(tài)機是一個(gè)比較獨立的而且復雜的機制，具體可參考一個(gè)狀態(tài)機開(kāi)源項目：http://sourceforge.net/projects/smframework/
狀態(tài)模式在工作流或游戲等各種系統中有大量使用，甚至是這些系統的核心功能設計，例如政府OA中，一個(gè)批文的狀態(tài)有多種：未辦；正在辦理；正在批示；正在審核；已經(jīng)完成等各種狀態(tài)，使用狀態(tài)機可以封裝這個(gè)狀態(tài)的變化規則，從而達到擴充狀態(tài)時(shí)，不必涉及到狀態(tài)的使用者。
在網(wǎng)絡(luò )游戲中，一個(gè)游戲活動(dòng)存在開(kāi)始；開(kāi)玩；正在玩；輸贏(yíng)等各種狀態(tài)，使用狀態(tài)模式就可以實(shí)現游戲狀態(tài)的總控，而游戲狀態(tài)決定了游戲的各個(gè)方面，使用狀態(tài)模式可以對整個(gè)游戲架構功能實(shí)現起到?jīng)Q定的主導作用。
狀態(tài)模式實(shí)質(zhì)：
使用狀態(tài)模式前，客戶(hù)端外界需要介入改變狀態(tài)，而狀態(tài)改變的實(shí)現是瑣碎或復雜的。
使用狀態(tài)模式后，客戶(hù)端外界可以直接使用事件Event實(shí)現，根本不必關(guān)心該事件導致如何狀態(tài)變化，這些是由狀態(tài)機等內部實(shí)現。
這是一種Event-condition-State，狀態(tài)模式封裝了condition-State部分。
每個(gè)狀態(tài)形成一個(gè)子類(lèi)，每個(gè)狀態(tài)只關(guān)心它的下一個(gè)可能狀態(tài)，從而無(wú)形中形成了狀態(tài)轉換的規則。如果新的狀態(tài)加入，只涉及它的前一個(gè)狀態(tài)修改和定義。
狀態(tài)轉換有幾個(gè)方法實(shí)現：一個(gè)在每個(gè)狀態(tài)實(shí)現next()，指定下一個(gè)狀態(tài)；還有一種方法，設定一個(gè)StateOwner，在StateOwner設定stateEnter狀態(tài)進(jìn)入和stateExit狀態(tài)退出行為。
狀態(tài)從一個(gè)方面說(shuō)明了流程，流程是隨時(shí)間而改變，狀態(tài)是截取流程某個(gè)時(shí)間片。
相關(guān)文章：
從工作流狀態(tài)機實(shí)踐中總結狀態(tài)模式使用心得
參考資源:
the State and Stategy
How to implement state-dependent behavior
The state patterns
設計模式如何在具體項目中應用見(jiàn)《Java實(shí)用系統開(kāi)發(fā)指南》
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